一種智能門燈控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

徐艷

摘要：本系統(tǒng)主要以單片機(jī)AT89S51芯片為核心，實(shí)現(xiàn)了一種家用智能門燈的模擬控制。該系統(tǒng)具有在黑暗條件下，并且感應(yīng)到重量時(shí)自動亮燈的功能。系統(tǒng)還有自動復(fù)位功能，當(dāng)撤除壓力或者光照強(qiáng)度增大時(shí)，照明燈延遲10秒自動轉(zhuǎn)回不亮狀態(tài)。本系統(tǒng)比較適用于獨(dú)立門戶的門燈，可以實(shí)現(xiàn)自動亮燈，使人們的生活更加便捷。

關(guān)鍵詞：智能照明；單片機(jī)；壓力傳感器；光敏電阻

中圖分類號：TP319 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-3044（2017）06-0259-03

1緒論

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，智能系統(tǒng)在我們?nèi)粘Ｉ钪兴嫉谋戎卦絹碓酱蟆Ｖ悄苷彰饕渤蔀橐粋€(gè)重要方向。在生活中，隨處可見的智能照明設(shè)計(jì)，如智能燈、在照明方面的計(jì)算機(jī)硬件和軟件的控制。

本系統(tǒng)主要由信號采集模塊、處理模塊和執(zhí)行模塊三個(gè)部分組成。信號采集模塊主要由光敏電阻和壓力傳感器構(gòu)成，用于檢測周圍的環(huán)境情況，確定照明燈周圍的光照強(qiáng)度和檢測是否有人經(jīng)過，并將檢測到的信號傳送給處理器。處理器接收到信號，對信號進(jìn)行分析、判斷，然后輸出控制信號?？刂菩盘栍蓤?zhí)行器執(zhí)行，控制燈光回路的閉合或斷開。

2硬件設(shè)計(jì)

2.1 系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)方案

系統(tǒng)的主要結(jié)構(gòu)為信號采集（由光敏電阻和壓力傳感器構(gòu)成）、單片機(jī)基本控制系統(tǒng)和LED燈顯示系統(tǒng)。外接的光敏電阻和稱重傳感器接收到信號后，將信號通過放大器處理后傳輸給單片機(jī)，單片機(jī)分析處理信號，控制三個(gè)LED燈的顯示。

2.2 亮度傳感電路

亮度傳感電路包括光敏電阻和亮度比較電路。

2.2.1亮度傳感器

光敏電阻器又叫做光感電阻，是利用的半導(dǎo)體材料制成的電阻器，這種電阻器的電阻值會隨著光照強(qiáng)度的變化而變化；光照強(qiáng)度強(qiáng)，電阻減??；光照強(qiáng)度弱，電阻增大。光敏電阻制成梳狀，這樣則是為了獲得高的靈敏度。光敏電阻實(shí)際使用中白天電阻值為10千歐左右，晚上為0.5兆歐左右。

2.2.2連接電路

圖2前部分為亮度傳感電路，R4為光敏電阻，亮度傳感電路使用光敏電阻就是利用光敏電阻感光特性，根據(jù)光照強(qiáng)度的變化使電阻阻值產(chǎn)生變化，將檢測到的光強(qiáng)信號傳送給亮度比較電路。LM393N稱為雙電壓比較器，是高增益，寬頻帶器件，內(nèi)含兩個(gè)比較器。將輸入端接收到的電壓信號通過比較器比較后輸入到單片機(jī)P1.0口檢測控制D1的點(diǎn)亮和熄滅。

2.3 壓力傳感電路

壓力傳感電路包括壓力傳感器和壓力放大、比較電路。

2.3.1壓力傳感器

壓力傳感器，是對重力敏感的敏感元件，本設(shè)計(jì)中使用的傳感器最大承重量為2kg（實(shí)際使用需要使用大約100kg承重量的傳感器或者根據(jù)使用者實(shí)際情況而定）。采用的是電橋平衡原理，受到壓力時(shí)，彈性元件產(chǎn)生形變。壓力傳感器將檢測到的電壓信號傳送到LM358D中進(jìn)行放大。

2.3.2 壓力傳感電路

LM358D是一塊運(yùn)算放大電路，該電路既可在單電源工作，也可在雙電源條件下工作。其特點(diǎn)就是電源電壓工作范圍寬。當(dāng)傳感器檢測到重量時(shí)，將采集到的信號通過LM358D進(jìn)行220倍放大，此時(shí)393的5腳電平低于6腳，7腳輸出低電平，燈亮；反之，無重量檢測，5腳電平高于6腳時(shí)7腳輸出高電平，燈滅。R6用于調(diào)節(jié)觸發(fā)閥值。R7、R8、R10、R11為LM358D的偏置與反饋。

2.4 顯示燈驅(qū)動電路

圖5為顯示燈驅(qū)動電路，主要由一個(gè)貼片三極管、繼電器和兩個(gè)LED燈等組成，當(dāng)接入高電平時(shí)，三極管導(dǎo)通，輸出低電平。當(dāng)線圈中有電流通過，產(chǎn)生電磁效應(yīng)，銜鐵在電磁力的作用下吸向鐵芯，繼電器吸合。這時(shí)燈電源被接通。

3軟件設(shè)計(jì)

3.1 亮度檢測模塊

由光敏電阻感應(yīng)光強(qiáng)，無光照，LED1燈亮；有光照，LED1燈不亮。設(shè)計(jì)原理如圖6所示。

3.2壓力檢測模塊

由壓力傳感器感應(yīng)重量，有重量時(shí)LED2燈亮，無重量時(shí)LED2不亮。設(shè)計(jì)原理如圖7所示。

3.3系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

光敏電阻檢測是否有光照，沒有光照LED1亮，有光照結(jié)束。壓力傳感器檢測是否有重量，有重量LED2亮，沒有重量LED2不亮。當(dāng)滿足持續(xù)存在壓力和保持無光，LED3、LED4持續(xù)點(diǎn)亮狀態(tài)；若其中任意一項(xiàng)不滿足，則LED3、LED4延遲10s熄滅。

4實(shí)物調(diào)試結(jié)果

根據(jù)設(shè)計(jì)要求選擇元器件，依照電路圖進(jìn)行焊接。將調(diào)試好的程序加載到單片機(jī)內(nèi)，接通電源檢測電路是否正常。

4.1 壓力模塊檢測

將外接稱重傳感器接口對照著插入SIP四角，紅線在上接電源，按下按鈕，此時(shí)電路通入電流。輕按傳感器，檢測到重量，D2燈亮，D1、D3、D4不亮?？烧{(diào)電阻用于調(diào)節(jié)觸發(fā)閥值。本設(shè)計(jì)使用的稱重傳感器最大承重量為2kg。

4.2光敏感應(yīng)檢測

接通電源后，左手握住光敏電阻，降低光照強(qiáng)度，此時(shí)燈D1亮，D2、D3、D4不亮，將手松開后，光照強(qiáng)度變強(qiáng)，燈自動熄滅。可調(diào)電阻用于調(diào)節(jié)觸發(fā)閥值。

4.3 整體檢測

接通電源，用手握住光敏電阻，光照強(qiáng)度減弱，此時(shí)燈D1亮；再輕壓稱重傳感器，檢測到重量，此時(shí)燈D2亮，兩燈同時(shí)一閃熄滅后，此時(shí)燈D3、D4亮，若保持存在的壓力和較弱的光照強(qiáng)度，照明燈不熄滅，若兩個(gè)條件有任意一個(gè)不符合則照明燈延遲10s后自動熄滅。

5結(jié)論

本設(shè)計(jì)是基于單片機(jī)的家庭門燈控制系統(tǒng)，通過硬件與軟件設(shè)計(jì)，模擬實(shí)現(xiàn)了智能控制，當(dāng)外界光線暗且同時(shí)檢測到有人時(shí)，門燈會自動打開。反之，這兩個(gè)條件中任何一個(gè)不滿足，燈都不會打開，達(dá)到了智能、節(jié)約的目的。

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