红外智能LED台灯的研究与设计

黄孝康等

摘 要：该设计研究的目的是通过热释电红外传感器和光敏传感器采集人体红外和光强等信息，并通过BISS0001信号处理模块和光控灯模块做相应的处理，最终实现智能控制LED台灯。研究的范围包括人体红外、光强等信号的采集和处理，STC89C51单片机编程，继电器控制等。在硬件设计上采用模块化设计，先对每个模块进行单独测试，然后组装起来调试；在软件设计上采用自下而上的模块化编程方法，LCD液晶实时显示当前的日期、时间和温度等信息。最终实现非接触式智能控制LED台灯并实时显示当前的相关信息。

关键词：传感器 红外智能 非接触式LED台灯

中图分类号：TN98 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）11（c）-0005-02

Abstract：The design of this study was designed to collect relevant data by pyroelectric infrared sensors and light sensors，and handled accordingly by BISS0001 signal processing module and the lamp light control module，and ultimately achieve intelligent control LED lamp. Scope of the study included the collection and processing of human infrared light and strong signal，STC89C51 microcontroller programming，relay control.In hardware design using a modular design，the first test for each module separately and then assembled debugging； modular programming methods in software design using a bottom-up，LCD liquid crystal display the current date，time and temperature information. Contactless smart ultimate control and real-time display LED lamp current information.

Key Words： Sensor； Intelligent Infrared；Gradient LED lamps

智能家居[1]是以住宅为平台安装有智能家居系统，使家庭生活更加安全，节能，智能和舒适。其中照明系统[2]是不可或缺的一部分，普通台灯只有开和关两种状态，不能自动的调节光线；而LED[3]智能台灯的设计能够很方便的应用到智能家居中，方便人们进出房间，它能够根据人体和光线的强弱来智能控制家庭里面的各种灯具。本设计实现的功能是当人进入到热释电红外传感器检测范围内时，信号处理电路检测到高电平信号，使继电器吸合，同时如果光线比较暗，光敏电阻阻值变大使另一路继电器吸合LED灯点亮，如果光线继续变暗则通过光控灯模块使LED灯逐渐变得更亮，若光线外界光线比较强LED灯就自动逐渐熄灭。当人体离开热释电红外传感器检测范围之内的时候，即使环境光线再暗LED灯也不会工作。同时LED台灯电路中LCD1602显示屏可以实时显示当前的日期、时间、星期和温度等。

1 总体硬件系统设计方案

该系统主要由硬件和软件两大系统组成，硬件系统由电源模块[4]、红外信号处理模块、光控灯模块、继电器控制模块、单片机系统模块、实时显示时钟模块、温度感应模块、LCD液晶显示模块8个小模块构成。供电模块主要是为整个装置提供电源能量，图1为总体硬件系统设计图。

2 软件系统设计

2.1 中断时钟流程图

在中断查询中，当有中断请求时，将及时进行现场保护、断点保护和定时器赋初值，并开定时器便于计数且赋值50000。当中断进行20次刚好1秒，秒计数60时便向分进位，当分计数60时向时进位，当时计到24时清零及恢复现场。中断服务程序流程图如图2所示。

2.2 温度子程序流程图

开始进入初始化DS18B20，通过主机拉低单线产生复位脉冲然后释放该线，如果有应答脉冲及发起ROM命令，当成功执行后，就使用内存操作命令即温度转换等，当转换完后，又初始化DS18B20看是否有应答脉冲，若有，就发起读时隙命令，既同时读出第1，2个字节，即为温度的数据。温度显示流程图如图3所示。

2.3 实时显示程序流程图

开始当日和星期从1开始，看星期是否加到7，若加到了7，就返回到1，若没就返回到时钟状态，当日加到相应的最大数时，月份就相应的加1，看月份是否加到了13，若没到就一直等待，若到了13就返回1，且年份就加1，当年份到2099时就清到2005年，若没到就一直等待，直到2099为止。实时显示程序流程图如图4所示。

3 方案难点及关键技术

3.1 方案难点

（1）传感器采集的信号比较微弱，须经过放大等各种处理。

（2）光控和热释电红外传感器的感应距离和灵敏度的设定、测量与分析。

3.2 关键技术

（1）通过热体辐射的红外线和外界光线的强弱来智能控制LED台灯。

（2）热释电红外传感器模块电路对红外信号的处理方法，同时光敏三极管和红外传感器检测的信号必须配合继电器使用。

（3）软件设计中，多个中断同时使用且相互之间不会产生影响。

4 系统的测试结果分析

（1）能够较灵敏的通过感应人体和外界光线的强弱控制LED灯的逐渐亮灭，实现了智能控制；

（2）红外感应距离为0～6 m，光敏三极管较明显的感应距离设定为30 cm左右，也可以根据需要灵活设定，并且能实时显示当前的时间和温度；

（3）通过与普通白炽灯和节能灯作对比发现LED灯光线比较柔和，能够很好的保护视力，且节能效果也很好。

5 结语

该系统针对的照明设备是一般家庭的生活必需品，热释电红外探测器的距离是6 m左右且距离可调，用户可以根据自己的实际情况进行距离调节。该系统可以用于走廊照明、台灯、室外路灯等。本设计方便了生活，达到了智能控制和节能的目的，可以广泛用于学习、生活和工作之中，具有一定的使用价值和市场前景。

参考文献

[1] 周洪，胡文山，张立明，等.智能家居控制系统[M].北京：中国电力出版社，2006.

[2] 张岳军，吴明光.智能照明系统控制网络的研究[J].照明工程学报，2004（4）：16-19.

[3] 杨恒.LED照明驱动电路设计与实例精选[M].北京：中国电力出版社，2008.

[4] 华成英，童诗白.模拟电子技术基础[M].4版.北京：高等教育出版社，2006.endprint

摘 要：该设计研究的目的是通过热释电红外传感器和光敏传感器采集人体红外和光强等信息，并通过BISS0001信号处理模块和光控灯模块做相应的处理，最终实现智能控制LED台灯。研究的范围包括人体红外、光强等信号的采集和处理，STC89C51单片机编程，继电器控制等。在硬件设计上采用模块化设计，先对每个模块进行单独测试，然后组装起来调试；在软件设计上采用自下而上的模块化编程方法，LCD液晶实时显示当前的日期、时间和温度等信息。最终实现非接触式智能控制LED台灯并实时显示当前的相关信息。

关键词：传感器 红外智能 非接触式LED台灯

中图分类号：TN98 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）11（c）-0005-02

Abstract：The design of this study was designed to collect relevant data by pyroelectric infrared sensors and light sensors，and handled accordingly by BISS0001 signal processing module and the lamp light control module，and ultimately achieve intelligent control LED lamp. Scope of the study included the collection and processing of human infrared light and strong signal，STC89C51 microcontroller programming，relay control.In hardware design using a modular design，the first test for each module separately and then assembled debugging； modular programming methods in software design using a bottom-up，LCD liquid crystal display the current date，time and temperature information. Contactless smart ultimate control and real-time display LED lamp current information.

Key Words： Sensor； Intelligent Infrared；Gradient LED lamps

智能家居[1]是以住宅为平台安装有智能家居系统，使家庭生活更加安全，节能，智能和舒适。其中照明系统[2]是不可或缺的一部分，普通台灯只有开和关两种状态，不能自动的调节光线；而LED[3]智能台灯的设计能够很方便的应用到智能家居中，方便人们进出房间，它能够根据人体和光线的强弱来智能控制家庭里面的各种灯具。本设计实现的功能是当人进入到热释电红外传感器检测范围内时，信号处理电路检测到高电平信号，使继电器吸合，同时如果光线比较暗，光敏电阻阻值变大使另一路继电器吸合LED灯点亮，如果光线继续变暗则通过光控灯模块使LED灯逐渐变得更亮，若光线外界光线比较强LED灯就自动逐渐熄灭。当人体离开热释电红外传感器检测范围之内的时候，即使环境光线再暗LED灯也不会工作。同时LED台灯电路中LCD1602显示屏可以实时显示当前的日期、时间、星期和温度等。

1 总体硬件系统设计方案

该系统主要由硬件和软件两大系统组成，硬件系统由电源模块[4]、红外信号处理模块、光控灯模块、继电器控制模块、单片机系统模块、实时显示时钟模块、温度感应模块、LCD液晶显示模块8个小模块构成。供电模块主要是为整个装置提供电源能量，图1为总体硬件系统设计图。

2 软件系统设计

2.1 中断时钟流程图

在中断查询中，当有中断请求时，将及时进行现场保护、断点保护和定时器赋初值，并开定时器便于计数且赋值50000。当中断进行20次刚好1秒，秒计数60时便向分进位，当分计数60时向时进位，当时计到24时清零及恢复现场。中断服务程序流程图如图2所示。

2.2 温度子程序流程图

开始进入初始化DS18B20，通过主机拉低单线产生复位脉冲然后释放该线，如果有应答脉冲及发起ROM命令，当成功执行后，就使用内存操作命令即温度转换等，当转换完后，又初始化DS18B20看是否有应答脉冲，若有，就发起读时隙命令，既同时读出第1，2个字节，即为温度的数据。温度显示流程图如图3所示。

2.3 实时显示程序流程图

开始当日和星期从1开始，看星期是否加到7，若加到了7，就返回到1，若没就返回到时钟状态，当日加到相应的最大数时，月份就相应的加1，看月份是否加到了13，若没到就一直等待，若到了13就返回1，且年份就加1，当年份到2099时就清到2005年，若没到就一直等待，直到2099为止。实时显示程序流程图如图4所示。

3 方案难点及关键技术

3.1 方案难点

（1）传感器采集的信号比较微弱，须经过放大等各种处理。

（2）光控和热释电红外传感器的感应距离和灵敏度的设定、测量与分析。

3.2 关键技术

（1）通过热体辐射的红外线和外界光线的强弱来智能控制LED台灯。

（2）热释电红外传感器模块电路对红外信号的处理方法，同时光敏三极管和红外传感器检测的信号必须配合继电器使用。

（3）软件设计中，多个中断同时使用且相互之间不会产生影响。

4 系统的测试结果分析

（1）能够较灵敏的通过感应人体和外界光线的强弱控制LED灯的逐渐亮灭，实现了智能控制；

（2）红外感应距离为0～6 m，光敏三极管较明显的感应距离设定为30 cm左右，也可以根据需要灵活设定，并且能实时显示当前的时间和温度；

（3）通过与普通白炽灯和节能灯作对比发现LED灯光线比较柔和，能够很好的保护视力，且节能效果也很好。

5 结语

该系统针对的照明设备是一般家庭的生活必需品，热释电红外探测器的距离是6 m左右且距离可调，用户可以根据自己的实际情况进行距离调节。该系统可以用于走廊照明、台灯、室外路灯等。本设计方便了生活，达到了智能控制和节能的目的，可以广泛用于学习、生活和工作之中，具有一定的使用价值和市场前景。

参考文献

[1] 周洪，胡文山，张立明，等.智能家居控制系统[M].北京：中国电力出版社，2006.

[2] 张岳军，吴明光.智能照明系统控制网络的研究[J].照明工程学报，2004（4）：16-19.

[3] 杨恒.LED照明驱动电路设计与实例精选[M].北京：中国电力出版社，2008.

[4] 华成英，童诗白.模拟电子技术基础[M].4版.北京：高等教育出版社，2006.endprint

摘 要：该设计研究的目的是通过热释电红外传感器和光敏传感器采集人体红外和光强等信息，并通过BISS0001信号处理模块和光控灯模块做相应的处理，最终实现智能控制LED台灯。研究的范围包括人体红外、光强等信号的采集和处理，STC89C51单片机编程，继电器控制等。在硬件设计上采用模块化设计，先对每个模块进行单独测试，然后组装起来调试；在软件设计上采用自下而上的模块化编程方法，LCD液晶实时显示当前的日期、时间和温度等信息。最终实现非接触式智能控制LED台灯并实时显示当前的相关信息。

关键词：传感器 红外智能 非接触式LED台灯

中图分类号：TN98 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）11（c）-0005-02

Abstract：The design of this study was designed to collect relevant data by pyroelectric infrared sensors and light sensors，and handled accordingly by BISS0001 signal processing module and the lamp light control module，and ultimately achieve intelligent control LED lamp. Scope of the study included the collection and processing of human infrared light and strong signal，STC89C51 microcontroller programming，relay control.In hardware design using a modular design，the first test for each module separately and then assembled debugging； modular programming methods in software design using a bottom-up，LCD liquid crystal display the current date，time and temperature information. Contactless smart ultimate control and real-time display LED lamp current information.

Key Words： Sensor； Intelligent Infrared；Gradient LED lamps

智能家居[1]是以住宅为平台安装有智能家居系统，使家庭生活更加安全，节能，智能和舒适。其中照明系统[2]是不可或缺的一部分，普通台灯只有开和关两种状态，不能自动的调节光线；而LED[3]智能台灯的设计能够很方便的应用到智能家居中，方便人们进出房间，它能够根据人体和光线的强弱来智能控制家庭里面的各种灯具。本设计实现的功能是当人进入到热释电红外传感器检测范围内时，信号处理电路检测到高电平信号，使继电器吸合，同时如果光线比较暗，光敏电阻阻值变大使另一路继电器吸合LED灯点亮，如果光线继续变暗则通过光控灯模块使LED灯逐渐变得更亮，若光线外界光线比较强LED灯就自动逐渐熄灭。当人体离开热释电红外传感器检测范围之内的时候，即使环境光线再暗LED灯也不会工作。同时LED台灯电路中LCD1602显示屏可以实时显示当前的日期、时间、星期和温度等。

1 总体硬件系统设计方案

该系统主要由硬件和软件两大系统组成，硬件系统由电源模块[4]、红外信号处理模块、光控灯模块、继电器控制模块、单片机系统模块、实时显示时钟模块、温度感应模块、LCD液晶显示模块8个小模块构成。供电模块主要是为整个装置提供电源能量，图1为总体硬件系统设计图。

2 软件系统设计

2.1 中断时钟流程图

在中断查询中，当有中断请求时，将及时进行现场保护、断点保护和定时器赋初值，并开定时器便于计数且赋值50000。当中断进行20次刚好1秒，秒计数60时便向分进位，当分计数60时向时进位，当时计到24时清零及恢复现场。中断服务程序流程图如图2所示。

2.2 温度子程序流程图

开始进入初始化DS18B20，通过主机拉低单线产生复位脉冲然后释放该线，如果有应答脉冲及发起ROM命令，当成功执行后，就使用内存操作命令即温度转换等，当转换完后，又初始化DS18B20看是否有应答脉冲，若有，就发起读时隙命令，既同时读出第1，2个字节，即为温度的数据。温度显示流程图如图3所示。

2.3 实时显示程序流程图

开始当日和星期从1开始，看星期是否加到7，若加到了7，就返回到1，若没就返回到时钟状态，当日加到相应的最大数时，月份就相应的加1，看月份是否加到了13，若没到就一直等待，若到了13就返回1，且年份就加1，当年份到2099时就清到2005年，若没到就一直等待，直到2099为止。实时显示程序流程图如图4所示。

3 方案难点及关键技术

3.1 方案难点

（1）传感器采集的信号比较微弱，须经过放大等各种处理。

（2）光控和热释电红外传感器的感应距离和灵敏度的设定、测量与分析。

3.2 关键技术

（1）通过热体辐射的红外线和外界光线的强弱来智能控制LED台灯。

（2）热释电红外传感器模块电路对红外信号的处理方法，同时光敏三极管和红外传感器检测的信号必须配合继电器使用。

（3）软件设计中，多个中断同时使用且相互之间不会产生影响。

4 系统的测试结果分析

（1）能够较灵敏的通过感应人体和外界光线的强弱控制LED灯的逐渐亮灭，实现了智能控制；

（2）红外感应距离为0～6 m，光敏三极管较明显的感应距离设定为30 cm左右，也可以根据需要灵活设定，并且能实时显示当前的时间和温度；

（3）通过与普通白炽灯和节能灯作对比发现LED灯光线比较柔和，能够很好的保护视力，且节能效果也很好。

5 结语

该系统针对的照明设备是一般家庭的生活必需品，热释电红外探测器的距离是6 m左右且距离可调，用户可以根据自己的实际情况进行距离调节。该系统可以用于走廊照明、台灯、室外路灯等。本设计方便了生活，达到了智能控制和节能的目的，可以广泛用于学习、生活和工作之中，具有一定的使用价值和市场前景。

参考文献

[1] 周洪，胡文山，张立明，等.智能家居控制系统[M].北京：中国电力出版社，2006.

[2] 张岳军，吴明光.智能照明系统控制网络的研究[J].照明工程学报，2004（4）：16-19.

[3] 杨恒.LED照明驱动电路设计与实例精选[M].北京：中国电力出版社，2008.

[4] 华成英，童诗白.模拟电子技术基础[M].4版.北京：高等教育出版社，2006.endprint