基于单片机的照明控制系统研究

张金美，王庆福（.淮安信息职业技术学院，江苏淮安，3003；.辽宁行政学院，辽宁沈阳，06）



基于单片机的照明控制系统研究

张金美1，王庆福2
（1.淮安信息职业技术学院，江苏淮安，223003；2.辽宁行政学院，辽宁沈阳，110161）

摘要：单片机控制系统被广泛应用于工业和农业等各个领域，传统控制系统的电子线路逐渐被嵌入式控制系统的微型计算机所取代。楼宇智能化系统的发展，也推动了单片机的照明控制系统的发展。本文对单片机的照明控制系统进行了简单的分析，从系统的设计要求、系统结构等多方面提出了基于单片机的照明控制系统的设计和研究方案。

关键词：单片机；控制系统；照明；灯光亮度控制

0 引言

随着城市建设的迅速发展，楼宇照明系统发展也很迅速，对人工照明的舒适性和节能性的要求越来越高，楼宇系统中的照明环境对于人们的生活和工作灯方面越来越重要。节约用电也成为照明灯具使用的一个重要的要求，智能的照明控制系统的研究是符合社会需要的。传统的照明控制系统照明通断的控制是通过照明配电箱手动控制开关来控制的，或者通过控制接触器来进行远距离控制。楼宇控制系统对照明控制系统的照明区域控制是电气触点来实现的，采取中央控制和定时通电断电控制的方法。在楼宇控制系统中的照明控制是不是独立的，照明控制功能比较简单，存在一定的局限性。楼宇控制系统发生故障时，照明控制系统也会出现问题。传统的照明控制系统已经不能满足社会各个行业的要求，微机管理的智能电路系统，以智能技术为主要技术成为当今主要的照明控制系统的。随着智能化和微电子数字化的发展，智能照明控制系统设计可以节约能耗提高照明的质量，照明控制系统的设备维护简单，提高了工作效率，起到了环保的作用。以单片机技术为核心的照明控制系统的设计可以使照明控制系统实现智能化，控制器采用单片机作为核心，上位机是AT89c51，下位机是AT89c2051，连接周围电路，通信方式总线RS485作为介质，实现灯具照明的智能控制。

随着电子技术的发展，微型计算机的测量和控制技术也被广泛应用，单片机已经在国民经济的各个领域被广泛使用。单片机是具有集成电路芯片的微型计算机，单片机把中央处理单元、存储器和多种接口集成在电路芯片上。一个芯片可以构成一台计算机，单片机已经成为工业控制领域被广泛使用的计算机。单片机的构成有硬件系统和软件系统两部门组成。硬件系统要采用性价比高的元器件，降低设计成本，软件设计在对信号收集和处理上要采用多任务的形式，最终达到控制照明灯光的目的。硬件系统的组成有运算器、存储器、控制器输入输出接口电路等，微型计算机的实体设备都是硬件系统，中央处理单元式微型计算机的核心部分，是由运算器和控制器集成在一个芯片上的。硬件系统是CPU和存储器、输出和输入接口电路和外部设备构成。软件系统是微型计算机使用的所有应用程序的总称，软件系统是人们控制微型计算机和与微型计算机系统进行数据交换处理的，人们控制微型计算机来完成自己的工作。单片微型计算机系统是由硬件系统和软件系统构成，硬件系统和软件系统两者关系紧密，缺一不可。

1 基于单片机的照明控制系统设计框架

1.1系统设计

系统的设计包括硬件系统设计和软件系统设计两个部分，根据控制系统的工作原理，把硬件系统和软件系统分开进行设计。硬件系统设计包括电路原理图的设计、元器件的选择、线路图的绘制等，硬件系统要按照设计的要求进行调试。软件系统的设计包括模块流程图设计、编程语言和工具的选择、代码的设计等，最后按照控制系统的功能需要对软件系统进行调试。系统设计成功的关键是系统设计的设计方法的选择，在设计中，硬件系统采用的设计方法是结构化系统设计，对电路的标准化和模块化起到至关的重要作用。硬件电路的设计要依照经济和高性能的系统设计原则，选择和单片机配套的外部芯片。硬件电路的设计，对芯片型号和元器件的参数值要标注清楚、在设计前要把电路图画出来，在仿真机上进行调试，发现问题及时对设计进行修改，直到最后达到系统的设计要求。软件的设计和系统的开发环境有直接的联系。

1.2系统结构

系统结构包括上位机、下位机和通信系统。通过有线通信或者无线通信方式使主控制器和分控制器进行信息交换，从而对照明系统进行控制。有线通信系统的结构采用RS485半双工主从式通信，主机发送命令到从机，从机负责对各个分布点的照明灯具进行控制，从机接受主机的命令并进行回复是采用中断的方式。无线通信系统结构有主机控制器和分机控制器组成，主机控制器发送控制指令和数据信息，从机分控制器负责对数据和指令的接收，控制灯具的照明。系统的主控制器通过RS485或无线模块发送数据或者指令，数码显示单元可以显示传送的数据信息，看门狗对运行程序进行监控。主控制器硬件电路如图1所示。

图1 主控制器硬件电路结构图

分控制器负责对数据和指令的接收，通过控制电路对照明系统进行开关和亮度的控制。系统数据的通信都是在单片机的作用下完成的，同时对照明灯具进行控制，硬件系统是最基本的设备，控制系统的功能大多是通过软件系统来完成的，系统的核心是程序，是实现硬件电路功能，并与用户进行交互的通道，可以维护系统的正常运行。系统性能指标和技术要求分析，照明开关控制系统性能指标是全开、单独开、全关、单独关，照明亮度控制系统技术要求是单独亮度调节和全部亮度调节，定时控制系统技术要求是对全部灯进行定时控制和对每个灯进行定时控制。

单片机照明控制系统的框架结构的设计理念，从系统的设计、系统结构和系统性能指标要求三个方面进行。基于单片机的照明控制系统设计采用主控制器和分控制器组成方式，对系统的设计首先要从硬件系统进行，电路图的绘制，然后按照电路图功能要求编制软件，最后达到性能指标的设计要求。

2 总结

本系统的设计是以单片机为核心的照明控制系统，应用软件编程来实现系统的技术要求。基于单片机的照明控制系统的研究是国民经济领域的一个重要课题，照明系统的稳定，节能，效率高都会给人们的生产和生活带来方便。

参考文献

［1］范春辉，何广平.DAC7714和中文液晶模块与单片机的接口设计［J］；电测与仪表.2005年12期

［2］何乃味.基于Proteus软件的单片机仿真教学［J］；安徽电气工程职业技术学院学报.2006年01期

作者简介

张金美（1980.01-），女（汉族），江苏淮安人，硕士，讲师，主要研究方向：物联网，控制工程

Research of lighting control system based on single chip microcomputer

Zhang Jinmei1，Wang Qingfu2
（1.Huaian vocational College of Information Technology，Huaian Jiangsu 223003，china；2.Liaoning Academy of Governance，Shenyang Liaoning 110161，China）

Abstract：Single chip microcomputer control system is widely used in industrial and agricultural fields，the traditional control system of the electronic circuit has gradually been replaced by the embedded control system of microcomputer.The development of intelligent building system has also promoted the development of lighting control system of single chip microcomputer.This paper makes a simple analysis of the lighting control system，and puts forward the design of lighting control system based on single chip microcomputer，which is based on the design requirements of the system，the system structure and so on.

Keywords：single chip microcomputer；control system；lighting；lighting brightness control