一种智能门灯控制系统设计

2017-04-26徐艳

电脑知识与技术 2017年6期

徐艳

摘要：本系统主要以单片机AT89S51芯片为核心，实现了一种家用智能门灯的模拟控制。该系统具有在黑暗条件下，并且感应到重量时自动亮灯的功能。系统还有自动复位功能，当撤除压力或者光照强度增大时，照明灯延迟10秒自动转回不亮状态。本系统比较适用于独立门户的门灯，可以实现自动亮灯，使人们的生活更加便捷。

关键词：智能照明；单片机；压力传感器；光敏电阻

中图分类号：TP319 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2017）06-0259-03

1绪论

随着科学技术的发展，智能系统在我们日常生活中所占的比重越来越大。智能照明也成为一个重要方向。在生活中，随处可见的智能照明设计，如智能灯、在照明方面的计算机硬件和软件的控制。

本系统主要由信号采集模块、处理模块和执行模块三个部分组成。信号采集模块主要由光敏电阻和压力传感器构成，用于检测周围的环境情况，确定照明灯周围的光照强度和检测是否有人经过，并将检测到的信号传送给处理器。处理器接收到信号，对信号进行分析、判断，然后输出控制信号。控制信号由执行器执行，控制灯光回路的闭合或断开。

2硬件设计

2.1 系统的总体设计方案

系统的主要结构为信号采集（由光敏电阻和压力传感器构成）、单片机基本控制系统和LED灯显示系统。外接的光敏电阻和称重传感器接收到信号后，将信号通过放大器处理后传输给单片机，单片机分析处理信号，控制三个LED灯的显示。

2.2 亮度传感电路

亮度传感电路包括光敏电阻和亮度比较电路。

2.2.1亮度传感器

光敏电阻器又叫做光感电阻，是利用的半导体材料制成的电阻器，这种电阻器的电阻值会随着光照强度的变化而变化；光照强度强，电阻減小；光照强度弱，电阻增大。光敏电阻制成梳状，这样则是为了获得高的灵敏度。光敏电阻实际使用中白天电阻值为10千欧左右，晚上为0.5兆欧左右。

2.2.2连接电路

图2前部分为亮度传感电路，R4为光敏电阻，亮度传感电路使用光敏电阻就是利用光敏电阻感光特性，根据光照强度的变化使电阻阻值产生变化，将检测到的光强信号传送给亮度比较电路。LM393N称为双电压比较器，是高增益，宽频带器件，内含两个比较器。将输入端接收到的电压信号通过比较器比较后输入到单片机P1.0口检测控制D1的点亮和熄灭。

2.3 压力传感电路

压力传感电路包括压力传感器和压力放大、比较电路。

2.3.1压力传感器

压力传感器，是对重力敏感的敏感元件，本设计中使用的传感器最大承重量为2kg（实际使用需要使用大约100kg承重量的传感器或者根据使用者实际情况而定）。采用的是电桥平衡原理，受到压力时，弹性元件产生形变。压力传感器将检测到的电压信号传送到LM358D中进行放大。

2.3.2 压力传感电路

LM358D是一块运算放大电路，该电路既可在单电源工作，也可在双电源条件下工作。其特点就是电源电压工作范围宽。当传感器检测到重量时，将采集到的信号通过LM358D进行220倍放大，此时393的5脚电平低于6脚，7脚输出低电平，灯亮；反之，无重量检测，5脚电平高于6脚时7脚输出高电平，灯灭。R6用于调节触发阀值。R7、R8、R10、R11为LM358D的偏置与反馈。

2.4 显示灯驱动电路

图5为显示灯驱动电路，主要由一个贴片三极管、继电器和两个LED灯等组成，当接入高电平时，三极管导通，输出低电平。当线圈中有电流通过，产生电磁效应，衔铁在电磁力的作用下吸向铁芯，继电器吸合。这时灯电源被接通。

3软件设计

3.1 亮度检测模块

由光敏电阻感应光强，无光照，LED1灯亮；有光照，LED1灯不亮。设计原理如图6所示。

3.2压力检测模块

由压力传感器感应重量，有重量时LED2灯亮，无重量时LED2不亮。设计原理如图7所示。

3.3系统总体设计

光敏电阻检测是否有光照，没有光照LED1亮，有光照结束。压力传感器检测是否有重量，有重量LED2亮，没有重量LED2不亮。当满足持续存在压力和保持无光，LED3、LED4持续点亮状态；若其中任意一项不满足，则LED3、LED4延迟10s熄灭。

4实物调试结果

根据设计要求选择元器件，依照电路图进行焊接。将调试好的程序加载到单片机内，接通电源检测电路是否正常。

4.1 压力模块检测