基于STC89C51单片机的恒定亮度闭环节能灯设计

刘 翔 王思维

（陕西省西安市西北工业大学 陕西西安 710100）

基于STC89C51单片机的恒定亮度闭环节能灯设计

刘 翔 王思维

（陕西省西安市西北工业大学 陕西西安 710100）

教室闭环节能灯系统以STC89C51单片机作为控制系统，利用光敏电阻采集教室光照强度，作为反馈信号传输到CPU，系统经过与人眼读书最宜光照进行比较，利用俩者之间的偏差控制LED灯的亮暗，实现教室灯光的闭环控制，减少了教室用电的浪费。

STC89C51单片机；节能灯；设计

引言

创造“开放式”的学习环境，目前国内很多教室出现了“长明灯”现象，造成了大量不必要电能的浪费。本设计本着“方便、健康、节能、经济”的原则，以STC89C51为核心控制系统，使用光敏电阻采集教室光照强度，利用闭环控制系统实现教室光强的恒定，减少了电能的浪费。

1 基于STC89C51单片机的恒定亮度闭环节能灯硬件设计

为了创造一个良好的环境，就需要注重设计能够最大限度的满足要求。基于STC89C51单片机的恒定亮度闭环节能灯硬件设计名主要是从系统的供电模块、运算放大器的模块脉宽调制模块、LED灯模块进行了具体的探讨，也希望通过这四个方面的探讨，能够对节能灯的硬件设计有一个全方位的认识和了解，这样才能够为后续的设计奠定良好的硬件设计基础条件。

1.1 系统供电模块

在系统供电模块之中，主要是需要对具体的数据进行搜集分析，通过实际的数据显示，才可以让后续的设计有基础数据的支撑。由于STC89C51单片机需要的最高电压为＋5v，最低电压为－5v，故要求系统供电系统将市电220v交流电变到5v。由于教室LED灯管所需电压为220v，故要求供电系统同时可以实现5v变为220 交流电压[1]。

1.2 运算放大器模块

由于比较器传递的电信号比较微弱，故需要一个运算放大器来放大微弱信号。要求运算放大器无输入时，输出为零。故在其上施加极性相反数值相同的俩个电源信号（选用正负5v），同时负极接地，正极接输入信号（如图1所示），则放大倍数为1＋R1/R2。

图1 运算放大器

1.3 脉宽调制模块

运算放大器将微弱信号放大之后，系统根据信号的强弱按照事先设定好的规则输出不同占空比的电信号，LED灯接收电信号，不同占空比的电信号将会使LED呈现不同的亮暗程度，占空比越大，LED灯越亮，从而实现对LED灯亮暗的控制。

1.4 LED灯模块

LED灯通过控制闪烁的频率来控制亮度，LED灯接收到不同占空比的电信号之后，闪烁的频率不同，从而LED的亮暗程度不同。所以，对于LED灯模块的控制，主要是需要对亮暗的程度来进行控制。利用光暗的控制，对于后续的设计也有一定的指导意义。

2 基于STC89C51单片机的恒定亮度闭环节能灯系统软件设计与实现

创造“开放式”的学习环境，无论是对于当前的节能灯的设计，还是对于其他的设计与实现，都具有一定的指导意义。当然，这样的设计必定会存在一定的问题需要解决，所以我们所需要做的就是如何才能够将问题解决，让设计更具针对性。对于恒定亮度闭环节能灯系统软件设计与实现，需要进行全方位的考虑，只有考虑与实际情况相互贴切，才能够让设计满足要求。基于STC89C51单片机的恒定亮度闭环节能灯系统，采用模块化设计，将设计好的程序导入单片机中，加载运行。对光照强度进行测量，根据测量结果与人眼读书最宜光照进行比较，输出不同占空比的电信号，从而实现对LED亮暗的控制系统的软件总流程图如下图3所示。本系统程序采用C语言，编译成功之后，把程序烧录到STC89C51中，大概几秒钟之后，系统开始工作。当室内光线比较暗时，系统输出大的占空比信号，LED灯比较亮；当室内光线比较强的时候，系统输出小的占空比信号，LED灯比较暗，当室内光强达到一定的亮度以上时，LED灯将熄灭，从而达到节约电能的目的[2]。

图2 系统软件流程图

结语

总而言之，随着时代的不断发展，人们对于节能用电的重视度也在不断提升，人们也意识到节能，无论是对于社会的发展，还是对于个人的发展，都有着极为重要的推动意义。所以，希望通过本文的阐述，能够对STC89C51单片机的恒定亮度闭环节能灯设计有个全面的认识与了解，最终达到对教室灯光的闭环控制，满足节约用电的要求。

[1]李东蛟.基于单片机的室内节能灯的设计[J].中国新技术新产品，2017（10）：8-9.

[2]黄超，蒲永红，刘纯鑫，李洪阳.基于单片机的节能灯控制系统设计[J].产业与科技论坛，2015（03）：63-64.

[3]李家胜.基于PIC24单片机的智能照明控制系统设计[J].信息技术与信息化，2015，(04):121-123.

[4]张锴，王伟，许程，刘天山.基于单片机的节能照明控制系统设计[J].河北工业科技，2011，28(02):104-108.