紫外线消毒、照明与图像记录智能控制系统设计

孟霖宜

摘要：本系统以单片机STC89C52芯片为控制单元，结合红外探测获取的人体活动信息、自动亮度感应获取的环境亮度信息，实现了紫外线消毒灯、照明灯和图像记录装置的智能控制切换，既有效避免了紫外线辐射对人体的危害，还提高了安全防范水平。

关键词：单片机;智能控制;红外探测;紫外线消毒;照明;图像记录

中图分类号：TP29 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2018）11-0001-03

0 引言

目前，紫外线消毒灯已成为医院、餐饮、幼儿园等行业的必需设备，具有消毒效果较强、使用方便简单、可移动、成本低等优点。然而，由于产品上的警示标志不明显，商家在宣传中也常忽略不提它的危害性，近年来，由紫外线灯长期照射造成的伤害时有发生。同时，由于紫外线消毒一般要求在夜间或白天特殊需求时进行，这期间人员较少进入消毒区域，容易存在安全隐患，有必要对这期间进出消毒区域的人员、物品影像进行记录，加强安全防范管理。因此，设计一种能够通过感应人体活动来自动控制紫外线消毒灯开关的功能很有必要;同时，为了方便夜间进入该区域人员的活动以及安全管理，还应自动控制照明与图像记录设备。

1 系统硬件设计

紫外线消毒、照明与图像记录智能控制系统主要由单片机控制单元、无线遥控模块、红外探测模块、亮度感应模块、电源等组成，组成如图1所示。

遥控接收模块接收到开机指令后，系统开始工作。红外探测模块探测该域内有无人员出入、活动，如果没有人员活动，则紫外线消毒灯正常工作，照明灯和摄像头不工作。当有人员进入该区域时，紫外线消毒灯自动关闭，避免对人体造成伤害，并开启图像记录装置，对该区域的人员活动情况进行记录，便于实现事后追溯;同时亮度感应模块自动检测环境的亮度，如果亮度较暗自动打开照明灯（如果亮度较高则不打开照明灯）。当人员离开以后，照明灯和图像记录装置继续延时工作一段时间后自动关闭，同时打开紫外线消毒灯，恢复消毒工作状态。

1.1 单片机控制单元

从图1中可以看出，单片机控制单元主要包括单片机、晶振电路、复位电路等，CPU采用STC89C52单片机，是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，内置8位中央处理单元[1]。电路中晶振电路外接石英晶体及外接电容CX1、CX2，晶振频率12MHz，CX1、CX2使用30pF电容，复位电阻10kΩ。

1.2 无线遥控模块

无线遥控模块主要由基于PT2262发射单元、基于PT2272接收单元共同组成，PT2262/2272是一对带地址、数据编码功能的红外遥控发射/接收芯片[2]。PT2262发射单元通过无线控制“开”或“关”信息的发送，PT2272接收单元接收到该信息，在较远距离内实现对负载的控制。发射单元、接收单元如图2、3所示。

发射单元的按键S1没有按下时，PT2262的17脚输出为低电平，315MHz的高频发射电路不工作;当S1按下时，其17脚输出经过调制的串行数据信号，315MHz的高频发射电路起振并发射等幅高频信号。接收单元的解码芯片PT2272接收到PT2262发射的信号后，其地址码经过两次比较核对，只有与发射端PT2262的地址编码完全相同，PT2272的10脚才输出高电平，然后送入单片机控制单元89C52的P1.0端。

1.3 紅外探测模块

红外探测模块主要由热释电红外传感器PIR、传感信号处理集成电路BISS00O1及外围电路组成，如图4所示。BISS0001是一款具有较高性能的传感信号处理集成电路，是由运算放大器、电压比较器、状态控制器、延迟时间定时器以及封锁时间定时器等构成的数模混合专用集成电路[3]。

当有人进入热释电传感器PIR监控范围并移动时，PIR可将人体散发出的红外线变化转换为输出信号频率为0.1～10Hz的电信号输出，其输出随人体移动而变化，通过灵敏度电阻RT02送入BISS00O1芯片内部高输入阻抗运算放大器的输入端1N+（14脚），在内部经过放大、双向鉴幅器处理后，由状态控制器（2脚）输出高电平，然后送入单片机控制单元89C52的P1.1端。系统中BISS0001的1脚接高电平，电路处于允许重复触发状态，只有人离开后，再延时一段时间，BISS0001的2脚才输出低电平信号，延时时间的长短由延时元件R013与C011决定。

考虑到空间的大小、形状不同、以及红外探测的灵敏性，可能需要安装多个红外探测模块，同时为保证各红外探测模块工作的独立性，系统采用多个红外感应模块并联的方式，任一模块探测到人员活动后，89C52的P1.1端均可接收到高电平。

1.4 亮度感应模块

亮度感应模块主要以由电压比较器、光敏电阻RG等组成，原理图如图5所示。由于光敏电阻RG在黑暗时阻值可达几兆欧，电压比较器同相输入端的电压高于反相输入端的电压，比较器输出高电平，然后送入单片机控制单元89C52的P1.2端。

2 系统软件设计

软件程序基于模块化结构设计，这样程序结构更清晰，编程更简单，易于后期调试和修改。系统加电后，电源模块开始工作，给遥控接收模块和单片机控制单元供电;单片机控制单元初始化程序首先对定时器、P1口、P2口等进行初始化操作，目的是防止误操作情况的发生，影响系统使用;然后持续对P1.0、P1.1、P1.2进行扫描，并根据其不同状态对应控制P2.0、P2.1、P2.2、P2.3的状态，进而控制紫外线消毒灯、照明灯、摄像头等的工作状态。主程序模块主要完成编程芯片的初始化和各个模块的调用，程序设计主程序流程图如图6所示。

3 结语

该系统基于STC89C52单片机设计，主要采用单片机智能控制、无线遥控、红外探测和亮度感应等技术，实现了紫外线消毒灯、照明灯和图像记录装置的自动控制切换。弥补了现有紫外线消毒灯没有人体活动感应手段的缺陷，有效避免了紫外线辐射对人体的危害;还融合了照明和图像记录控制功能，便于实现事后追溯，提高了安全防范水平。此外，该系统与原有紫外线消毒、照明、图像记录设备完全兼容，便于推广应用。

參考文献

[1]李晓赫，郭庆强.基于STC89C52单片机的智能风扇控制系统[J].自动化仪表，2018，39（6）：99-102.

[2]赵亚丽.基于单片机和PT2262/2272的电源控制系统[J].装备制造技术，2016，9（9）：210-212.

[3]易金桥，黄勇，廖红华，等.热释电红外传感器及其在人员计数系统中的应用[J].红外与激光工程， 2015，4（4）：1186-1192.

Intelligent Control System Design of Ultraviolet

Disinfection， Illuminating and Image Recording

MENG Lin-yi

（Shijiazhuang Second Middle School，Shijiazhuang Hebei  050000）

Abstract：This system has a control unit based on MCU STC89C52， which can implement the intelligent control switching of ultraviolet disinfection lamp， illuminating lamp and image recording device， by combining the body action information from Infrared Detection device and environmental brightness information from automatic brightness sensor. The designed system can avoid the harm of ultraviolet radiation to human body effectively， and improve the level of safety precautions.

Key words：MCU;intelligent control;infrared detection;ultraviolet disinfection; illuminating; image recording