基于单片机的室内灯光智能控制系统设计*

咸阳师范学院物理与电子工程学院 陕西 咸阳 712000

1 系统总体设计

该系统可以根据所处环境的光照强度、室内人数以及周围的环境温度进行监测，达到对灯光智能控制的效果[1-2]。为满足各种情况下不同的需求，电路设计了两种不同的操作模式：

（1）智能控制模式：开启电源，光敏电阻检测到室内光照强度低于或者高于我们正常情况下的光照强度，系统就会启动智能控制模式。红外对管检测到有人进出教室，经过处理信息之后会把信号传送到LCD屏幕上，统计的数据则会自动加1或者减1，通过灯的亮灭或者不同位置灯的亮灭来实现智能控制。

（2）强制执行模式：如果室内的人很少或者位置相对分散，一盏灯不能照亮整个教室，全开又会浪费资源。我们遇到这种用户需求较大，智能控制模式不能满足时，需要启动强制控制模式，打开局部灯光，如果不需要大范围使用灯光了，可以按下复位键，就会恢复到智能控制模式。系统总体设计[3]如图1所示：

图1 系统总体设计

2 系统主程序软件设计

电源接通后灯光智能控制系统默认为自动控制状态[4]，当有人进入教室后，教室人数增加，LCD液晶屏幕显示的数值便会随之增加，反之，有人走出教室时，液晶显示屏显示的数值便会随之减少，在此过程中当进出人数增减到一定数值后，教室灯光会出现相应的亮灭现象；同时该系统也可通过检测光线的强度大小来控制教室灯的亮灭。该系统也可以通过强制转换按钮转换控制状态，变为人工控制室内灯光的亮灭状态。首先器件和端口初始化，向DS1302发送请求；然后恢复数据、更新时间数据，择键按下，设置实时时间，设置定时；光线处于暗的状态（设定值之内），自动模式下绿灯亮，根据人数多少开灯，光线处于亮（设定值之外）时关灯。具体过程见程序流程图2：

图2 系统主控制流程图

3 系统仿真与测试

本文设计使用Proteus 8进行电路原理图的仿真。Proteus 8软件操作相对简单，仿真也比较容易实现，从库中取出元件逐步添加，然后根据最初设计一步步连接，去实现所要完成的功能。元器件库也比较齐全，完全满足本次设计的要求，连接好各个线路之后，再利用Keil软件运行。完成仿真后进行电路焊接、烧写程序和连接测试：

（1）LCD液晶屏幕在刚接通时会有忽闪忽闪的现象，数字显示很不稳定，主要原因是程序反应比较慢或接触不良导致。不过闪烁不是很强烈，后经过更换部分器件，调试解决了此类问题。

（2）在室外虽然遮住了光敏电阻，但是还是准确度不高，这是因为室外光线太强，不能完全遮住光线导致数据有所偏差。

（3）在实物调试过程中有时候人体信号通过红外检测对管后，LCD液晶屏幕上并没有显示人数加1或者减1，这时可以放慢速度或者重启，感应器就会恢复正常并感应到信号，显示屏恢复正常。

图3 上电前实物图

本文通过调研当前高校和单位的用电现象，浪费现象非常严重，经常白天亮灯，晚上人走后灯火通明。本文设计的突出优点是电路设计简单、结构清晰易实现、稳定可靠、重要的是成本相对较低而且能得到普遍应用，适用于各大高校，医院等用电的场所，使我们的生活更加便捷，我们要保护资源，节约能源，在新时代节约的潮流下，利用先进的科学技术，让我们的生活更美好。