基于STC單片機的智能燈控系統設計 2013-07-24

當今社會經濟飛速發展，各類能源浪費問題日趨嚴峻，尤為顯著的如，大型地下停車場、公共衛生間、樓道等場所照明用電。雖然白熾燈擁有許多優點，但是由于其能效過低，已被世界各國相繼宣布淘汰。自從澳大利亞2007年率先立法淘汰白熾燈以來，中國于2011年也發布了逐步淘汰白熾燈的路線圖。
隨著普通白熾燈被淘汰，熒光燈、LED和節能鹵鎢燈成為目前照明燈具市場的三大主流。熒光燈是當前替代普通白熾燈最主要也是數量最多的照明燈，雖然和普通白熾燈相比能節約80％的電能，但其價格昂貴，體積較大，發光面積較大，不是點光源，光譜不連續，不能做到100％的顯色性。同時熒光燈含有汞、熒光粉以及大量的電子元器件，廢棄后給環境帶來的負擔是不可估量的。近年來LED的發展非常迅速，但成本相對較高，且在技術上還無法做到如黑體輻射的連續光譜，在顯色性、顏色一致性方面依然無法和節能鹵鎢燈媲美，所以離大規模普及仍有一段距離。節能鹵鎢燈本質上仍是白熾燈，其結構簡單、價格低廉、對環境無害，能直接工作于市電電壓，瞬時啟動，瞬間即可達到最大光輸出，和普通的白熾燈相比能節約30％的電能，節能鹵鎢燈由于其近似于點光源的集中發光體，幾乎黑體輻射的連續光譜、100％的顯色性，3 000K左右色溫的柔和色光，無頻閃，在很多對照明質量要求較高的場所，仍然有不可比擬的優越性。
考慮到以上因素，按照節能、減排、智能和實用的要求，筆者針對節能鹵鎢燈設計出基于STC12C5A60S2單片機的智能燈控系統，利用人體紅外熱釋傳感器和可見光照度傳感器構成環境檢測系統，大大提高了燈控系統的靈敏度、精確度和實用性。

1 系統總體設計
1．1 系統總體框架
本系統以單片機為控制核心，由5 V穩壓電路、過零檢測電路、人體紅外熱釋傳感器模塊、可見光照度傳感器模塊、照明燈驅動電路和串口調試模塊組成。系統框圖如圖1所示。

1．2 系統工作原理
利用人體紅外熱釋傳感器探測人體特征，可見光照度傳感器檢測當前環境照度，把傳感器檢測信號送單片機處理，根據處理結果在單片機每次中斷時控制照明燈的開關和亮度。串口調試模塊作為人機交互工具，便于觀察系統相關參數。

2 系統硬件設計
2．1 5 V穩壓電路
本系統低壓部分電源由220V-9V變壓器引入，經過一個整流橋獲得9 V直流電源，然后采用三端線性穩壓芯片LM7805得到5 V直流電源。5 V穩壓電路原理圖如圖2所示。

2．2 單片機最小系統
STC12C5A60S2AD系列單片機是宏晶科技生產的單時鐘／機器周期(IT)的單片機，是高速／低功耗／超強抗干擾的新一代8051單片機，指令代碼完全兼容傳統8051，但速度快高速10位A／D轉換，針對電機控制，強干擾場合。其最小系統由復位電路和晶振電路組成，單片機最小系統原理圖如圖3所示。

2．3 過零檢測電路
D2、D3電壓取自220 V-9 V變壓器次級，經全波整流形成脈動直流電壓波形，由電阻分壓，再經過電容濾波，形成三極管基極電壓波形。當基極電壓低于0．7 V時，三極管截止，反之，三極管導通。三極管集電極通過上拉電阻R4形成高電平。通過三極管的反復導通和截止，在集電極處輸出100 Hz脈沖電平，供單片機下降沿中斷。過零檢測電路原理圖如圖4所示。