基于Atmega16的室內照明控制系統的設計方案

2 系統硬件設計

2. 1 傳感器部分設計

（1）環境亮度傳感模塊的設計。環境亮度傳感模塊的主要器件是光敏電阻。光敏電阻的光譜響應峰值比較接近人的視覺敏感區，波長為555 mm,另一方面，光敏電阻利用半導體的光電效應原理，其電阻值會隨著入射光強度的不同而發生改變，入射光強時，電阻值較小，入射光弱時，其電阻值增大響應時間相對增加。

此傳感模塊采用環氧樹脂封裝，具有體積小、靈敏度高、反應速度快、可靠性強等特點，在對環境亮度檢測時，當檢測到的光照強度大于設定值時，則輸出低電平，否則輸出高電平。采用光敏電阻的作用就是把環境光亮度轉化為模擬電壓值，然后通過運放后傳給單片機準確數字信號。為了避免光敏電阻受光面小的缺點，探測元件要在建筑周圍進行合理布局，以便準確探測自然光的強弱。

（2）被動式熱釋電紅外線傳感器設計。熱釋電紅外傳感器可以通過檢測人或者動物發射的紅外線而輸出電信號，是以后總檢測物體輻射紅外能量的傳感器。

此電路系統的傳感器選用P2288 被動式熱釋電人體紅外傳感器，包括3 個關鍵元件：1）菲涅爾濾光晶片，起帶通濾波器的作用，可以截止波長為7 ~ 10 μm,與人體輻射紅外中心線波長9 ~ 10 μm 相對應，把人和動物區分開。2）菲涅爾透鏡，可以將熱釋的紅外信號折射到熱釋電紅外傳感器上，還可以將那個警戒區分為若干的明區和暗區，如果物體在警戒區進行移動，就可以以溫度變化的形式在熱釋電紅外傳感器上產生變化的熱釋紅外信號，從而使熱釋電紅外傳感器產生變化的電信號。實驗證明，熱釋電紅外傳感器若不加菲涅爾透鏡，則其檢測距離約為2 m; 而配上菲涅爾透鏡后，其檢測距離可增加到10 m 以上。3）熱釋電陶材料，熱釋電紅外傳感器將透過濾光晶片的紅外輻射能量的變化轉換成電信號，即熱電轉換。

設計中，人體可以發射波長約為10 μm 的紅外線，紅外線經菲涅爾濾光晶片進行濾波增強后，通過菲涅爾透鏡，將紅外信號聚集到熱釋電紅外傳感器上，然后熱釋電紅外傳感器通過熱電轉換，將透過濾光晶片的紅外能量轉換為電信號，最后經過紅外傳感信號處理器及邏輯電路進行處理，輸出邏輯值為1 時代表有人，否則無人。

2. 2 控制部分設計

（1）延時時間選擇電路。延時電路的定時是由單片機內部的定時器進行確定的，外部參數不同，單片機實現的定時時間也不同。在單片機的PA 引腳設置延時時間選擇電路，主要是在環境光線較弱時，照明設備需完成一段時間的延時。將PA0 ~ PA3引腳設置為不同的時延，當檢測到PA0 ~ PA3均沒有開關閉合時，系統控制照明設備按設定的初始值進行延時，當PA0 ~ PA3有開關閉合時，程序開始按PA0 ~ PA3順序檢測各端口的狀態，系統根據不同的信號輸入，對端口設置不同延時。

（2）單片機控制模塊。設計采用RISC 結構的Atmega16系列單片機作為主控制器，該系列芯片具有效率高、功耗低、RISC 處理功能強、內存容量大、性價比相當高等優點。該芯片有32 個可編程I /O 口、1 kB的SRAM、8 路10 位ADC,可以滿足系統需求。光電傳感器將光照強度轉換成電信號，然后再通過A/D 轉換器將電信號轉換成數字信號，系統控制器要根據檢測的光照度以及系統的輸入命令計算控制量，實現發光控制要求。