基於51系列單片機的智能照明控制系統設計方案

　　目前我國高校的教學樓和學生宿舍的照明系統大多採用定時方式控制，存在電能的大量浪費和照明模式不靈活等問題。本文基於51單片機，通過設置時間、感應光照與聲音，針對教學樓和宿舍的不同需求設定照明狀態，實現對照明系統智能動態的控制。測試結果表明該系統可以在不同條件下改變照明狀態，適應不同場所的需求，達到智能控制的目的。

　　在當今經濟快速發展的社會，電力能源大量地消耗使其已成為緊缺資源，如何節能降耗成為近年來照明系統研究的熱點。目前我國高校的教學樓和學生宿舍的照明系統大多採用定時方式控制，雖然控制簡單且易於實現，但同時存在很多問題：在夜間人流量很少時，燈具全部點亮將造成電能的大量浪費；此外，定時照明方式使照明系統工作狀態不能靈活調整，尤其在雷雨和霧霾天氣時，帶來安全隱患。本文所設計的智能照明控制系統，能夠根據學校不同區域的不同功能需求，設置照明模式與照明時間，實現對照明系統的動態智能化管理。

　　1 系統硬體模塊

　　本系統的設計是基於51系列單片機，由7個硬體模塊構成，分別為控制、定時、光控、聲控、按鍵、顯示、照明。其中光控、聲控模塊實現對外界光、聲信號的採集與判斷；定時實現照明系統的照明時間控制；控制模塊採用STC89C52單片機，根據外界光、聲及定時信號控制照明電路，切換不同的工作狀態以適應外界需求。照明系統架構如圖1所示。

　　1.1 控制模塊

　　本文採用STC89C52單片機，具有8位CPU和系統內可編程Flash，是一種低功耗、高性能微控制器。在本文的設計中，控制模塊接收定時模塊的時間及外部環境的光、聲信號，通過判斷照明級別，控制照明燈的工作狀態，實現照明系統的智能動態化管理。

　　1.2 輸入模塊

　　1.2.1 定時模塊

　　定時模塊採用了DS1302晶片，用於給整個系統提供日期與時間信息，它不僅功耗低，高性能，還具有掉電走時的功能，即使在單片機斷電的情況下它也不會停止計時。同時也便於系統對於當前是否到達設定的夜間時間進行判斷。

　　1.2.2 光控模塊

　　光控模塊中使用光敏電阻來採集光信號，並使用LM393比較器對光信號強度進行判斷。圖2為光控電路，比較器的同相輸入和反相輸入端連有電位器，在沒有自然光照的情況下調整電位器，將兩個輸入端的電位保持一致，此時比較器會輸出低電平信號。當光敏電阻被自然光照射時，其阻值會大幅度的減小，從而使得比較器的同相輸入端電位升高，比較器輸出高電平信號。通過比較器輸出信號至單片機P1.4埠，單片機可以判斷外界光強是否到達閾值強度，以此來控制照明模塊工作狀態的改變。

　　1.2.3 聲控模塊

　　聲控模塊中採用駐極體話筒(圖3中用R6電阻替代)採集聲信號，它是電容話筒的一種，靈敏度高。聲信號強度的判斷採用LM393，原理同光控電路，最後信號輸出至單片機P1.3埠，如圖3所示。

　　1.3 輸出模塊

　　1.3.1 顯示模塊

　　如圖4所示，顯示電路採用LCD1602液晶顯示當前的日期與時間，LCD1602液晶可以顯示兩行，每行16個字符，外加的電位器可以隨時調節液晶顯示屏的對比度。

　　1.3.2 照明模塊

　　如圖4所示，照明模塊是用2排8個LED燈來模擬照明燈的3種工作狀態：熄滅、間隔亮與全亮。當工作在熄滅或全亮狀態時，8個LED燈全部熄滅或點亮；當需要間隔亮時，2排LED燈亮起1排，提供強度相對較小的照明。