周莉 陳杰 蔡加星

摘要：為了解決生活中“長明燈”的浪費現象，設計了低功耗、低成本的智能照明系統(tǒng)。采用單片機MSP430F149為主控制器，以熱釋電紅外傳感器來探測室內是否有人，并根據光照度傳感器探測的環(huán)境亮度，來實時調節(jié)和控制室內LED的照明情況，最終達到智能照明以及節(jié)能的效果。

關鍵詞：智能照明；MSP430F149；傳感器

中圖分類號：TP368.1文獻標志碼：A[WT]文章編號：1672-1098（2014）02-0046-03

隨著經濟的發(fā)展和社會的進步，生活中的照明系統(tǒng)也日趨智能化和節(jié)能化。傳統(tǒng)的照明只有開、關，無邏輯時序及亮、暗調光控制，因此主要依賴于人們的主動性。然而智能照明系統(tǒng)主要在很大一定程度上盡可能的滿足人們的生活、工作、學習的需求，它主要是通過主電源經過可編程控制后實現，LED照明系統(tǒng)全自動的實現人們預先設定的適合的照明效果，從而使照明更加智能化及人性化。 另外智能照明還有減少不必要的耗電進而達到良好的節(jié)約資源的效果， 它主要通過充分利用大自然的光作為光源， 以人工光作為補償， 結合室內有無人員情況，在室內光不足以滿足人們視覺需要時才啟用照明燈， 經使用證明此種方式節(jié)能可達30%上下， 可見效果明顯。 通過智能可以讓室內照明減少過多的長明燈， 也避免了很大的資源浪費。

1系統(tǒng)設計

系統(tǒng)由紅外探測模塊、單片機控制模塊、照度探測模塊、驅動模塊等構成（見圖1）。智能照明控制器先利用紅外探測模塊采集信息傳送給主控制器單片機來判斷室內是否有人，進而去控制照明驅動電路的開關是否閉合，再根據光照度探測模塊采集到的信號送往單片機，單片機根據此信號去控制輸出PWM波的占空比，進而調節(jié)照明燈的光照強度來達到恒光照照明。

2 硬件部分

2.1中心控制模塊

在單片機控制器的選擇上，本文采用TI公司生產的MSP430系列單片機中的MSP430F149。MSP430系列單片機是美國德州儀器公司（WI）近幾年開發(fā)的新一代單片機，該單片機在設計上采用了全新的概念，其功能遠超過其他系列單片機的功能故稱之為混合型單片機。另外其具有外設豐富，很低功耗，應用范圍非常廣闊。MSP430F149單片機的低功耗和易于開發(fā)的特點符合照明控制系統(tǒng)的節(jié)能要求，是較為理想的選擇。

2.2 照度探測模塊

基于對本系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性的考慮，采用ZD系列光照度變送器進行采光，因為其采用對弱光也有較高靈敏度的硅蘭光伏探測器作為傳感器，具有測量范圍寬、線性度好、便于安裝、傳輸距離遠等特點，故特別適合用于照明。而對于探測室內光照度來說，本系統(tǒng)采用光照度傳感器組成的轉換電路將光照強度轉換為電壓信號，再輸入到AD轉換器進行轉換。ZD系列光照度變送器與MSP43OF149單片機的連接電路如圖2所示。由于ZD系列光照度變送器的輸出電壓要小5 V，單片機MSP430F149的A/D采集通道P6.0口的參考電壓為2.5V，所以在光照度變送器OUT輸出管腳接上兩個10 kΩ的電阻對輸出的電壓信號進行分壓處理。

2.3 紅外探測模塊

系統(tǒng)中的紅外探測模塊中用到熱釋電紅外線傳感器，其主要是由一種高熱電系數的廣譜材料制成尺寸為2 mm×1 mm的探測元件，其探測波長靈敏度范圍在0.2 μ到20 μ之間，而人體溫度一般在37度上下小范圍內浮動，人體輻射的紅外線中心波長在9 μ到10 μ之間，為了使熱釋電紅外線傳感器探測靈敏度盡可能在系統(tǒng)需要的范圍內，因此在該傳感器的窗口上增加干涉濾波片，這樣就有了剛好適合探測人體輻射的紅外線傳感器。由熱釋電紅外線傳感器變化緩慢、 幅值小的特點， 該模塊采用專用信號處理器BIS0001來完成對熱釋電傳感器輸出信號的處理。 BIS0001有兩種工作方式， 將引腳A置1為可重復觸發(fā)方式， 置0則為不可重復觸發(fā)方式。 本系統(tǒng)采用可觸發(fā)方式， 熱釋電紅外線傳感器的信號處理電路如圖3所示。

紅外人體感應模塊與單片機的連接如圖4所示，由9V電壓經過LM7808及電容穩(wěn)壓濾波后供電給紅外傳感器，輸出信號接10 kΩ的電阻最后輸出接到單片機MSP430F149的I/O接口Pl.0，最終實現對傳感器輸出狀態(tài)的檢測。

2.4驅動模塊

本系統(tǒng)的驅動模塊由AME5142芯片構成，驅動電路如圖5所示。在濾波后的PWM信號下可以產生一個可調的直流電壓，在調光控制上可以被用來取代可變直流電源。如直流電壓源變化范圍從0伏到3伏時，調光控制照明電流的設定為20毫安到0毫安。

3 系統(tǒng)軟件設計系統(tǒng)先進行初始化，然后紅外傳感器模塊進行信息采集，若是高電平就點亮照明系統(tǒng)，接著對光照度模塊采集的值與設定值進行比較，若差值小于某一范圍內則回到大循環(huán)初始化，若不小于則通過調節(jié)PWM波的占空比來調節(jié)光照。系統(tǒng)軟件流程如圖6所示。

4 結論

本系統(tǒng)以MSP430系列單片機作為核心，以熱釋電紅外傳感器接收到的信號經過BIS0001專用信號處理器處理后，通過單片機接受的信號判斷是否需要接通照明系統(tǒng)，然后經過對光照亮度傳感器的信息采集處理決定對光照強度的調節(jié)，進而實現智能照明。在選擇主控制器時，選用了超低功耗單片機，使本系統(tǒng)真正實現智能節(jié)能的目的。

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（責任編輯：何學華，吳曉紅）