李東蛟

摘 要：照明用燈是我們?nèi)粘Ｉ钪斜夭豢缮俚纳钣闷?，占?jù)了人類(lèi)生活的重要部分。在能耗方面所占的比例越來(lái)越大，在能源使用日益緊張的今天，如何提高照明用燈的節(jié)能性能是一個(gè)重要的研究方向。本文使用89C51單片機(jī)設(shè)計(jì)燈體的主控制器和遙控開(kāi)關(guān)盒的遙控開(kāi)關(guān)控制器，利用熱釋電紅外傳感器檢測(cè)人體熱釋電信號(hào)控制節(jié)能燈的開(kāi)關(guān)，利用光強(qiáng)度傳感器檢測(cè)室內(nèi)亮度，根據(jù)室內(nèi)亮度調(diào)節(jié)節(jié)能燈的照明度，并利用無(wú)線發(fā)送模塊設(shè)計(jì)遙控開(kāi)關(guān)盒，實(shí)現(xiàn)手動(dòng)遙控節(jié)能燈的開(kāi)關(guān)功能。

關(guān)鍵詞：主控制器；遙控開(kāi)關(guān)控制器；熱釋電紅外傳感器；光強(qiáng)度傳感器；無(wú)線發(fā)送模塊

中圖分類(lèi)號(hào)：S611 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

0.引言

隨著社會(huì)科技的發(fā)展，人類(lèi)的生活發(fā)生了翻天覆地的變化，隨著生活質(zhì)量的提高，人們對(duì)照明的要求越來(lái)越高，照明在能耗中所占的比重也越來(lái)越多，為了節(jié)約照明對(duì)能源的消耗量，智能化、自動(dòng)化等技術(shù)引入到了照明控制系統(tǒng)中。目前，大部分家庭和公共場(chǎng)所都使用手動(dòng)開(kāi)關(guān)燈大方式，常常由于人的疏忽，在人員離開(kāi)時(shí)，燈也時(shí)常開(kāi)著，有的公共場(chǎng)所甚至一整夜都開(kāi)著燈，這種現(xiàn)象造成了電能的極大浪費(fèi)。針對(duì)這些實(shí)際的問(wèn)題，將自動(dòng)化技術(shù)引入到照明系統(tǒng)中，可以節(jié)約電能，減少不必要的浪費(fèi)。

1.節(jié)能燈的功能簡(jiǎn)述

節(jié)能燈包括燈體和遙控開(kāi)關(guān)盒，燈體主要包括主控制器模塊、熱釋電紅外傳感器模塊、光強(qiáng)度傳感器模塊、無(wú)線接收模塊等，主控制器模塊由89C51單片機(jī)設(shè)計(jì)。遙控開(kāi)關(guān)盒主要包括遙控開(kāi)關(guān)控制器和無(wú)線發(fā)送模塊，遙控開(kāi)關(guān)控制器由89C51單片機(jī)設(shè)計(jì)。

燈體內(nèi)的主控制器通過(guò)三極管連接熱釋電紅外傳感器的引腳，當(dāng)室內(nèi)無(wú)人時(shí)，熱釋電紅外傳感器引腳為低電平，三極管不導(dǎo)通，照明燈保持關(guān)閉狀態(tài)；當(dāng)室內(nèi)有人時(shí)，熱釋電紅外傳感器輸出引腳為高電平，三極管導(dǎo)通，照明燈開(kāi)啟。光強(qiáng)度傳感器感應(yīng)室內(nèi)的光線強(qiáng)度并把信號(hào)輸送到主控制器上的單片機(jī)內(nèi)，單片機(jī)根據(jù)讀取的室內(nèi)亮度值，調(diào)節(jié)燈的亮度。

當(dāng)室內(nèi)有人需要休息時(shí)，即使是夜晚也需要強(qiáng)制將燈關(guān)閉，此時(shí)為了方便操作，節(jié)能燈具有相配合使用的遙控開(kāi)關(guān)盒，遙控開(kāi)關(guān)盒內(nèi)有遙控開(kāi)關(guān)控制器、無(wú)線發(fā)送模塊和開(kāi)、關(guān)燈按鈕，當(dāng)人手動(dòng)按下遙控開(kāi)關(guān)盒的開(kāi)燈按鈕或者關(guān)燈按鈕時(shí)，遙控開(kāi)關(guān)盒內(nèi)的無(wú)線發(fā)送模塊發(fā)送開(kāi)燈或關(guān)燈信號(hào)，燈體內(nèi)的無(wú)線接收模塊接收開(kāi)關(guān)燈信號(hào)，切斷電路或者導(dǎo)通電路，使燈開(kāi)啟或者關(guān)閉。

2.節(jié)能燈的硬件設(shè)計(jì)

2.1 燈體的電路設(shè)計(jì)

主控制器采用89C51單片機(jī)設(shè)計(jì)，熱釋電傳感器采用型號(hào)為HC-SR501的傳感器，光強(qiáng)度傳感器采用型號(hào)為BH1750FVI的傳感器，無(wú)線接收模塊采用nRF24L01實(shí)現(xiàn)無(wú)線收發(fā)功能。

燈體內(nèi)的主控制器上的89C51的單片機(jī)的引腳P2.0通過(guò)NPN型的三極管連接熱釋電紅外傳感器HC-SR501的輸出OUT引腳，當(dāng)室內(nèi)無(wú)人時(shí)，OUT引腳為低電平，三極管不導(dǎo)通，燈保持關(guān)閉狀態(tài)；當(dāng)室內(nèi)有人時(shí)，熱釋電紅外傳感器的輸出OUT引腳為高電平，三極管導(dǎo)通，燈L1開(kāi)啟，單片機(jī)P2.0引腳收到低電平，單片機(jī)引腳P1.0連接光強(qiáng)度傳感器BH1750FVI的SCL引腳，P1.1連接SDA引腳，主單片機(jī)通過(guò)SDA引腳實(shí)時(shí)讀取室內(nèi)光照度值，主單片機(jī)的引腳P2.7輸出可調(diào)脈寬PWM調(diào)節(jié)燈L1的亮度。單片機(jī)89C51的P2.1～P2.6連接nRF24L01無(wú)線接收模塊的CE、CSN、SCK、MOSI、MISO、IRQ引腳，當(dāng)人手動(dòng)按下遙控開(kāi)關(guān)盒上的開(kāi)燈按鈕和關(guān)燈按鈕時(shí)，燈座內(nèi)的nRF24L01無(wú)線接收模塊MISO引腳接收到遙控開(kāi)關(guān)的開(kāi)關(guān)燈指令，執(zhí)行相應(yīng)的開(kāi)燈或是關(guān)燈指令。

2.2 遙控開(kāi)關(guān)盒的電路設(shè)計(jì)

遙控開(kāi)關(guān)盒內(nèi)的遙控開(kāi)關(guān)控制器也采用89C51單片機(jī)設(shè)計(jì)，無(wú)線發(fā)送模塊采用nRF24L01實(shí)現(xiàn)無(wú)線發(fā)送功能。

遙控開(kāi)關(guān)盒內(nèi)的89C51的遙控單片機(jī)的引腳P2.1和P2.2上連接開(kāi)燈按鈕K1和關(guān)燈按鈕K2，當(dāng)按下開(kāi)燈或關(guān)燈按鈕時(shí)，引腳P2.1或P2.2收到低電平，遙控單片機(jī)將開(kāi)燈關(guān)燈指令通過(guò)nRF24L01無(wú)線發(fā)送模塊的MOSI引腳發(fā)送出去，無(wú)線控制節(jié)能燈的點(diǎn)亮和熄滅。遙控開(kāi)關(guān)盒上的指示燈L2連接到遙控單片機(jī)引腳P2.0上，指示燈L2用來(lái)指示是否按下遙控開(kāi)關(guān)上的開(kāi)燈或關(guān)燈按鈕。當(dāng)按下開(kāi)燈和關(guān)燈按鈕時(shí)，遙控單片機(jī)給引腳P2.0寫(xiě)入低電平，遙控開(kāi)關(guān)上的指示燈L2點(diǎn)亮，當(dāng)松開(kāi)開(kāi)燈和關(guān)燈按鈕時(shí)，遙控單片機(jī)給引腳P2.0寫(xiě)入高電平，遙控開(kāi)關(guān)上的指示燈L2熄滅。單片機(jī)89C51的引腳P1.0～P1.5連接nRF24L01無(wú)線發(fā)送模塊的CE、CSN、SCK、MOSI、MISO、IRQ引腳，當(dāng)人手動(dòng)按下開(kāi)燈按鈕和關(guān)燈按鈕時(shí)，燈座內(nèi)的nRF24L01無(wú)線接收模塊MISO引腳接收到遙控開(kāi)關(guān)的開(kāi)關(guān)燈指令，執(zhí)行相應(yīng)的開(kāi)燈或是關(guān)燈指令，從而節(jié)能燈由無(wú)線接收和發(fā)送模塊實(shí)現(xiàn)遙控?zé)舻拈_(kāi)關(guān)的功能。

3.系統(tǒng)的軟件程序設(shè)計(jì)

程序流程圖如圖1所示。

系統(tǒng)上電后首先進(jìn)行初始化，程序首先判斷是否室內(nèi)有人出現(xiàn)，如果沒(méi)人出現(xiàn)，那么節(jié)能燈關(guān)閉，如果室內(nèi)有人出現(xiàn)，那么判斷是否按下了遙控開(kāi)關(guān)盒上的關(guān)燈按鈕，如果沒(méi)有按下關(guān)燈按鈕，那么節(jié)能燈點(diǎn)亮，并且根據(jù)采集到的室內(nèi)的光線的強(qiáng)弱，調(diào)節(jié)節(jié)能燈的光照度。如果室內(nèi)有人，但是人按下了遙控開(kāi)關(guān)盒上的關(guān)燈按鈕，那么即使室內(nèi)有人，那么節(jié)能燈也維持被強(qiáng)制關(guān)閉的狀態(tài)，當(dāng)再次按下遙控開(kāi)關(guān)盒上的開(kāi)燈按鈕時(shí)，節(jié)能燈才能點(diǎn)亮。

結(jié)論

文章設(shè)計(jì)的節(jié)能燈能夠?qū)崿F(xiàn)公共場(chǎng)合及家庭照明用燈的遙控開(kāi)關(guān)和自動(dòng)開(kāi)關(guān)功能，及隨著室內(nèi)亮度不同自動(dòng)調(diào)節(jié)光的亮度的節(jié)能燈的開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)裝置，遙控開(kāi)關(guān)盒能夠遙控?zé)舻拈_(kāi)關(guān)和自動(dòng)控制燈開(kāi)關(guān)及調(diào)節(jié)光線強(qiáng)弱，具有遙控開(kāi)關(guān)和自動(dòng)開(kāi)關(guān)功能的節(jié)能燈，可在公共場(chǎng)所和家庭中使用，節(jié)約電能，而且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單成本低，使用維修方便。

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