【摘 要】本文介紹了一種以單片機(jī)為控制中心的室內(nèi)LED照明系統(tǒng)，并且介紹了系統(tǒng)的硬件和軟件設(shè)計(jì)流程。該系統(tǒng)采用P89LPC936作為控制中心，利用光敏電阻器采集的室內(nèi)環(huán)境亮度信號(hào)，利用聲音檢測(cè)模塊采集的室內(nèi)聲音信號(hào)，利用PWM調(diào)光技術(shù)對(duì)LED進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，實(shí)驗(yàn)表明系統(tǒng)穩(wěn)定可行。

【關(guān)鍵詞】LED照明控制 光敏電阻 P89LPC936 聲音傳感器

一、引言

在能源危機(jī)，全球生態(tài)環(huán)境日益惡劣的情況下，節(jié)約和合理利用有效資源的形式勢(shì)不可擋。隨著我國(guó)城市化進(jìn)程的加快，綠色、高效、環(huán)保、長(zhǎng)壽命的LED燈逐漸走入人們的視野。LED作為一種綠色光源，體現(xiàn)我們新型社會(huì)的環(huán)保理念，是隨著社會(huì)潮流發(fā)展趨勢(shì)而來。所謂綠色光源是指具有節(jié)能、環(huán)保，使用壽命長(zhǎng)、體積小等特點(diǎn)。

二、控制方案設(shè)計(jì)

系統(tǒng)采用的是光敏電阻傳感器作為檢測(cè)環(huán)境亮度的元件，聲音檢測(cè)模塊檢測(cè)室內(nèi)的分貝數(shù)，傳感器檢測(cè)到的信號(hào)經(jīng)過處理傳送給單片機(jī)控制，經(jīng)單片機(jī)處理后控制照明系統(tǒng)的開關(guān)和亮度。

三、系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

（一）聲音檢測(cè)模塊

設(shè)計(jì)聲音檢測(cè)模塊電路時(shí)需要著重考慮兩點(diǎn)：1模塊應(yīng)具備獲得較高的靈敏度；2模塊應(yīng)具有一定的抗干擾能力。經(jīng)過多次的實(shí)驗(yàn)和數(shù)據(jù)的分析，本論文所設(shè)計(jì)的聲音檢測(cè)模塊電路采用運(yùn)放LM358和靈敏度高的話筒制成檢測(cè)系統(tǒng)，話筒檢測(cè)到音頻信號(hào)后，經(jīng)三極管Q1放大后再經(jīng)LM358進(jìn)行比較放大，適當(dāng)調(diào)節(jié)精密可調(diào)電位器Rp1實(shí)現(xiàn)聲音檢測(cè)的靈敏度調(diào)節(jié)。當(dāng)話筒檢測(cè)到一定強(qiáng)度的音頻信號(hào)時(shí)，LM358的1腳輸出高電平，DS2發(fā)光表明檢測(cè)到音頻信號(hào)。

（二）室內(nèi)環(huán)境亮度檢測(cè)模塊

光敏電阻器是利用半導(dǎo)體的光電導(dǎo)效應(yīng)制成的一種電阻，值隨入射光的強(qiáng)弱而改變的電阻器。光敏電阻器對(duì)光的敏感性（即光譜特性）與人眼對(duì)可見光（0.4～0.76）μm的響應(yīng)很接近，只要人眼可感受的光，都會(huì)引起它的阻值變化。其特點(diǎn)是當(dāng)入射光強(qiáng)時(shí)，電阻會(huì)減小，入射光弱，電阻會(huì)增大。

LM339集成內(nèi)部裝有四個(gè)獨(dú)立的電壓比較器，該電壓比較器具有失調(diào)電壓小、電源電壓范圍寬、輸出端電位可靈活方便的選用等特點(diǎn)。其每個(gè)比較器有兩個(gè)輸入端和一個(gè)輸出端。用作比較電壓時(shí)，任意一個(gè)輸入端加一個(gè)固定電壓做參考電壓，另一端加一個(gè)待比較的信號(hào)電壓。當(dāng)“+”端電壓高于“-”端時(shí)，輸出端開路；反之則相當(dāng)于輸出端接低電平。用電容講電源雜波濾除。光線較弱時(shí)，輸入電壓高于基準(zhǔn)電壓，輸出高電平；光線較強(qiáng)時(shí)，輸入電壓低于基準(zhǔn)電壓，輸出低電平。

（三）單片機(jī)控制模塊

P89LPC936是一款周立功公司生產(chǎn)的低成本單片封裝微控制器。P89LPC936基于高性能的處理架構(gòu)，執(zhí)行指令僅需2到4個(gè)時(shí)鐘周期，速度是標(biāo)準(zhǔn)80C51器件的6倍。P89LPC936集成了多種系統(tǒng)級(jí)功能，以便極大減少元件數(shù)目和減小電路板面積，從而降低系統(tǒng)成本。

（四）LED驅(qū)動(dòng)模塊

LED 驅(qū)動(dòng)電路除了要滿足安全要求外，另外的基本功能應(yīng)有兩個(gè)方面：一是盡可能保持恒流特性，尤其在電源電壓發(fā)生±15%的變動(dòng)時(shí)，仍應(yīng)能保持輸出電流在±10%的范圍內(nèi)變動(dòng)。二是驅(qū)動(dòng)電路應(yīng)保持較低的自身功耗，這樣才能使LED 的系統(tǒng)效率保持在較高水平。

本設(shè)計(jì)采用TPS61040DBV芯片作為L(zhǎng)ED的驅(qū)動(dòng)器，電路圖的設(shè)計(jì)參照芯片手冊(cè)的典型應(yīng)用，并增加了電容濾波。

通過調(diào)光，LED的輸出電流可以從0%到100%變化，PWM調(diào)光相較于傳統(tǒng)線性調(diào)光不僅不會(huì)影響LED的光效，與此同時(shí)，由于這種方法下LED的正向?qū)娏饕恢笔呛愣ǖ模琇ED的色度就不會(huì)像傳統(tǒng)調(diào)光那樣會(huì)變化。即PWM調(diào)光在保證精確控制LED的亮度的同時(shí)也保證LED發(fā)光的色度。

四、系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)有3個(gè)功能模塊：1）信號(hào)的輸入模塊，實(shí)現(xiàn)相應(yīng)信號(hào)向單片機(jī)的輸入；2） 信號(hào)控制模塊，實(shí)現(xiàn)控制單元對(duì)輸入信號(hào)的處理；3）信號(hào)輸出模塊，實(shí)現(xiàn)控制單元的輸出，從而實(shí)現(xiàn)室內(nèi)照明的控制。

作為控制單元的單片機(jī)，接收的信號(hào)來自兩個(gè)部分，分別是聲音檢測(cè)信號(hào)、室內(nèi)環(huán)境亮度檢測(cè)信號(hào)， 單片機(jī)接收到這些信號(hào)后對(duì)此進(jìn)行處理，通過輸出信號(hào)對(duì)LED驅(qū)動(dòng)電路進(jìn)行控制，從而達(dá)到控制LED亮度的目的。軟件流程圖如下圖所示。

五、結(jié)束語

本設(shè)計(jì)是在查閱大量的文獻(xiàn)資料，經(jīng)過多次試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，吸收先進(jìn)的LED照明領(lǐng)域新思想、新技術(shù)，再綜合考慮成本因素，提出了合理的低成本、高效率的室內(nèi)LED照明系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案。經(jīng)過不斷的運(yùn)行、測(cè)試，該設(shè)計(jì)可用于住宅、辦公以及學(xué)校教室照明。

參考文獻(xiàn)：

[1].周芳.劉美根 智能照明控制系統(tǒng)在電氣照明節(jié)能設(shè)計(jì)中的應(yīng)用2007（16）

[2]姜連祥.汪小燕 基于光強(qiáng)傳感器TSL256X的感測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)2006（12）

[3].KOLLMAN R. LED的高效驅(qū)動(dòng)2007（12）

[4]唐國(guó)慶 從室內(nèi)照明發(fā)展趨勢(shì)論LED技術(shù)提升的關(guān)鍵2009（03）

[5].曲振江.王立華.付圓圓照明用大功率無橋LED驅(qū)動(dòng)電路研究2009（01）

[6].恒流大功率LED驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)

[7].方佩敏 .市電供電的大功率LED驅(qū)動(dòng)控制器2009（03）

作者簡(jiǎn)介：

李晶 女 山西陽泉 1985年10月 ；四川工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院 ；助教 ；研究方向：電氣自動(dòng)化控制。

鄧琳 女 四川瀘州 1981年9月 ；四川工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院 實(shí)驗(yàn)師；研究方向：電氣自動(dòng)化控制。

張文君 女 山西太原 1986年2月；四川工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院，助教，研究方向：智能感知與智能系統(tǒng)。