李東蛟

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

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

中圖分類號：S611 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

0.引言

隨著社會科技的發(fā)展，人類的生活發(fā)生了翻天覆地的變化，隨著生活質(zhì)量的提高，人們對照明的要求越來越高，照明在能耗中所占的比重也越來越多，為了節(jié)約照明對能源的消耗量，智能化、自動化等技術(shù)引入到了照明控制系統(tǒng)中。目前，大部分家庭和公共場所都使用手動開關(guān)燈大方式，常常由于人的疏忽，在人員離開時，燈也時常開著，有的公共場所甚至一整夜都開著燈，這種現(xiàn)象造成了電能的極大浪費。針對這些實際的問題，將自動化技術(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。

1.節(jié)能燈的功能簡述

節(jié)能燈包括燈體和遙控開關(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、無線接收模塊等，主控制器模塊由89C51單片機(jī)設(shè)計。遙控開關(guān)盒主要包括遙控開關(guān)控制器和無線發(fā)送模塊，遙控開關(guān)控制器由89C51單片機(jī)設(shè)計。

燈體內(nèi)的主控制器通過三極管連接熱釋電紅外傳感器的引腳，當(dāng)室內(nèi)無人時，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，熱釋電紅外傳感器輸出引腳為高電平，三極管導(dǎo)通，照明燈開啟。光強(qiáng)度傳感器感應(yīng)室內(nèi)的光線強(qiáng)度并把信號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，即使是夜晚也需要強(qiáng)制將燈關(guān)閉，此時為了方便操作，節(jié)能燈具有相配合使用的遙控開關(guān)盒，遙控開關(guān)盒內(nèi)有遙控開關(guān)控制器、無線發(fā)送模塊和開、關(guān)燈按鈕，當(dāng)人手動按下遙控開關(guān)盒的開燈按鈕或者關(guān)燈按鈕時，遙控開關(guān)盒內(nèi)的無線發(fā)送模塊發(fā)送開燈或關(guān)燈信號，燈體內(nèi)的無線接收模塊接收開關(guān)燈信號，切斷電路或者導(dǎo)通電路，使燈開啟或者關(guān)閉。

2.節(jié)能燈的硬件設(shè)計

2.1 燈體的電路設(shè)計

主控制器采用89C51單片機(jī)設(shè)計，熱釋電傳感器采用型號為HC-SR501的傳感器，光強(qiáng)度傳感器采用型號為BH1750FVI的傳感器，無線接收模塊采用nRF24L01實現(xiàn)無線收發(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)無人時，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，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SDA引腳實時讀取室內(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無線接收模塊的CE、CSN、SCK、MOSI、MISO、IRQ引腳，當(dāng)人手動按下遙控開關(guān)盒上的開燈按鈕和關(guān)燈按鈕時，燈座內(nèi)的nRF24L01無線接收模塊MISO引腳接收到遙控開關(guān)的開關(guān)燈指令，執(zhí)行相應(yīng)的開燈或是關(guān)燈指令。

2.2 遙控開關(guān)盒的電路設(shè)計

遙控開關(guān)盒內(nèi)的遙控開關(guān)控制器也采用89C51單片機(jī)設(shè)計，無線發(fā)送模塊采用nRF24L01實現(xiàn)無線發(fā)送功能。

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

3.系統(tǒng)的軟件程序設(shè)計

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關(guān)盒上的關(guān)燈按鈕，如果沒有按下關(guān)燈按鈕，那么節(jié)能燈點亮，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)再次按下遙控開關(guān)盒上的開燈按鈕時，節(jié)能燈才能點亮。

結(jié)論

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

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