淺析智能照明系統(tǒng)設(shè)計

1、<p>　　淺析智能照明系統(tǒng)設(shè)計</p><p>　　摘要：本文結(jié)合工作實踐，對智能照明系統(tǒng)進(jìn)行了創(chuàng)新設(shè)計，具有較強(qiáng)的意義和價值。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：智能控制；節(jié)能；無線；紅外；人體感應(yīng) </p><p>　　中圖分類號：S210.4 文章標(biāo)識碼：A文章編號： </p><p>　　本文提出的智能控制系統(tǒng)是根據(jù)不同場合的

2、需要既能檢測出所處環(huán)境是否有人需要開燈，又能通過檢測環(huán)境的照度判斷光強(qiáng)度是否滿足需要，進(jìn)而調(diào)整燈的亮度；達(dá)到既能正常供電，又能節(jié)電的目的。 </p><p>　　1、智能控制系統(tǒng)簡要介紹 </p><p>　　如圖1所示，本文提出的智能控制系統(tǒng)由主控機(jī)、總線和子節(jié)點系統(tǒng)三大部分組成，其中主控機(jī)負(fù)責(zé)整個系統(tǒng)的管理、協(xié)調(diào)工作；總線將各個子節(jié)點系統(tǒng)組成一個系統(tǒng)，它負(fù)責(zé)主控機(jī)與各子節(jié)點系統(tǒng)模塊之間

3、的通信；子節(jié)點系統(tǒng)即各模塊組成的局部系統(tǒng)。 </p><p>　　圖1智能控制系統(tǒng)框圖 </p><p>　　圖2子節(jié)點系統(tǒng)內(nèi)部框圖 </p><p>　　子節(jié)點系統(tǒng)由以下幾個模塊組成：控制模塊、照度檢測模塊、紅外檢測模塊、遙控模塊、照明控制模塊。如圖2所示。 </p><p>　　其中最主要的是控制模塊，它是整個子節(jié)點系統(tǒng)的核心，它的首要功

4、能是與主控機(jī)進(jìn)行通信，接收主控機(jī)信號；它還負(fù)責(zé)接收紅外檢測和照度檢測模塊的信號，通過照明控制模塊對終端的燈進(jìn)行控制，還能接收紅外遙控模塊的信號，對燈的亮度進(jìn)行手調(diào)整，整個子系統(tǒng)內(nèi)部都是通過區(qū)域數(shù)字無線控制模塊進(jìn)行連接的。 </p><p><b>　　2、硬件系統(tǒng)設(shè)計 </b></p><p>　　硬件系統(tǒng)是實現(xiàn)智能控制的核心內(nèi)容之一，本系統(tǒng)主要由照度檢測模塊、紅外人

5、體感應(yīng)模塊、紅外線遙控和無線控制模塊等組成。 </p><p>　　2.1照度檢測模塊 </p><p>　　對環(huán)境的光強(qiáng)度測量可使用光敏傳感器來完成。具體過程如下:光敏傳感器探測區(qū)域內(nèi)的光線強(qiáng)度，轉(zhuǎn)化為電信號，經(jīng)過放大電路，再傳給控制模塊即單片機(jī)內(nèi)，使用內(nèi)部ADC轉(zhuǎn)換模塊將輸入變成數(shù)字信號，最后經(jīng)過控制模塊輸出給照明控制模塊。 </p><p>　　2.2紅外人體

6、感應(yīng)模塊 </p><p>　　智能控制系統(tǒng)對人體的測量采用被動式紅外線探測頭。探測頭中的探測元件在感應(yīng)到紅外輻射后，輸出端輸出高電平，而無人到來時，輸出低電平。利用該觸發(fā)信號來判斷是否有人。其工作原理是：一般干擾脈沖的波形通常表現(xiàn)為尖峰脈沖，所以，其寬度遠(yuǎn)小于正常信號脈寬，這時，只要用一片單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器和一片D觸發(fā)器相連接，即可鑒別出脈寬較窄的干擾脈沖，并將其吸收，以免造成燈具閃爍不定的情形發(fā)生。 </p&

7、gt;<p>　　2.3紅外遙控接口模塊 </p><p>　　本智能控制系統(tǒng)采用紅外遙控作為手動方式來控制照明系統(tǒng)。 </p><p>　?。?）紅外發(fā)射器工作原理 </p><p>　　通用紅外遙控系統(tǒng)由發(fā)射和接收兩大部分組成，首先闡述遙控發(fā)射器及其編碼原理；當(dāng)發(fā)射器按鍵按下后，即有遙控碼發(fā)出，所按的鍵不同遙控編碼也不同。遙控碼具有以下特征：采用脈

8、寬調(diào)制的串行碼，以脈寬為0.565ms、間隔0.56ms、周期為1.125ms的組合表示二進(jìn)制的"0"；以脈寬為0.565ms、間隔1.685ms、周期為2.25ms的組合表示二進(jìn)制的"1"，其波形如圖3所示。 </p><p><b>　　圖3紅外遙控波形 </b></p><p>　　上述"0"和&quo

9、t;1"組成的32位二進(jìn)制碼經(jīng)38kHz的載頻進(jìn)行二次調(diào)制以提高發(fā)射效率，達(dá)到降低電源功耗的目的。然后再通過紅外發(fā)射二極管產(chǎn)生紅外線向空間發(fā)射。遙控器在按鍵按下后，周期性地發(fā)出同一種32位二進(jìn)制碼，周期約為108ms。一組碼本身的持續(xù)時間隨它包含的二進(jìn)制"0"和"1"的個數(shù)不同而不同，大約在45～63ms之間。 </p><p>　?。?）紅外接收接收器工作原理

10、</p><p>　　解碼的關(guān)鍵是如何識別"0"和"1"，"0"、"1"均以056ms的低電平開始，不同的是高電平的寬度不同，"0為0.56ms,"1"為1.68ms,所以必須根據(jù)高電平的寬度區(qū)別"0"和"1"。如果從0.56ms低電平過后，開始延時，056ms以后

11、，若讀到的電平為低，說明該位為"0"，反之則為"1"，為了可靠起見，延時必須比0.56ms長些，但又不能超過1.12ms,否則如果該位為"0"，讀到的已是下一位的高電平，因此?。?.12ms+0.56ms）/2=0.84m最為可靠，一般取0.84ms左右均可。根據(jù)碼的格式，應(yīng)該等待9ms的起始碼和4.5ms的結(jié)果碼完成后才能讀碼。 </p><p>　　

12、本文采用的接收電路使用集成紅外接收器。接收器包括紅外接收管和信號處理IC。接收器對外只有3個引腳：Vcc、GND和1個脈沖信號輸出PO。 </p><p>　　2.4無線傳輸模塊 </p><p>　　本文提出采用現(xiàn)有成熟的無線收發(fā)模塊來替代傳統(tǒng)的布線方法，從而實現(xiàn)對燈具的無線控制。這樣子節(jié)點中各模塊僅需供電而無需連接信號電纜。 </p><p>　　本文采用的無線

13、收發(fā)模塊是PTR6000，它屬于微功率智能型無線數(shù)據(jù)傳輸模塊。工作在2.4GHz全球開放ISM頻段，最大傳輸速率達(dá)到2Mbps，傳輸距離達(dá)到20-50m，完全可以滿足本系統(tǒng)設(shè)計的需要。以下簡要闡述無線收發(fā)模塊PTR6000在本系統(tǒng)的應(yīng)用方法。 </p><p>　　PTR6000與外電路的連接接口SPI接口，其內(nèi)部有FIFO可以與各種高低速微處理器接口；根據(jù)這個特性，本文采用單片機(jī)ATMEGA16的硬件SPI口與

14、PTR6000相連接。 </p><p>　　由于本系統(tǒng)涉及到主控機(jī)和多臺從機(jī)之間的通訊，主從機(jī)間通信按以下協(xié)議順序進(jìn)行： </p><p>　　1)首先使所有從機(jī)置SM2=1，處于只接收地址監(jiān)聽狀態(tài)。 </p><p>　　2)主機(jī)先發(fā)送一地址幀信息，并令第9位TB8=1，表示發(fā)送的是地址。 </p><p>　　3)從機(jī)接收到地址幀后，各

15、自將接收地址和本機(jī)地址相比較，相同則使SM2=0，以接收主機(jī)隨后發(fā)來的數(shù)據(jù)；不同則SM2仍為1不變，對主機(jī)隨后發(fā)來的數(shù)據(jù)不予理睬。 </p><p>　　4)從機(jī)向主機(jī)回送本機(jī)地址，主機(jī)收到后與原發(fā)送地址相比較，相同則置TB8=0，正式發(fā)送數(shù)據(jù)信息,否則重新聯(lián)絡(luò)。由于主機(jī)TB8=0，選中的從機(jī)必有SM2=0，RB8=0接收到數(shù)據(jù)幀后，置RI=1，數(shù)據(jù)送入SBUF；而未被選中的從機(jī)，由于SM2=1，RB8=0，RI

16、不置位，信息丟棄。 </p><p><b>　　3、系統(tǒng)軟件設(shè)計 </b></p><p>　　系統(tǒng)軟件工作流程圖如圖4所示，系統(tǒng)開始工作后，首先進(jìn)行模式選擇，分別是手動和自動；模式選擇后就開始工作（以自動模式為例）首先是照度檢測周圍環(huán)境的亮度，然后進(jìn)行亮度等級的判定：如果周圍環(huán)境的亮度已經(jīng)達(dá)到需要，就結(jié)束程序運(yùn)行；如果沒有達(dá)到需要的亮度，則程序繼續(xù)運(yùn)行；接著就是人

17、體紅外檢測，在某區(qū)域內(nèi)檢測到人，就點亮該區(qū)域內(nèi)的燈，若沒有檢測到人，燈也不會亮，做到"隨需而亮"既能滿足人們的照明需求，又能節(jié)約能源。手動模式和自動模式的主要區(qū)別在于手動模式多了遙控控制的功能，通過遙控器我們能在兩種模式間切換，也能根據(jù)用戶的需要強(qiáng)制調(diào)整燈光的亮度，做到既方便節(jié)能又人性化。 </p><p>　　圖4軟件系統(tǒng)工作流程圖 </p><p><b>

18、;　　4、結(jié)論 </b></p><p>　　本文針對當(dāng)前公共照明存在的電能浪費的問題，提出了基于無線控制的智能照明控制系統(tǒng)，本智能控制系統(tǒng)在實際試驗中達(dá)到預(yù)期的控制效果，實現(xiàn)了按需調(diào)整照明燈具亮度的設(shè)計目的，起到節(jié)約電能的效果；同時采用無線模塊在系統(tǒng)內(nèi)部傳遞數(shù)據(jù)，節(jié)省了信號電纜的鋪設(shè)工作。本系統(tǒng)對當(dāng)前提倡節(jié)約能源，建設(shè)節(jié)約型社會，具有積極的意義。 </p><p><b