Atmega16的室内照明控制系统电路设计.pdf
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Atmega16的室内照明控制系统电路设计本文提出了一种改进的基于智,克服了传统照明系统的能检测技术的室内照明系统设计方案不足。采用热释,将室内是人体红外以及温否有人和周围环度传感系统境光亮度是否充足相结合,利Atmega16单片机进行信号用的处理、分析和,决策,使照明设备控制更加精确具有操作简单、人性化强等特点。经过试验验证,系统性能可靠、稳定。照明是室,光照的作内环境设计的重,对人的视。而长期用觉功能尤为重要要组成部分以来,将自然光与室内智能照明,大部分的室内场所仍系统相结合的方式一直被设计者忽略沿用单一的传统照明方式,而,在一些公用场所的照明设备长时间打开,不仅导致能源浪费且加速了设备老化。1系统结构和工作原理1.1系统结构室内照明Atmega16控制系统的设计单片机作MCU控制器,与LED显为主要采用示技术、光感技术、按键采集、红外线传、延时技术与处理技术,然后感技术等技术相结合实现室内照明设备的智能1所示。控制,其系统结构如图图1室内照明控制方案图1.2工作原理(1)单片机通继电器对室内照开关进行控制过明设备的。(2)照明设备检测电路对设备周周围的光照边亮度进行检测,信号通过环境亮度传感模块到,如果亮度达单片机,单片机则能够满足生活需通过继电器保持要照明设备的关闭状态,如果亮度不够,则由单片机继续检测是否采集到人体热释电感信号。(3)如果被动传感器检测到人式热释电红外体信号,单片机则立刻控制照明设备,将其打开;如果没有检测到人体信号,单片机则保持照明设备的关闭状态。(4)在照明设备打开的情况下,如果单片机在某一时刻没有检测到人体信号,则延长一段时间后将照明设备关闭,如果延时期间检测到人体信号则结束延时,照明设备继续打开。(5)可以根据应用照明设备场合以及使用人群的不同,将单片机PA0~PA3引脚设置为不同的延时时间值。(6)在照明电路正常工作时,只要按下强制按钮,就可以对照明设备进行强制控制,通过该按钮也可以使电路切换到自动控制状态。2系统硬件设计2.1传感器部分设计(1)环境亮度传感模块的设计。环境亮度传感模块的主要器件是光敏电阻。光敏电阻的光谱响应峰值比较接近人的视觉敏感区,波长为555mm,另一方面,光敏电阻利用半导体的光电效应原理,其电阻值会随着入射光强度的不同而发生改变,入射光强时,电阻值较小,入射光弱时,其电阻值增大响应时间相对增加。此传感模块采用环氧树脂封装,具有体积小、灵敏度高、反应速度快、可靠性强等特点,在对环境亮度检测时,当检测到的光照强度大于设定值时,则输出低电平,否则输出高电平。采用光敏电阻的作用就是把环境光亮度转化为模拟电压值,然后通过运放后传给单片机准确数字信号。为了避免光敏电阻受光面小的缺点,探测元件要在建筑周围进行合理布局,以便准确探测自然光的强弱。(2)被动式热释电红外线传感器设计。热释电红外传感器可以通过检测人或者动物发射的红外线而输出电信号,是以后总检测物体辐射红外能量的传感器。此电路系统的传感器选用P2288被动式热释电人体红外传感器,包括3个关键元件:1)菲涅尔滤光晶片,起带通滤波器的作用,可以截止波长为7~10μm,与人体辐射红外中心线波长9~10μm相对应,把人和动物区分开。2)菲涅尔透镜,可以将热释的红外信号折射到热释电红外传感器上,还可以将那个警戒区分为若干的明区和暗区,如果物体在警戒区进行移动,就可以以温度变化的形式在热释电红外传感器上产生变化的热释红外信号,从而使热释电红外传感器产生变化的电信号。实验证明,热释电红外传感器若不加菲涅尔透镜,则其检测距离约为2m;而配上菲涅尔透镜后,其检测距离可增加到10m以上。3)热释电陶材料,热释电红外传感器将透过滤光晶片的红外辐射能量的变化转换成电信号,即热电转换。设计中,人体可以发射波长约为10μm的红外线,红外线经菲涅尔滤光晶片进行滤波增强后,通过菲涅尔透镜,将红外信号聚集到热释电红外传感器上,然后热释电红外传感器通过热电转换,将透过滤光晶片的红外能量转换为电信号,最后经过红外传感信号处理器及逻辑电路进行处理,输出逻辑值为1时代表有人,否则无人。2.2控制部分设计(1)延时时间选择电路。延时电路的定时是由单片机内部的定时器进行确定的,外部参数不同,单片机实现的定时时间也不同。在单片机的PA引脚设置延时时间选择电路,主要是在环境光线较弱时,照明设备需完成一段时间的延时。将PA0~PA3引脚设置为不同的时延,当检测到PA0~PA3均没有开关闭合时,系统控制照明设备按设定的初始值进行延时,当PA