单片机的LED室内照明控制系统的设计与研究

1 智能控制方案设计

系统采用光敏电阻检测环境亮度，热释红外传感器检测人体辐射的微量红外线，温度检测模块检测LED 的温度，传感器检测到的信号经过预处理传给单片机，经单片机处理后控制LED 灯的开关和亮度。系统框图如图1 所示。

2 硬件设计

2. 1 热释电红外探测模块

热释电红外探测模块不需要配置红外线发射源，能直接接受人体辐射的微量红外线，将其转变为相应的电信号输出。为了提高PIR 传感器感受红外线的灵敏度，在传感器前加装配套的菲涅耳透镜。

热释电红外探测模块由菲涅耳透镜、热释电红外传感器( PIR) 、控制电路及驱动电路等组成。热释电红外探测模块框图如图2 所示。

人体都有恒定的体温，一般在37 ℃，会发出特定波长10μm 左右的红外线。人体辐射的红外光线经过菲涅耳透镜汇集在PIR 的2 块探测元上，当人体移动时，红外辐射强度发生变化，探测元表面的电荷强度发生变化，经内部场效应管放大就有信号输出。

热释电红外探测模块采用热释电专用控制集成电路来处理，这里采用BISS0001 型集成电路。

BISS0001 型集成电路内置独立的高输入阻抗运算放大器，可以与多种传感器匹配，进行红外信号预处理。芯片内含有电压比较器、状态控制器、延迟电路定时器、封锁时间定时器以及基准参考电压源等单元电路。电路如图3 所示。

2. 2 环境亮度检测模块

光敏电阻是利用半导体光电导效应制成的一种特殊电阻器，对光线十分敏感，这里用它来检测环境亮度。它的电阻值能随着外界光照强弱的变化而变化。它在无光照射时，呈高阻状态; 当有光照射时，其电阻值迅速减小。

图3 中的R6为光敏电阻，若环境较明亮，R6的电阻值会降低，使9 脚的输入保持为低电平，从而封锁触发信号VCC.SW1 是工作方式选择开关，当SW1 与3 端连通时，芯片处于可重复触发工作方式；当SW1 与1 端连通时，芯片则处于不可重复触发工作方式。

2. 3 单片机控制模块

STC12C5A60S2 是宏晶科技公司生产的一款高速、低功耗和超强抗干扰的新一代8051单片机，它的指令系统完全兼容传统的8051,但是速度要快8~ 12倍。它设有2 路PWM，8 路高速A/D 转换，使得外围电路大大简化，系统的成本大大降低。

2. 4 LED 驱动模块

系统采用PT4115 驱动LED.PT4115 芯片外围电路简单，输出电压范围很宽，从8 ~ 30V，最大输出电流1. 2A，复用引脚DIM 可以进行LED 开关、模拟调光、PWM 调光。驱动该电路如图4 所示。

3 软件设计

该系统有3 个功能模块： 1) 信号输入模块，实现相应信号向单片机输入; 2) 信号控制模块，实现对信号的处理; 3) 信号输出模块，实现处理结果的编码输出，达到控制LED 发光亮度的目的。单片机接收3 部分信号，即被动式热释电红外探测器输出的开关信号，可见光探测输出的室内亮度控制信号和温度传感器探测到的LED 温度信号，将这些信号传输到单片机中。通过单片机处理，从而驱动LED 的开关并控制亮度。软件流程如图5 所示。

4 结语

经过实验验证，该文设计的LED 智能照明控制系统，可根据室内光照亮度自动控制LED 的开关和亮度，取得了很好的节能和改善照明环境的效果。

该系统结构简单，实用性强，可适用于公寓、办公室的楼道灯，卫生间的照明灯等。