1 引言

　　LED 被稱為第四代照明光源或綠色光源，LED的發(fā)光器件是冷光源， 具有節(jié)能、環(huán)保、壽命長、體積小等特點。白熾燈， 鹵鎢燈的光效為12 ～24lm /W，熒光燈50 ～ 70lm /W，鈉燈90 ～ 140lm /W，而且大部分的耗電變成了熱耗。LED 可達到50 ～200lm /W，而且單光的單色性好，光譜窄，無需過濾，可直接發(fā)出有色可見光。在相同照明效果的情況下，耗電量約為白熾燈的十分之一，熒光燈的二分之一。同樣效果的一支日光燈40 多瓦，而采用LED 每支的功率只有8 瓦。LED 的平均壽命達10 萬小時，安全可靠性強，不含汞，鈉元素等可能危害健康的物質(zhì)， 有利于環(huán)保， 被稱為“綠色照明光源”。

　　2 智能照明控制方案設(shè)計

　　總體設(shè)計:

　　利用光敏電阻檢測室內(nèi)光線的強弱，被動熱釋紅外探測器可探測人體的特征，傳感器將檢測數(shù)據(jù)傳送給控制核心———單片機，根據(jù)處理結(jié)果去控制照明設(shè)備的開啟、關(guān)閉和照度。圖1 為智能照明控制方案原理框圖。

　　該系統(tǒng)主要由三部分組成: 傳感器部分，控制器部分和LED 驅(qū)動電路和照明系統(tǒng)，見圖1。

圖1 照明控制方案原理框圖

　　3 系統(tǒng)硬件設(shè)計

　　3. 1 傳感器部分

　　3. 1. 1 被動式熱釋電紅外探測器

　　該探測器有三個關(guān)鍵元件: 菲涅爾濾光晶片，它通過截止波長8 ～ 12μm 的濾光晶片，起帶通濾波器的作用，使環(huán)境的干擾受到明顯的控制; 菲涅爾透鏡，聚焦作用，即將熱釋的紅外信號折射( 反射)在熱釋電紅外傳感器上，第二個作用是將警戒區(qū)內(nèi)分為若干個明區(qū)和暗區(qū)，使進入警戒區(qū)的移動物體能以溫度變化的形式在熱釋電紅外傳感器上產(chǎn)生變化熱釋紅外信號，這樣熱釋電紅外傳感器就能產(chǎn)生變化的電信號; 熱釋電紅外傳感器將透過濾光晶片的紅外輻射能量的變化轉(zhuǎn)換成電信號，即熱電轉(zhuǎn)換。

　　人體都有恒定的體溫，一般在37 度，所以會發(fā)出特定波長10μm 左右的紅外線，被動式紅外探頭就是靠探測人體發(fā)射的10μm 左右的紅外線而進行工作的。人體發(fā)射的10μm 左右的紅外線通過菲涅爾濾波片增強后*到紅外感應源上。紅外感應源通過采用熱釋電元件，這種元件在接收到人體紅外輻射穩(wěn)定發(fā)生變化時就會失去電荷平衡，向外釋放電荷，經(jīng)檢測處理后就能產(chǎn)生電平的變化。

　　根據(jù)此原理應用性能穩(wěn)定的紅外模塊，當有人走動時模塊輸出3. 3V 電壓，沒人時為低電平。模塊有可調(diào)的延時，最多可達到18 秒。

　　3. 1. 2 環(huán)境亮度傳感模塊

　　此傳感模塊的核心器件是光敏電阻。光敏電阻利用半導體的光電效應制成的一種電阻值隨入射光的強弱而改變的電阻器; 入射光強，電阻小，入射光弱，電阻增大。光敏電阻器一般用于光的測量、光的控制和光電轉(zhuǎn)換( 將光的變化轉(zhuǎn)換為電的變化) ，見圖2。

圖2 光敏電阻值與光強的關(guān)系

圖3 環(huán)境亮度模塊的電路圖

　　3. 2 控制部分

　　STC12C5628AD 系列單片機是宏晶科技生產(chǎn)的單時鐘/ 機器周期( IT ) 的單片機，是高速/ 低功耗/ 超強抗干擾的新一代8051 單片機，指令代碼完全兼容傳統(tǒng)8051， 但速度快8 ～ 12 倍， 內(nèi)部集成MAx810 專用復位電路。4 路PWM，8 路高速10 位A /D 轉(zhuǎn)換，針對電機控制，強干擾場合。

　　選擇這個型號的單片機主要考慮到具有PWM和AD 轉(zhuǎn)換的作用，使得外圍電路得到了大大的簡化，同時產(chǎn)生的PWM 信號可直接與驅(qū)動芯片相連，使得這個系統(tǒng)的成本降低了很多。

　　由于采用的是PWM 調(diào)光的方式，為了減少不必要的外圍的電路，選擇的驅(qū)動芯片可直接由DIM管腳輸入PWM 方波。

　　LM3407 是一款集成了N 溝道功率MOS 場效應管的脈沖寬度調(diào)制的浮動式降壓轉(zhuǎn)換器，其設(shè)計是為提供精準的恒定電流輸出，以驅(qū)動高功率發(fā)光二極管( LED)。LM3407 的顯著特色是脈沖電平調(diào)制( PLM) 控制方案，這一方案在使用一個外部1% 精度的電流設(shè)定厚膜電阻時，能確保在整個輸入電壓和工作溫度范圍內(nèi)恒定電流輸出精度好于10%。轉(zhuǎn)換器的另一個特點是具有一個可接收標準邏輯脈沖，控制LED 陣列亮度的DIM 引腳，使得LM3407 成為精密功率LED 驅(qū)動器或者恒流源的理想器件。

圖4 控制模塊的原理圖

　　3. 3 led 驅(qū)動模塊

圖5 驅(qū)動模塊的原理圖

　　4 軟件設(shè)計

　　本程序采用模塊化設(shè)計思想，以主程序為核心設(shè)置了2 個功能模塊子程序，使一些功能在子程序中實現(xiàn)，簡化了設(shè)計結(jié)構(gòu)。運行過程中通過主程序調(diào)用個功能模塊子程序。

　　該系統(tǒng)有2 個功能模塊: 1 是AD 轉(zhuǎn)換模塊; 2是PWM 產(chǎn)生模塊。在主函數(shù)中直接調(diào)用就可以了，大大簡化了設(shè)計結(jié)構(gòu)。其系統(tǒng)的流程圖見圖6。

圖6 系統(tǒng)的總體流程圖

　　5 結(jié)論

　　經(jīng)過實驗驗證，此系統(tǒng)達到了很好的節(jié)能和改善照明環(huán)境的效果。既消除了居民樓道聲控燈的擾民問題，又解決了能及時關(guān)燈大大節(jié)省能源的問題，選取的LED 燈更是被稱為“21 世紀的綠色光源”。

　　該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單， 實用性強?？蛇m用于公寓，辦公樓的樓道燈，衛(wèi)生間的照明燈等，可以達到很好的照明，節(jié)能，環(huán)保的效果。