基于Atmega16的室內(nèi)照明控制系統(tǒng)的設(shè)計方案

2 系統(tǒng)硬件設(shè)計

2. 1 傳感器部分設(shè)計

（1）環(huán)境亮度傳感模塊的設(shè)計。環(huán)境亮度傳感模塊的主要器件是光敏電阻。光敏電阻的光譜響應(yīng)峰值比較接近人的視覺敏感區(qū)，波長為555 mm,另一方面，光敏電阻利用半導(dǎo)體的光電效應(yīng)原理，其電阻值會隨著入射光強(qiáng)度的不同而發(fā)生改變，入射光強(qiáng)時，電阻值較小，入射光弱時，其電阻值增大響應(yīng)時間相對增加。

此傳感模塊采用環(huán)氧樹脂封裝，具有體積小、靈敏度高、反應(yīng)速度快、可靠性強(qiáng)等特點(diǎn)，在對環(huán)境亮度檢測時，當(dāng)檢測到的光照強(qiáng)度大于設(shè)定值時，則輸出低電平，否則輸出高電平。采用光敏電阻的作用就是把環(huán)境光亮度轉(zhuǎn)化為模擬電壓值，然后通過運(yùn)放后傳給單片機(jī)準(zhǔn)確數(shù)字信號。為了避免光敏電阻受光面小的缺點(diǎn)，探測元件要在建筑周圍進(jìn)行合理布局，以便準(zhǔn)確探測自然光的強(qiáng)弱。

（2）被動式熱釋電紅外線傳感器設(shè)計。熱釋電紅外傳感器可以通過檢測人或者動物發(fā)射的紅外線而輸出電信號，是以后總檢測物體輻射紅外能量的傳感器。

此電路系統(tǒng)的傳感器選用P2288 被動式熱釋電人體紅外傳感器，包括3 個關(guān)鍵元件：1）菲涅爾濾光晶片，起帶通濾波器的作用，可以截止波長為7 ~ 10 μm,與人體輻射紅外中心線波長9 ~ 10 μm 相對應(yīng)，把人和動物區(qū)分開。2）菲涅爾透鏡，可以將熱釋的紅外信號折射到熱釋電紅外傳感器上，還可以將那個警戒區(qū)分為若干的明區(qū)和暗區(qū)，如果物體在警戒區(qū)進(jìn)行移動，就可以以溫度變化的形式在熱釋電紅外傳感器上產(chǎn)生變化的熱釋紅外信號，從而使熱釋電紅外傳感器產(chǎn)生變化的電信號。實(shí)驗(yàn)證明，熱釋電紅外傳感器若不加菲涅爾透鏡，則其檢測距離約為2 m; 而配上菲涅爾透鏡后，其檢測距離可增加到10 m 以上。3）熱釋電陶材料，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。

設(shè)計中，人體可以發(fā)射波長約為10 μm 的紅外線，紅外線經(jīng)菲涅爾濾光晶片進(jìn)行濾波增強(qiáng)后，通過菲涅爾透鏡，將紅外信號聚集到熱釋電紅外傳感器上，然后熱釋電紅外傳感器通過熱電轉(zhuǎn)換，將透過濾光晶片的紅外能量轉(zhuǎn)換為電信號，最后經(jīng)過紅外傳感信號處理器及邏輯電路進(jìn)行處理，輸出邏輯值為1 時代表有人，否則無人。

2. 2 控制部分設(shè)計

（1）延時時間選擇電路。延時電路的定時是由單片機(jī)內(nèi)部的定時器進(jìn)行確定的，外部參數(shù)不同，單片機(jī)實(shí)現(xiàn)的定時時間也不同。在單片機(jī)的PA 引腳設(shè)置延時時間選擇電路，主要是在環(huán)境光線較弱時，照明設(shè)備需完成一段時間的延時。將PA0 ~ PA3引腳設(shè)置為不同的時延，當(dāng)檢測到PA0 ~ PA3均沒有開關(guān)閉合時，系統(tǒng)控制照明設(shè)備按設(shè)定的初始值進(jìn)行延時，當(dāng)PA0 ~ PA3有開關(guān)閉合時，程序開始按PA0 ~ PA3順序檢測各端口的狀態(tài)，系統(tǒng)根據(jù)不同的信號輸入，對端口設(shè)置不同延時。

（2）單片機(jī)控制模塊。設(shè)計采用RISC 結(jié)構(gòu)的Atmega16系列單片機(jī)作為主控制器，該系列芯片具有效率高、功耗低、RISC 處理功能強(qiáng)、內(nèi)存容量大、性價比相當(dāng)高等優(yōu)點(diǎn)。該芯片有32 個可編程I /O 口、1 kB的SRAM、8 路10 位ADC,可以滿足系統(tǒng)需求。光電傳感器將光照強(qiáng)度轉(zhuǎn)換成電信號，然后再通過A/D 轉(zhuǎn)換器將電信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，系統(tǒng)控制器要根據(jù)檢測的光照度以及系統(tǒng)的輸入命令計算控制量，實(shí)現(xiàn)發(fā)光控制要求。