基于Atmega16的室內照明系統(tǒng)設計

　　(2)單片機控制模塊。設計采用RISC 結構的Atmega16系列單片機作為主控制器，該系列芯片具有效率高、功耗低、RISC 處理功能強、內存容量大、性價比相當高等優(yōu)點。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度轉換成電信號，然后再通過A/D 轉換器將電信號轉換成數(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，實現(xiàn)發(fā)光控制要求。

　　圖2 最小系統(tǒng)電路圖

　　(3)顯示電路。系統(tǒng)采用顯示外設配置，其目的就是為了能夠實時顯示各設備的運行狀況及運行參數(shù)的變化。為節(jié)約系統(tǒng)成本，設計采用LED 作為顯示外設，可以顯示當前系統(tǒng)的工作狀態(tài)。

　　圖3 顯示電路圖

　　(4)輸出控制電路。輸出控制電路的工作原理是：單片機要對光照檢測電路和傳感器處理電路的輸出信號進行檢測，單片機的PC0引腳輸出控制信號，當室內環(huán)境的光照強度較強或光照強度較弱且室內無人時，單片機PC0輸出高電平，繼電器不工作，此時照明設備處于關閉狀態(tài)。當室內光線較弱并且檢測到室內有人時，引腳PC0輸出低電平，繼電器運行，照明設備正常發(fā)光。

　　(5)照明設備驅動電路。系統(tǒng)中單片機是通過繼電器電路控制照明設備的通斷，當繼電器的輸入量達到一定值時，其輸出量會發(fā)生跳躍式變化。單片機是弱電器件，一般情況下它們大都工作在5 V 或更低，驅動電流也要在mA 級以下，不能用于大功率的場所，因此在單片機與繼電器之間安裝三極管以將電流放大以驅動繼電器。

　　由于繼電器動作快、使用壽命長、體積小以及工作穩(wěn)定等特點，被廣泛應用于電力保護、遙控、測量以及通信等裝置中。設計采用電磁繼電器，主要原因是電磁繼電器工作可靠，使用簡單方便，容易判斷開關狀態(tài)。

　　(6)強制開關設計。在系統(tǒng)設計中，通過強制開關來設定整個系統(tǒng)的工作方式，包括校對系統(tǒng)時間，控制系統(tǒng)進入手動或者自動工作狀態(tài)，對系統(tǒng)照明設備開關進行設置等。當系統(tǒng)處于手動工作方式時，單片機讀取各開關狀態(tài)，然后控制對于的照明設備開關，其中各照明設備之間的控制是相互獨立的。當系統(tǒng)處于自動工作狀態(tài)時，開關失效，單片機會根據(jù)傳感器檢測模塊的檢測信號以及設定的控制方式自動對照明設備進行開關控制。

　　3 系統(tǒng)軟件設計

　　系統(tǒng)軟件部分主要是要處理完成光照檢測電路以及對熱釋電傳感信號處理電路的輸出信號。

　　(1)檢測周圍環(huán)境的光照強度。若檢測到周圍環(huán)境光照較強，系統(tǒng)繼續(xù)對光照檢測電路的輸出狀態(tài)進行檢測; 若檢測到的光線弱于設定值，進行步驟( 2).

　　(2)系統(tǒng)對熱釋電紅外傳感信號進行檢測。若檢測到無人，則控制照明設備關閉; 若檢測到室內有人，信號處理電路的輸出為高電平，系統(tǒng)控制照明設備打開，并自動設置一定的延時時間。

　　(3)在延時時間內，如果再次檢測到有人存在，則系統(tǒng)按設定時間進行延時; 如果在延時時間內沒有檢測到有人，則系統(tǒng)控制照明設備關閉，然后再次進行步驟( 1),對周圍光照強度進行檢測，確定光信號處理電路的輸出信號。

　　系統(tǒng)設計的程序主要采用C 語言編寫，并通過開發(fā)板進行仿真，提高了設計時效及可靠性。

　　程序采用模塊化設計思想，以主程序為主線，圍繞主程序設置了功能模塊子程序，主要包括LED 顯示子程序、開關檢測處理子程序、傳感器檢測模塊處理子程序和照明設備開關控制子程序，這樣使大量的功能可以在子程序中實現(xiàn)，簡化了設計結構。

　　圖4 主程序框圖流程

　　4 結束語

　　提出了一種改進的基于智能檢測技術的室內照明系統(tǒng)設計方案，克服了傳統(tǒng)照明系統(tǒng)方案的缺點，利用熱釋人體紅外以及溫度傳感系統(tǒng)，將室內是否有人和周圍環(huán)境光亮度是否充足兩個判決條件相結合，然后利用Atmega16 單片機進行信號的處理、分析和決策，進而更加精確地控制照明設備，操作簡單，人性化強。系統(tǒng)適用于學校、商場等大型室內場所的照明控制，使照明設備實現(xiàn)智能控制。