基于单片机的智能感应灯设计

引言

如今，随着能源的日益紧张，产品设计的主要考虑因素是节能。产品设计的主要目标是节约和合理利用电能。同时，随着照明灯具的发展，发展方向逐渐转向低成本、自动化阶段。先进市场上的各种感应灯基本实现了自动控制功能。但仍有一些不足。红外自动感应灯受红外发射角度的影响。无法在较大范围内形成有效的感应空间。

单片机因体积小、重量轻、成本低廉、灵活性好、易于开发与应用等优点而被广泛应用于工业自动化、生产过程控制、智能化仪器、仪表等领域。随着照明用电量占总用电量比例的不断增加，人们努力实现照明灯具的智能控制。单片机自然成为照明灯具智能化的首选。但有些设计过于复杂，也忽略了教室道路等用电量大的场所照明的基本功能。所以，人是否存在的检测也是至关重要的。微波传感器可以实现大角度、大范围人的检测。本文从节约和合理利用电能的角度设计了应灯。教室道路等大范围空间感应控制采用微波传感器。使用单片机智能控制灯具的照明和持续时间。

1 智能感应灯设计的理论探索

1.1 各种感应灯的优缺点

市场上各种感应灯在一定程度上忽略了一个硬问题：HP灯具点亮的时间会受到各方面的限制，不够灵活。如果硬件电路上的微波感应灯不够灵活；电容感应自动灯、触摸灯和红外感应自动灯。有效感应距离或感应范围较小：光控照明电路无人能及时熄灭等。这些现象使电能利用不合理。

1.2 提出主要困难和解决方案

电能的合理有效利用是可以实现的，但存在一定的困难。主要困难和可能的解决方案现在在表1中列出。根据教室、道路等大型空间的实际情况，决定设计微波传感器的大型传感空间和单片机的智能控制，实现电能的合理有效利用。

2 设计智能感应灯

根据以上分析，制定采用方案2）合理有效地利用教室、道路等大型空间电能。图1是相应设计的感应灯系统工作示意图。当周围环境明亮时，切断灯电源，灯熄灭；当周围环境暗时，判断周围是否有人，灯点亮，否则灯熄灭。根据工作示意图，具体制定以下设计思路：采用光敏电阻和微波传感器收集亮度和无人信号，智能控制灯具的照明和持续时间。实现这一理念分为电路和程序设计两部分，其中电路部分主要实现环境判断，程序设计部分主要实现灯具照明和持续时间控制。

2.1 电路部分

如图2所示，电路部分主要包括四个模块，表2中列出了每个模块的主要设备和参数以及要实现的主要功能。

2.2 程序部分

电路部分的数据采集处理模块是利用单片机智能控制灯的状态。预智能感应灯实现图1所示的工作过程，单片机内部程序设计按图3所示的流程图编写。其中：软件控制部分使用外部中断来判断微波信号腭。灯的照明时间由定时器控制。

3 实物检测和结果评价

智能感应灯系统是根据上述分析思路设计制作的，实物和效果检测如图4所示。(a)、(b)实物图，图4(c)、(d)为效果检测图。

图4(a)为实物整体外观照片，为美观而包装电路板和灯具。侧面的环和连接的小盒子是微波传感器，红色开关按钮是主开关，电路板在里面，图4(b)~P照片是内部结构和主要部件。图4(c)环境较亮(照度大于10)Lux)当灯具打开时，主开关已打开，微波传感器已感知到人的存在（传感器信号灯变亮闪烁），但由于环境足够明亮，灯泡仍处于熄灭状态。这样才能合理控制灯的状态，达到节能效果。而图4(d)显示环境很暗(照度小于)lOLux)当灯具打开时，微波传感器感知到人的存在，光敏电阻也检测到环境非常暗，灯泡及时点亮。与此同时，我们测试了智能感应灯系统的主要性能参数。在表3中给出测试条件和结果。

从表中的数据可以看出，虽然我们的生产和测试相对简单（重量和几何参数有很大的缩小空间，功率可以进一步降低），但从图4中(c)、(d)其效果和我们的节能设计理念仍然可以在效果测试图中充分显示。在合理利用能源方面，既能满足人们的需求，又能节约能源。单片机的智能性和易用性实现了这一设计理念。

4 总结

本文介绍了当今能源短缺、教室道路等公共场所照明灯电能浪费和使用不合理的现象，采用单片机和微波传感器设计制作智能传感灯。解决了广泛的空间传感问题，实现了节能合理利用。