基于STC单片机的智能灯控系统设计 2013-07-24

当今社会经济飞速发展，各类能源浪费问题日趋严峻，尤为显著的如，大型地下停车场、公共卫生间、楼道等场所照明用电。虽然白炽灯拥有许多优点，但是由于其能效过低，已被世界各国相继宣布淘汰。自从澳大利亚2007年率先立法淘汰白炽灯以来，中国于2011年也发布了逐步淘汰白炽灯的路线图。
随着普通白炽灯被淘汰，荧光灯、LED和节能卤钨灯成为目前照明灯具市场的三大主流。荧光灯是当前替代普通白炽灯最主要也是数量最多的照明灯，虽然和普通白炽灯相比能节约80％的电能，但其价格昂贵，体积较大，发光面积较大，不是点光源，光谱不连续，不能做到100％的显色性。同时荧光灯含有汞、荧光粉以及大量的电子元器件，废弃后给环境带来的负担是不可估量的。近年来LED的发展非常迅速，但成本相对较高，且在技术上还无法做到如黑体辐射的连续光谱，在显色性、颜色一致性方面依然无法和节能卤钨灯媲美，所以离大规模普及仍有一段距离。节能卤钨灯本质上仍是白炽灯，其结构简单、价格低廉、对环境无害，能直接工作于市电电压，瞬时启动，瞬间即可达到最大光输出，和普通的白炽灯相比能节约30％的电能，节能卤钨灯由于其近似于点光源的集中发光体，几乎黑体辐射的连续光谱、100％的显色性，3 000K左右色温的柔和色光，无频闪，在很多对照明质量要求较高的场所，仍然有不可比拟的优越性。
考虑到以上因素，按照节能、减排、智能和实用的要求，笔者针对节能卤钨灯设计出基于STC12C5A60S2单片机的智能灯控系统，利用人体红外热释传感器和可见光照度传感器构成环境检测系统，大大提高了灯控系统的灵敏度、精确度和实用性。

1 系统总体设计
1．1 系统总体框架
本系统以单片机为控制核心，由5 V稳压电路、过零检测电路、人体红外热释传感器模块、可见光照度传感器模块、照明灯驱动电路和串口调试模块组成。系统框图如图1所示。

1．2 系统工作原理
利用人体红外热释传感器探测人体特征，可见光照度传感器检测当前环境照度，把传感器检测信号送单片机处理，根据处理结果在单片机每次中断时控制照明灯的开关和亮度。串口调试模块作为人机交互工具，便于观察系统相关参数。

2 系统硬件设计
2．1 5 V稳压电路
本系统低压部分电源由220V-9V变压器引入，经过一个整流桥获得9 V直流电源，然后采用三端线性稳压芯片LM7805得到5 V直流电源。5 V稳压电路原理图如图2所示。

2．2 单片机最小系统
STC12C5A60S2AD系列单片机是宏晶科技生产的单时钟／机器周期(IT)的单片机，是高速／低功耗／超强抗干扰的新一代8051单片机，指令代码完全兼容传统8051，但速度快高速10位A／D转换，针对电机控制，强干扰场合。其最小系统由复位电路和晶振电路组成，单片机最小系统原理图如图3所示。

2．3 过零检测电路
D2、D3电压取自220 V-9 V变压器次级，经全波整流形成脉动直流电压波形，由电阻分压，再经过电容滤波，形成三极管基极电压波形。当基极电压低于0．7 V时，三极管截止，反之，三极管导通。三极管集电极通过上拉电阻R4形成高电平。通过三极管的反复导通和截止，在集电极处输出100 Hz脉冲电平，供单片机下降沿中断。过零检测电路原理图如图4所示。