基于Atmega16的室内照明系统设计

　　(2)单片机控制模块。设计采用RISC 结构的Atmega16系列单片机作为主控制器，该系列芯片具有效率高、功耗低、RISC 处理功能强、内存容量大、性价比相当高等优点。该芯片有32 个可编程I /O 口、1 kB的SRAM、8 路10 位ADC,可以满足系统需求。光电传感器将光照强度转换成电信号，然后再通过A/D 转换器将电信号转换成数字信号，系统控制器要根据检测的光照度以及系统的输入命令计算控制量，实现发光控制要求。

　　图2 最小系统电路图

　　(3)显示电路。系统采用显示外设配置，其目的就是为了能够实时显示各设备的运行状况及运行参数的变化。为节约系统成本，设计采用LED 作为显示外设，可以显示当前系统的工作状态。

　　图3 显示电路图

　　(4)输出控制电路。输出控制电路的工作原理是：单片机要对光照检测电路和传感器处理电路的输出信号进行检测，单片机的PC0引脚输出控制信号，当室内环境的光照强度较强或光照强度较弱且室内无人时，单片机PC0输出高电平，继电器不工作，此时照明设备处于关闭状态。当室内光线较弱并且检测到室内有人时，引脚PC0输出低电平，继电器运行，照明设备正常发光。

　　(5)照明设备驱动电路。系统中单片机是通过继电器电路控制照明设备的通断，当继电器的输入量达到一定值时，其输出量会发生跳跃式变化。单片机是弱电器件，一般情况下它们大都工作在5 V 或更低，驱动电流也要在mA 级以下，不能用于大功率的场所，因此在单片机与继电器之间安装三极管以将电流放大以驱动继电器。

　　由于继电器动作快、使用寿命长、体积小以及工作稳定等特点，被广泛应用于电力保护、遥控、测量以及通信等装置中。设计采用电磁继电器，主要原因是电磁继电器工作可靠，使用简单方便，容易判断开关状态。

　　(6)强制开关设计。在系统设计中，通过强制开关来设定整个系统的工作方式，包括校对系统时间，控制系统进入手动或者自动工作状态，对系统照明设备开关进行设置等。当系统处于手动工作方式时，单片机读取各开关状态，然后控制对于的照明设备开关，其中各照明设备之间的控制是相互独立的。当系统处于自动工作状态时，开关失效，单片机会根据传感器检测模块的检测信号以及设定的控制方式自动对照明设备进行开关控制。

　　3 系统软件设计

　　系统软件部分主要是要处理完成光照检测电路以及对热释电传感信号处理电路的输出信号。

　　(1)检测周围环境的光照强度。若检测到周围环境光照较强，系统继续对光照检测电路的输出状态进行检测; 若检测到的光线弱于设定值，进行步骤( 2).

　　(2)系统对热释电红外传感信号进行检测。若检测到无人，则控制照明设备关闭; 若检测到室内有人，信号处理电路的输出为高电平，系统控制照明设备打开，并自动设置一定的延时时间。

　　(3)在延时时间内，如果再次检测到有人存在，则系统按设定时间进行延时; 如果在延时时间内没有检测到有人，则系统控制照明设备关闭，然后再次进行步骤( 1),对周围光照强度进行检测，确定光信号处理电路的输出信号。

　　系统设计的程序主要采用C 语言编写，并通过开发板进行仿真，提高了设计时效及可靠性。

　　程序采用模块化设计思想，以主程序为主线，围绕主程序设置了功能模块子程序，主要包括LED 显示子程序、开关检测处理子程序、传感器检测模块处理子程序和照明设备开关控制子程序，这样使大量的功能可以在子程序中实现，简化了设计结构。

　　图4 主程序框图流程

　　4 结束语

　　提出了一种改进的基于智能检测技术的室内照明系统设计方案，克服了传统照明系统方案的缺点，利用热释人体红外以及温度传感系统，将室内是否有人和周围环境光亮度是否充足两个判决条件相结合，然后利用Atmega16 单片机进行信号的处理、分析和决策，进而更加精确地控制照明设备，操作简单，人性化强。系统适用于学校、商场等大型室内场所的照明控制，使照明设备实现智能控制。