照明自动能系统的设计与实现PPT课件

1 照明自动节能系统的设计与实现 专业班级 电气1001班姓名 李洋学号 10131122指导教师 路勇 2 前言总体设计方案硬件电路设计软件设计系统测试注意事项结束语 3 前言 在全球能源危机凸现的当今社会 LED照明以其绿色环保 高效节能的优势成为当前最具潜力的照明方式之一 LED号称 绿色照明的第四代光源 目前已开始逐步应用于电信 交通 农业 医学 军事等领域 本PPT阐述一种基于单片机C8051F020自动测控LED节能照明系统的设计方案 该系统能够对LED灯的发光强度进行调控 当环境光强减弱时自动提高LED的发光强度 当环境光强变强时自动减弱LED灯的发光强度 维持环境光强值的稳定并达到节能的效果 同时 系统还具有光强 温度 红外3种感应开关控制LED灯的开与关 再加上过压 过流保护措施 进一步提高节能效率并保证照明系统的正常工作 此外 系统还使用液晶实现LED照明工作信息的外部显示 该系统可应用于如楼道照明 工作照明 设备照明等很多场合 4 总体设计方案 本系统采用单片机C8051F020为核心来实现LED照明灯的自动测控 系统的整体框架如图 5 硬件电路设计 单片机C8051F020 本系统采用单片机C8051F020 其片内含CIP 51的CPU内核 指令系统与MCS 51完全兼容 含有64kB片内Flash程序存储器 4352B的RAM 8个I O端口共64根I O口线 1个12位A D转换器1个8位A D转换器以及1个双12位D A转换器 2个比较器 5个16位通用定时器 5个捕捉 比较模块的可编程计数 定时器阵列 看门狗定时器 VDD监视器和温度传感器等部分 C8051F020单片机支持双时钟 其工作电压范围为2 7 3 6V 端口I O RST和JTAG引脚的耐压为5V 6 LED驱动电路 本系统选用了SN3350芯片作为LED驱动电路的核心 SN3350是一款降压型电感电流连续模式驱动芯片 适用于电源电压高于一颗或一串LED所需电压的应用场合 芯片的输入电压范围为6 40V 输出电流可达750mA 输出功率可达30W 下图2为本系统采用的LED驱动电路 7 光强传感器 本系统的光强传感器采用了一种光电转换电路 其原理图如下图所示 电路的作用在于 通过集成运放LM324和反馈电阻Rf 将硅光电池 相当于一个光控恒流源 输出的电流转换为电压信号输出 通过调节Rf阻值的大小 可以改变输出电压值的大小 从而能够适应后级控制电路对输入信号电压值的要求 实际应用时 光照强度影响 Is大小 进而引起Vout的改变 从而实现了将光强信号转换为电压信号 8 红外无线感应器 本系统的红外无线传感器采用以BISS0001为核心的热释电红外无线感应器电路 BISS0001是由运算放大器 电压比较器 状态控制器 延迟时间定时器以及封锁时间定时器等构成的数模混合专用集成电路 以BISS0001为核心的热释电红外无线感应器采用被动探测方式 其电路原理如图5所示 菲涅尔透镜 DSG 接收进入探测区域的人体所发射的波长为8 12 m的红外线 通过热释电传感器 PIR 将光信号转变为电信号 经电路系统放大 滤波 最后将信号输出 9 其他电路模块 本系统中还有2个较简单的电路模块 过压保护电路和温度传感器电路 过压保护的意义在于 当开关电源内部稳压环路出现故障或者由于用户操作不当引起输出过压现象时 过压保护电路能进行保护 以防止损坏后级用电设备 此外 还可在系统供电电路中串接自恢复保险丝 起到过流保护的作用 本系统的温度传感器采用Dallas半导体公司的数字化温度传感器DS18B20 这是世界上第一片支持 一线总线 接口的温度传感器 选用DS18B20为温度传感器的电路十分简洁 9位温度信号经一条总线 直接传递给单片机进行处理 10 系统测试 1 基本工作测试 电源供电15V 实测三盏LED灯两端的工作电压为14V 驱动电路输出电流为320mA 过压保护测试调节输入电压大于24V时 LED两端电压很快下降 当输入电压升至27V时LED两端电压已降至0V 2 功能测试 能否显示环境光照强度 能否显示环境温度 光强改变时能否开关灯 温度改变时能否关灯 能否维持环境光强的基本稳定 能否感应红外辐射并开关灯 11 注意事项 本系统的特点是硬件模块电路较多 设计时应注意共地与接口匹配 具体来说 单片机C8051F020 LED驱动电路的SN3350芯片 光电转换电路中的集成运放LM324 热释电红外无线感应器电路的核心BISS0001芯片 DS18B20温度传感器电路和过压保护电路6个模块都要与直流电源共地 接口匹配问题主要存在于光强 红外辐射 温度3个传感器的输出口与单片机的输入口 以及单片机的输出口与液晶LCD1602 LED驱动芯片SN3350的控制引脚之间 此外 由于LM324 BISS0001 DS18B20等芯片的工作电压为5V 小于LED照明系统15V的工作电压 测试时需另接5V电源 而实际制作成品时则需增加一个电平转换电路 将统一的15V供电电压转换为5V稳压输出给相关芯片 在编写程序时需考虑各个传感器传送的信息被单片机处理的优先级 根据实际需要 本系统接收信号的参考优先级顺序为 温度信号 红外信号 光强信号 12 结束语 本文设计的LED照明系统 利用单片机C8051F020作为控制核心 实现了根据环境光强 红外辐射 温度条件变化而自动开关 调节亮度等功能 突出了LED节能照明的优势 因而具有较好的实用参考价值 本系统的最大特色是功能集成度高 集测量 控制 显示为一体 包括光强 红外辐射 温度3种传感器 在实际应用中 可以根据不同需要设置相关阈值或突出某一功能 例如 应用在楼道 洗手间照明时主要用到红外辐射传感功能 无人时灯不亮 有人时灯才亮 达到了节约电能的效果 应用在办公室 教室照明时主要用到光强传感器及调光功能 使环境光强稳定在某一设定值 白天灯