基于51单片机的多功能照度可调照明光源设计开题报告

2022-01-05 09:01

全文总字数：2465字

1. 研究目的与意义及国内外研究现状

光照大小与我们眼睛健康息息相关，过强或过弱的光照都会引起人眼的不适，长此以往势必造成影响视力，进而引发近视等不良后果。本文讨论了一种能跟随周围环境光的强度变化来动态调节灯光亮度的照明系统的设计过程。系统采用光敏电阻作为环境光强的测量元件，以STC89C51单片机作为系统核心控制单元。当光敏电阻检测到环境光变化时，其电阻将随之变化，后续的电路转换与处理电路将电阻的变化转换成一定大小的电压信号，再经过AD变换后输入给单片机。单片机将该值与事先设置的阈值进行比较后调节输出的脉冲宽度（PWM）大小，以改变照明系统的驱动电流的大小，达到调制灯光光强的目的。该系统还采用热释电传感BISS0001和单片机构成红外传感电路，以自动判断是否有人进入，并结合环境光强自动打开照明系统。为防止人们在读书写字时姿势不正确，系统采用一个红外线接近开关，当人体离灯源过近时发出警报提醒，以避免因为阅读习惯的问题造成视力的损害。

国内外研究现状

国内外也针对日常生活中光照不足的问题做出了许多方案与设计。目前，国内外多以热释电红外探测、可见光的照度探测、声音探测以及人体感应探测等方法来自动控制光照。例如西北工业大学的自动化学院设计的基于 STM32 的教室照明智能灯控系统^[1]就是针对西北大学长安校区教学楼的学习用电节能系统，但这些系统在探测上使用的方法均存在一定程度上的不足。此类探测方法最大的缺点是方式单一，有部分系统甚至没有主动的探测器，另一部分虽然有主动探测器，但其灵敏度极低，导致经常出现有人忘记关灯后，系统却无法探测到无人使用从而导致灯一直工作的情况；其次，大部分探测器也没有可靠的线性光照度调节系统，学校的图书馆教室等地方通常使用的都是单一的无补偿光源，这样无法调节照度可能会使学生长时间用眼后出现视觉疲劳，甚至造成一定程度视力伤害。

将南京信息工程大学的沁园29栋作为实验参考，早上八点时阳光还不是十分充足，此时对于在宿舍自习的同学而言，灯光的需求很大，但到十点左右的时候，就会出现不同宿舍接收到的光强度不同而各宿舍对于光照度的需求不同的情况，但是平常的宿舍单一光源并不能解决这个问题，就导致一些学生由于光照的原因无法保持比较高的学习效率，对于学生的视力也会造成损害。如此以往可能会影响学校的教学质量。

2. 研究的基本内容

本文主要设计一个照明系统，以biss0001信号处理电路以及专门感应人体红外信号的热释电红外传感器为基础，完成了基于89c51单片机的多功能光照度调节系统。此系统能够智能地根据周围光照度的大小来调节灯光的光强，无论什么情况都能够达到人眼最佳阅读所需要的光照度，还能利用红外探测器探测是否有人使用台灯，如果没有则自动熄灭台灯，达到节约用电的效果。本人主要完成了该系统的方案设计，电路设计与制作，软件设计与编写，系统的调试以及结果测试等工作。

该系统设计制作成功后，理论上能提高学校的教学质量，保护学生及老师的视力，还能节约能源，保护环境。该系统的特点是能够在安装后，通过测量该区域的光照度，来判定是否达到了需求的光照，如果没有达到，那么用stc89c51改变pwm改变输出电流，达到补偿灯光照度的效果。

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3. 实施方案、进度安排及预期效果

实施方案：

该系统有四个需要实现的功能，第一是用光敏电阻来检测周围环境光的强度，再根据周围环境光的强弱决定台灯灯光的强度。第二是用热释电红外探测器检测是否有人正在灯光范围内，有则台灯工作，没有则停止工作。第三是判断人体是否过于接近台灯，如果过于接近则会发出蜂鸣警报提醒使用者注意坐姿。第四是按键在数码管上设置台灯工作时间。由此设计出系统的整体框图

进度安排：

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4. 参考文献

[1] 刘华锋编著，光电检测技术及系统，浙江大学出版社，2015

[2] 李伟，刘昭廷，吕靖薇等，简易数字照度计的设计与实现，物理实验，2016，36（6）：19-21

[3] 翁健珩　刘卫玲　常晓，基于光敏电阻的简易照度计的设计与实现，电子测量技术，2017,40(11)：217-220.

[4] 吴卓葵, 基于单片机和光照检测的开关控制装置设计, 电子技术设计与应用,2014:52-54[h1] .

[5] 吴智量，曾巨航，等．基于单片机控制的智能室内光强控制系统[J]．航空计算技术，2004，34（2）：105-108

[6] 孙宗智，王涛．一种智能照明控制系统方案的研究[J]．信息技术与信息化，2010，（1）：53-55

[7] 杜尚丰．智能光照传感器的研制[J]．仪器仪表学报，2003，（8）：298-299

[8] 杨东，轩克辉，等．光敏电阻的特性及应用研究[J]．山东轻工业学院学报，2013，（5）：49-52

[9] 董海涛，屈玉贵，等．Z igbee无线传感器网络平台的设计与实现[J]．计算机技术与应用，2007，（12）:124-126

[10] Giao Pham Ngoc , Suk-Hwan Lee , Automatic LED Lighting System Using Moving Object Detection by Single Camera , Ubiquitous Information Technologies and Applications, Springer-Verlag Berlin Heidelberg 2014:27-34

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