智能感测调光照明系统设计
【】本论文设计的是一种智能台灯，研究原理主要是把波长是10微米的红外辐射光线作为传感信号，如果人在传感器的测量范围之内，并且环境中有光或者是有人时，通过感应就可以把灯打开，这就使得晚上开灯更方便；如果人远离了传感器能测量的范围，通过感应可以将灯熄灭，这样可以有效的节约资源。论文是基于单片机的智能感测调光照明系统，其原理是通过红外热触发芯片BISS0001以及主控制芯片AT89C51单片机两个共同构成的红外传感控制电路。其主要原理是通过检测人体信号和周围环境中的光信号进行识别并作出判断，实现了通过智能感测来完成照明，系统采用模块化结构设计，通俗易懂、便于修改，该系统具有体积小，控制方便，性价比高等优点，系统可应用于学生教室，可以让学生有一个好的学习环境，避免学生用眼过度而近视。
目录
一、绪论 1
（一）研究背景 1
（二）研究现状 1
（三）研究意义 2
二、方案讨论、主要器件及主要功能介绍 3
(一)方案讨论 3
(二)主要器件及主要功能介绍 3
三、智能感测调光照明系统硬件设计 7
（一）继电器驱动电路 7
（二）单片机主控电路 8
（三）人体位置检测电路 9
（四）光敏模块与分压电路 9
（五） 电源控制电路 10
四、系统软件 11
(一)主流程图 11
(二)子函数流程图 11
五、仿真与调试 13
（一）仿真 13
（二）调试 13
六、总结与展望 15
致谢 16
参考文献 17
附录 18
一、绪论
（一）研究背景
随着家用电器的发展，台灯也开始走向智能化，台灯是人们生活中用来照明的家用电器。用于日常生活的智能洗衣机，家用的智能电饭锅以及智能微波炉等，在人们正常生活中都已经广泛的应用。目前人们使用的智能化家用电器，它们的主要通过单片机为主控芯片。
传统的台灯都是一种固定的形式，需要人去手动打开，打开之后如果忘了关灯就会一直亮在那里，这样对能源也是一种浪费，另外还不能 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072￥
改变亮度，通过长时间的照射，使用者的眼睛会受不了，严重的会导致近视，不方便人们的生活，而智能台灯根据以人为本的设计，它可以自动调节亮度，自动关灯，一方面可以节省电能，另一方面可以防止眼睛近视。
国内外已经开始对灯光的智能控制，但对于一些公用场所还没有完全控制，依然是人工的管理，对于灯光控制还有缺乏和不完善，比如说学习的教室，随着教室的不断扩建，教室中的用电也在增大，而学校的管理问题，也造成了用电的浪费，这样浪费是与当今的主题相违背。再者，随着智能电器的普及，灯光管理也开始向着自动化的方向发展，楼道中采用的光照和声音传感就是很好的例子，所以说，设计简单的智能传感电路在现在有着重要的意义。
（二）研究现状
智能化的产品在各个领域都有很好的运用，智能台灯改善了人们的生活，智能台灯目前可以根据人体和光强进行调节，相信随着人工智能的发展，智能台灯会在越来越多的让人接受并投入使用。
上海时代之光照明电器检测有限公司在2011年智能照明灯具构成特点的基础上，讨论了智能照明系统标准现状，讨论可以实现的功能，设计的电路可以实现系统发出的指令，具有体积小，耗电低和环保等优点，但是使用材料，制作工艺存在不足，导致价格昂贵。马国强在2018年提出了基于PWM调光的智能台灯，可将单片机技术与PWM调光技术相结合,实现台灯光强的调节，台灯的亮度由按键来调节,使得该台灯对部分特殊情况也具有较好的适应性。尹克严在2018年提出了儿童的智能台灯，可以根据亮度自动调节，可以纠正坐姿。汤莉莉在2015年提出了红外智能渐变式LED台灯，研究通过热释电人体红外和光敏传感器采集人体辐射的红外线和光线强弱等信息,并通过红外信号处理和光控灯等相关模块做相应的处理，具有节约电能等优点。飞利浦公司将LED技术大量应用于家居照明解决方案，人们认为，对于灯的使用，最主要的是要 “考虑人的感受”和人们消费需要的转化，飞利浦照明通过不断的创新来造福人类。
（三）研究意义
随着经济的不断发展，能源短缺的问题是我们面临的一个重大问题，现在都推广低碳生活，对于传统台灯的固定形式，会对能源产生浪费，用电过度的现象时有发生，很多地方空无一人，却灯火通明的现象屡见不鲜，本文的智能设计就能很好的解决这一种现象。
从环境和节能方面出发，节约能源已经成为一种趋势，能源问题关系着经济的发展，它还能维持社会的稳定，从普通的白炽灯到节能灯，体现了我们正在向着节能的方向发展。
电器向着智能化趋势发展，对于一般的台灯设计存在着不足，所以在这里提出了关于如何设计智能台灯，其原理是通过红外热触发芯片BISS0001以及主控制芯片AT89C51单片机两个共同构成的红外传感控制电路。其主要原理是通过检测人体信号和周围环境中的光信号进行识别并作出判断，实现了智能感测照明，系统应用了模块化结构设计，通俗易懂、便于修改，该系统具有体积小，控制方便，性价比高等优点，智能台灯可以应用于教室和办公区，对于学习和工作有着重要意义。
二、方案讨论、主要器件及主要功能介绍
系统原理是通过红外热触发芯片BISS0001以及主控制芯片AT89C51单片机两个共同构成的红外传感的控制电路。对于红外传感器部分是设计中的重要环节，需要进一步的讨论。
(一)方案讨论
方案一：利用被动方式的红外线传感技术，其中有红外线的光敏元件，它能把别的事物发出的红外线光再一次转变成能对应的电信号,然后通过放大进行处理,对于运动的物体和没有运动的物体进行区别。它并且具有监测的范围大，隐蔽性能好，抗干扰能力强等特点。
方案二：利用主动方式进行红外探测器，主要是利用红外发射机以及红外接收机共同构成。对于光学系统，经常用的是光学透镜，它可以把红外光束聚焦成平行光束，这样可以把红外光的能量集合在一起传送。因为红外光被人肉眼可见，有人经过时，就会遮蔽红外线的光束。当如果收到的信号变化时，就可以启动。
通过这两种方案比较，因为主动式红外探测器它的光束比较窄，对于收发端的安装，必须牢固结实，光学系统要注意清洁，多维护保养。它的特点是探测可靠性非常高。但价格比较昂贵。主动式探测器常用于博物馆和工厂，本文利用可以适应被动方式红外传感器，通过综合设计，所以本文利用红外人体感应器模块。
(二)主要器件及主要功能介绍
1.BISS0001
BISS0001是具有较高性能的传感信号处理集成电路。静态电流极小，广泛用于安防、自控等领域。BISS001的主要功能如下：
芯片采用的是一种CMOS工艺，有独立的高输入阻抗运算放大器，内部双向鉴幅器可以抗干扰，内部设有延迟时间定时器和封锁时间定时器可以数模混合，它的工作电压范围为2~6V ，采用的是16脚DIP封装。
如图21，是BIS0001的16脚封装图，引脚1、8、9、13、14、15为信号输入端，2、12、16为信号输出端，3、4为输出延迟时间Tx的调节端，5、6为触发封锁时间Ti的调节端，7为工作电源负端，8为参考电压及复位输入端，9为触发禁止端，10为运算放大器偏置电流设置端，11为工作电源正端。
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图21 BISS0001引脚图
2.AT89C51单片机
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图22 AT89C51引脚图
目录
一、绪论 1
（一）研究背景 1
（二）研究现状 1
（三）研究意义 2
二、方案讨论、主要器件及主要功能介绍 3
(一)方案讨论 3
(二)主要器件及主要功能介绍 3
三、智能感测调光照明系统硬件设计 7
（一）继电器驱动电路 7
（二）单片机主控电路 8
（三）人体位置检测电路 9
（四）光敏模块与分压电路 9
（五） 电源控制电路 10
四、系统软件 11
(一)主流程图 11
(二)子函数流程图 11
五、仿真与调试 13
（一）仿真 13
（二）调试 13
六、总结与展望 15
致谢 16
参考文献 17
附录 18
一、绪论
（一）研究背景
随着家用电器的发展，台灯也开始走向智能化，台灯是人们生活中用来照明的家用电器。用于日常生活的智能洗衣机，家用的智能电饭锅以及智能微波炉等，在人们正常生活中都已经广泛的应用。目前人们使用的智能化家用电器，它们的主要通过单片机为主控芯片。
传统的台灯都是一种固定的形式，需要人去手动打开，打开之后如果忘了关灯就会一直亮在那里，这样对能源也是一种浪费，另外还不能 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072￥
改变亮度，通过长时间的照射，使用者的眼睛会受不了，严重的会导致近视，不方便人们的生活，而智能台灯根据以人为本的设计，它可以自动调节亮度，自动关灯，一方面可以节省电能，另一方面可以防止眼睛近视。
国内外已经开始对灯光的智能控制，但对于一些公用场所还没有完全控制，依然是人工的管理，对于灯光控制还有缺乏和不完善，比如说学习的教室，随着教室的不断扩建，教室中的用电也在增大，而学校的管理问题，也造成了用电的浪费，这样浪费是与当今的主题相违背。再者，随着智能电器的普及，灯光管理也开始向着自动化的方向发展，楼道中采用的光照和声音传感就是很好的例子，所以说，设计简单的智能传感电路在现在有着重要的意义。
（二）研究现状
智能化的产品在各个领域都有很好的运用，智能台灯改善了人们的生活，智能台灯目前可以根据人体和光强进行调节，相信随着人工智能的发展，智能台灯会在越来越多的让人接受并投入使用。
上海时代之光照明电器检测有限公司在2011年智能照明灯具构成特点的基础上，讨论了智能照明系统标准现状，讨论可以实现的功能，设计的电路可以实现系统发出的指令，具有体积小，耗电低和环保等优点，但是使用材料，制作工艺存在不足，导致价格昂贵。马国强在2018年提出了基于PWM调光的智能台灯，可将单片机技术与PWM调光技术相结合,实现台灯光强的调节，台灯的亮度由按键来调节,使得该台灯对部分特殊情况也具有较好的适应性。尹克严在2018年提出了儿童的智能台灯，可以根据亮度自动调节，可以纠正坐姿。汤莉莉在2015年提出了红外智能渐变式LED台灯，研究通过热释电人体红外和光敏传感器采集人体辐射的红外线和光线强弱等信息,并通过红外信号处理和光控灯等相关模块做相应的处理，具有节约电能等优点。飞利浦公司将LED技术大量应用于家居照明解决方案，人们认为，对于灯的使用，最主要的是要 “考虑人的感受”和人们消费需要的转化，飞利浦照明通过不断的创新来造福人类。
（三）研究意义
随着经济的不断发展，能源短缺的问题是我们面临的一个重大问题，现在都推广低碳生活，对于传统台灯的固定形式，会对能源产生浪费，用电过度的现象时有发生，很多地方空无一人，却灯火通明的现象屡见不鲜，本文的智能设计就能很好的解决这一种现象。
从环境和节能方面出发，节约能源已经成为一种趋势，能源问题关系着经济的发展，它还能维持社会的稳定，从普通的白炽灯到节能灯，体现了我们正在向着节能的方向发展。
电器向着智能化趋势发展，对于一般的台灯设计存在着不足，所以在这里提出了关于如何设计智能台灯，其原理是通过红外热触发芯片BISS0001以及主控制芯片AT89C51单片机两个共同构成的红外传感控制电路。其主要原理是通过检测人体信号和周围环境中的光信号进行识别并作出判断，实现了智能感测照明，系统应用了模块化结构设计，通俗易懂、便于修改，该系统具有体积小，控制方便，性价比高等优点，智能台灯可以应用于教室和办公区，对于学习和工作有着重要意义。
二、方案讨论、主要器件及主要功能介绍
系统原理是通过红外热触发芯片BISS0001以及主控制芯片AT89C51单片机两个共同构成的红外传感的控制电路。对于红外传感器部分是设计中的重要环节，需要进一步的讨论。
(一)方案讨论
方案一：利用被动方式的红外线传感技术，其中有红外线的光敏元件，它能把别的事物发出的红外线光再一次转变成能对应的电信号,然后通过放大进行处理,对于运动的物体和没有运动的物体进行区别。它并且具有监测的范围大，隐蔽性能好，抗干扰能力强等特点。
方案二：利用主动方式进行红外探测器，主要是利用红外发射机以及红外接收机共同构成。对于光学系统，经常用的是光学透镜，它可以把红外光束聚焦成平行光束，这样可以把红外光的能量集合在一起传送。因为红外光被人肉眼可见，有人经过时，就会遮蔽红外线的光束。当如果收到的信号变化时，就可以启动。
通过这两种方案比较，因为主动式红外探测器它的光束比较窄，对于收发端的安装，必须牢固结实，光学系统要注意清洁，多维护保养。它的特点是探测可靠性非常高。但价格比较昂贵。主动式探测器常用于博物馆和工厂，本文利用可以适应被动方式红外传感器，通过综合设计，所以本文利用红外人体感应器模块。
(二)主要器件及主要功能介绍
1.BISS0001
BISS0001是具有较高性能的传感信号处理集成电路。静态电流极小，广泛用于安防、自控等领域。BISS001的主要功能如下：
芯片采用的是一种CMOS工艺，有独立的高输入阻抗运算放大器，内部双向鉴幅器可以抗干扰，内部设有延迟时间定时器和封锁时间定时器可以数模混合，它的工作电压范围为2~6V ，采用的是16脚DIP封装。
如图21，是BIS0001的16脚封装图，引脚1、8、9、13、14、15为信号输入端，2、12、16为信号输出端，3、4为输出延迟时间Tx的调节端，5、6为触发封锁时间Ti的调节端，7为工作电源负端，8为参考电压及复位输入端，9为触发禁止端，10为运算放大器偏置电流设置端，11为工作电源正端。
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图21 BISS0001引脚图
2.AT89C51单片机
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图22 AT89C51引脚图
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