智能照明控制系统功能需求

设计小组：Two 成员：冯佩瑜、陈健华

一、系统设计概括

本系统以光敏电阻的光强采集、A/D转换、单片机AT89C51为核心，组成最小控制系统，并和高亮LED显示电路共同构成。外界光强的大小通过电压的线性转换，并用延时来控制灯亮度来体现。该系统能够随环境光强的变化或软件所设定的时间自动控制灯的亮灭；同时系统可以根据光线强度自动控制灯的亮度，也可以手动调节灯的亮度。

二、总体设计

本设计硬件电路包括电源模块、光线采集模块、模数模块、AT89C51单片机模块和LED显示电路模块等5部分组成。各模块之间的关系如图。

光 线 采 模 数 转 AT89C51 LED显 示电路 电 源 模 块

主控系统模块采用基于51内核的AT89C51单片机及模数转换电路来完成信号采集、控制和通信功能，在本设计中AT89C51单片机模块担当了控制核心，首先通过光线采集电路对外部的光强参数进行数据采集，输出的电压值经过8位A/D转换器，将光敏电阻感应光强产生的模拟信号转换为数字信号采样，送至单片机AT89C51进行处理，再通过算法将其与内部参考数据进行分析与比对，实现当外界环境光强变化时LED灯能够随之变化的功能。

三、各单元模块功能介绍及电路设计 1．光线采集模块

光线采集模块通过ADC0804将光敏电阻感应光强产生的模拟信号转换为数字信号采样至单片机，实现对外界环境光强数据的采集。电路连接如下：

LDRR10k2TORCH_LDR1

2.模数转换模块

模数转换电路主要由ADC0804构成。当温度值转换为电压

后，还需要将电压值进行A/D转换，转换后的8位二进制才能送到单片机进行处理。其外围设计电路为：

R310kR410kU11234581091967CSRDWRCLK ININTRA GNDD GNDVREF/2CLK RVIN+VIN-ADC0804VCCDB0(LSB)DB1DB2DB3DB4DB5DB6DB7(MSB)201817161514131211R110kC1150pF 3. AT89C51单片机

单片机主要通过程序来控制灯的亮灭或灯的亮度。AT89C51单片机电路图如下：

C2U133p1P0.0/AD0P0.1/AD1P0.2/AD2P0.3/AD3P0.4/AD4P0.5/AD5P0.6/AD6P0.7/AD7P2.0/A8P2.1/A9P2.2/A10P2.3/A11P2.4/A12P2.5/A13P2.6/A14P2.7/A15P3.0/RXDP3.1/TXDP3.2/INT0P3.3/INT1P3.4/T0P3.5/T1P3.6/WRP3.7/RD3938373635343332212223242526272810111213141516172345678910K19XTAL1RP1X112MC133p18XTAL29RST293031PSENALEEA12345678P1.0P1.1P1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7AT89C51

4． LED显示模块

LED显示模块主要由高亮LED灯构成。主要是由单片机的外部中断来控制LED灯的亮度。单片机每接收到一个同步信号后，就启动一个延时程序。而延时的长短由按键或是外界光强来改变。当延时结束后，单片机会产生一个触发信号，使灯发光。电路连接如下：

D接单片机的P1_5口LED-RED 5．电源模块

电源模块主要是由学习板连接电脑所获得的电压，再分别连到所需电路中去。

四、软件设计

根据智能照明系统的思想和原理，本次设计制作的电路比较简单。根据光敏电阻、A/D芯片和学习板上的51单片的工作原理来编写程序以达到所要求实现的照明系统和智能系统。

设计流程图如下所示：

①基本要求：系统能够随时间和环境的光线强度自动控制灯的亮灭。（先定时5s使灯不受外界环境变化的影响，5s结束后，灯随外界光强度变化，25s后，灯一直亮）

开始

端口初始化 定时器T0申请中断初始

设定系统控制灯 N Y A/D芯片模数转换 显示灯随外界的 设定外界控制灯N Y

灯 亮

定时中断 重装初值 设定系统控设定外界控制灯的时间制灯的时间中断返回

结束 (a)主程序 （b）中断程序

②发挥部分：1.灯的亮度由外界光线的变化调节；

灯的显示 Y 由电压值判断灯A/D模数 开始 结束 ③发挥部分：2.灯的亮度由学习板上的按键手动调节；

开始 开始 扫描第一行 端口初始化 N 有键闭合 数码管显示 占空比 Y 延时消抖

延时，显示灯 结束

（a）手动调节的主程序

N 有键闭合 Y 判断键值和占空比变化 键释放 N Y N

数码管显示占空返回主程（b）数码管显示芯片