CN203136290U - 基于单片机的智能照明控制装置和智能照明系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型是关于一种基于单片机的智能照明控制装置和智能照明系统；其中所述的控制装置与智能照明系统中的照明模块连接，且所述装置包括：红外探测模块、照度探测模块、单片机以及驱动模块；红外探测模块与单片机连接，且红外探测模块向单片机输出红外线采集信号；照度探测模块与单片机连接，且照度探测模块向单片机输出光照度采集信号；单片机与红外探测模块、照度探测模块以及驱动模块分别连接，单片机接收红外线采集信号以及光照度采集信号，并向驱动模块输出点亮/熄灭控制信号以及照明亮度控制信号；驱动模块与单片机以及照明模块分别连接。本实用新型的智能照明控制装置和智能照明系统能够低成本且可靠性高的实现智能恒光照照明。

Description

基于单片机的智能照明控制装置和智能照明系统

技术领域

本实用新型涉及照明技术，特别是涉及一种基于单片机的智能照明控制装置以及基于单片机的智能照明系统。

背景技术

随着经济的发展和社会的进步，人们日常生活中的照明技术也在逐渐的向智能化以及节能化的方向发展。

在现有的传统照明技术中，通常是依赖人的主动性来对照明设备进行开/关以及亮/暗等照明控制，而今后的智能照明技术完全可以打破传统照明技术依赖于人的主动控制这一做法。今后的智能照明完全可以通过可编程器件对照明设备进行自主控制，以实现预先设定的照明效果，从而使照明更加智能化以及人性化。同时，今后的智能照明技术还可以在充分利用自然光，以人工光作为补偿光的情况下，满足人的视觉需要，并完全可以避免长明灯现象，从而能够有效节约资源。

有鉴于现有的智能照明技术的发展需求，本发明人基于从事此类产品设计制造多年丰富的实务经验以及专业知识，并配合学理的运用，积极加以研究创新，以期创设一种新型结构的基于单片机的智能照明控制装置和智能照明系统，能够低成本且可靠性高的实现智能恒光照照明，使其更具有实用性。经过不断的研究设计，并经过反复试作样品及改进，终于创设出确具实用价值的本实用新型。

实用新型内容

本实用新型的主要目的在于，提供一种基于单片机的智能照明控制装置和智能照明系统，所要解决的技术问题包括，能够低成本且可靠性高的实现智能恒光照照明。

本实用新型的目的及解决其技术问题可采用以下的技术方案来实现。

依据本实用新型提出的一种基于单片机的智能照明控制装置，主要包括：所述装置与智能照明系统中的照明模块连接，且所述装置包括：红外探测模块、照度探测模块、单片机以及驱动模块；所述红外探测模块与所述单片机连接，且所述红外探测模块向单片机输出红外线采集信号；所述照度探测模块与所述单片机连接，且所述照度探测模块向所述单片机输出光照度采集信号；所述单片机与所述红外探测模块、照度探测模块以及驱动模块分别连接，且所述单片机接收所述红外线采集信号以及光照度采集信号，并向驱动模块输出点亮/熄灭控制信号以及照明亮度控制信号；所述驱动模块与所述单片机和所述照明模块分别连接。

较佳的，前述的基于单片机的智能照明控制装置，其中所述红外探测模块包括：热释电红外线传感器、干涉滤波片及红外传感信号处理器；所述干涉滤波片设置于热释电红外线传感器的窗口上；所述热释电红外线传感器与所述红外传感信号处理器连接。

较佳的，前述的基于单片机的智能照明控制装置，其中所述红外传感信号处理器包括：型号为BIS0001的红外传感信号处理器，且所述红外传感信号处理器的引脚A置为1。

较佳的，前述的基于单片机的智能照明控制装置，其中所述装置还包括：LM7808CT以及两个电容，其中一个电容设置于所述LM7808CT的输入端与接地端之间，另一个电容设置于LM7808CT的输出端与接地端之间，且9V输入电压经过所述LM7808CT以及所述两个电容的稳压滤波后接入所述红外探测模块。

较佳的，前述的基于单片机的智能照明控制装置，其中所述照度探测模块包括：ZD系列光照度变送器。

较佳的，前述的基于单片机的智能照明控制装置，其中所述ZD系列光照度变送器的输出端连接有两个10K的分压电阻，所述ZD系列光照度变送器的输出信号被所述分压电阻分压后接入所述单片机。

较佳的，前述的基于单片机的智能照明控制装置，其中所述单片机包括：MSP430系列单片机。

较佳的，前述的基于单片机的智能照明控制装置，其中所述驱动模块包括：AME5142芯片。

依据本实用新型提出的一种基于单片机的智能照明系统，所述系统包括：至少一个照明模块以及上述基于单片机的智能照明控制装置，所述照明模块与所述智能照明控制装置中的驱动模块连接。

较佳的，前述的智能照明系统，其中所述照明模块包括：LED灯。

借由上述技术方案，本实用新型的基于单片机的智能照明控制装置和智能照明系统至少具有下列优点以及有益效果：本实用新型的单片机通过对红外探测模块传输来的采集信号进行判断，并根据判断结果向驱动模块输出相应的控制信号，可以实现在预定照明范围内有人的情况下及时点亮照明装置，有效避免了长明灯现象；本实用新型的单片机通过对照度探测模块传输来的采集信号进行分析判断，并根据分析判断结果向驱动模块输出相应的控制信号，可以实现在充分利用自然光，以人工光作为补偿光的情况下，满足人的视觉需要，有效避免了过度照明现象；利用本实用新型的技术节能可达到30％左右，最终本实用新型能够低成本且可靠性高的实现智能恒光照照明。

综上所述，本实用新型在技术上有显著的进步，并具有明显的积极技术效果，诚为一新颖、进步、实用的新设计。

上述说明仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚了解本实用新型的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本实用新型的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合说明书附图，详细说明如下。

附图说明

图1为本实用新型的基于单片机的智能照明控制装置和智能照明系统示意图；

图2为本实用新型的热释电红外线传感器的信号处理电路示意图；

图3为本实用新型的红外探测模块与单片机之间的连接电路示意图；

图4为本实用新型的照度探测模块与单片机之间的连接电路示意图；

图5为本实用新型的单片机所执行的操作流程图；

图6为本实用新型的驱动模块的驱动电路示意图。

具体实施方式

下面结合图1-6对本实用新型的基于单片机的智能照明控制装置和智能照明系统进行说明。

在图1中，本实用新型的基于单片机的智能照明系统主要包括：基于单片机的智能照明控制装置和照明模块500；其中，基于单片机的智能照明控制装置主要包括：红外探测模块100、照度探测模块200、单片机300以及驱动模块400；上述的单片机300与红外探测模块100、照度探测模块200以及驱动模块400分别连接，且驱动模块400与照明模块500连接。

本实用新型的实现原理为：红外探测模块100采集到的信息被传送至单片机300，照度探测模块200采集到的信息同样被传送至单片机300，单片机300根据上述两者传输来的采集信号进行照明装置的点亮/熄灭以及照明亮度的控制。具体的，单片机300可以根据红外探测模块100传输来的采集信息判断出在预定照明范围内(如室内等)是否有人，并根据该判断结果来控制驱动模块400的开关是否需要闭合，且单片机300可以根据照度探测模块200传输来的采集信息来控制其输出给驱动模块400的PWM(脉冲宽度调制)信号的占空比，进而调节照明模块500中的照明灯的光照强度，最终实现了智能恒光照照明。

下面对图1中的各部分逐一进行说明。

1、红外探测模块100。

红外探测模块100主要用于通过探测产生红外线采集信号，并向单片机300输出该红外线采集信号(如向单片机300输出电压信号)。

红外探测模块100主要包括：热释电红外线传感器、干涉滤波片以及红外传感信号处理器；其中的热释电红外线传感器是一种由高热电系数广谱材料制成的尺寸为2×1mm的探测元件，其探测波长灵敏度范围通常在0.2μm到20μm之间。由于人体温度通常在37度上下的小范围内浮动，且人体辐射的红外线中心波长通常在9μm到10μm之间，因此，为了使热释电红外线传感器的探测灵敏度尽可能的在本实用新型所需要的范围内，需要在热释电红外线传感器的窗口上设置干涉滤波片，这样，热释电红外线传感器就成为刚好可以探测到人体辐射的红外线传感器。

由于热释电红外线传感器具有变化缓慢，且幅值小等特点，因此，本实用新型的红外探测模块100采用专用的红外传感信号处理器(如型号为BIS0001的红外传感信号处理器)来对热释电红外线传感器输出信号进行转换处理。现有的BIS0001通常有两种工作方式，工作方式一为可重复触发方式(将BIS0001的引脚A置为1)，工作方式另一为不可重复触发方式(将BIS0001的引脚A置为0)。在本实用新型中，BIS0001采用可重复触发方式。

本实用新型的热释电红外线传感器的信号处理电路的一个具体的例子如图2所示。红外探测模块100与单片机300之间的连接电路的一个具体的例子如图3所示。

在图3中，9V输入电压经过本实用新型的LM7808CT以及容值不同的两个电容的稳压滤波后，被提供给红外探测模块100，红外探测模块100输出的采集信号经10K欧姆的电阻后，提供给单片机300(即图3中的MSP430F149)的I/O接口(即P1.0接口)，从而单片机300可以对红外探测模块100的输出状态进行检测。

2、照度探测模块200。

照度探测模块200主要用于通过探测产生光照度采集信号(如电压信号)，并向单片机300输出该光照度采集信号。

该照度探测模块200主要包括：ZD系列光照度变送器。ZD系列光照度变送器的采光信号被转换为电压信号，传输给单片机300。

由于ZD系列光照度变送器采用对弱光有较高灵敏度的硅兰光伏探测器作为传感器，且其具有测量范围宽、线性度好、便于安装以及传输距离远等特点，因此，ZD系列光照度变送器特别适合用于照明领域。本实用新型通过利用ZD系列光照度变送器进行采光，可以进一步保证本实用新型的装置和系统的稳定性以及可靠性。

ZD系列光照度变送器与型号为MSP430F149的单片机300的连接电路的一个具体例子如图4所示。

图4中，由于ZD系列光照度变送器的输出电压略小于5V，而单片机MSP430F149的A/D采集通道P6.0接口的参考电压为2.5V，因此，需要在ZD系列光照度变送器的OUT输出管脚连接两个10K欧姆的电阻，以对ZD系列光照度变送器的输出电压信号进行分压处理，使单片机MSP430F149的A/D采集通道P6.0接口接收到的信号的电压在其规定范围内。

3、单片机300。

单片机300是本实用新型的核心元件，其主要用于根据红外探测模块100传输来的采集信号判断在预定照明范围内是否有人，并根据照度探测模块200传输来的采集信号判断照明模块500应采用的照明亮度；单片机300根据上述判断结果向驱动模块400输出相应的控制信号(如点亮/熄灭控制信号以及照明亮度控制信号等)，以实现智能恒光照照明。本实用新型的单片机300可以采用MSP430系统的单片机，如型号为MSP430F149的单片机。

单片机300所执行的操作流程的一个具体例子如附图5所示。

图5中，首先，单片机300进行程序初始化操作，然后，单片机300调用其内部的AD转换子程序，对红外探测模块100(热释电红外线传感器)传输来的采集信号进行AD转换；如果AD转换后的电压信号为低电平，则返回上述“单片机300调用其内部的AD转换子程序，对红外探测模块100(热释电红外线传感器)传输来的采集信号进行AD转换”的步骤；如果上述AD转换后的电压信号为高电平，则单片机300向驱动模块400输出点亮照明模块500的控制信号，并接着继续调用AD转换子程序对照度探测模块200传输来的采集信号进行AD转换，单片机300将该AD转换后的电压值与设定值进行比较，如果两者之间的差值小于某一设定范围，则表示不需要调节照明亮度，返回到“单片机300调用其内部的AD转换子程序，对红外探测模块100(热释电红外线传感器)传输来的采集信号进行AD转换”的步骤；如果两者之间的差值不小于某一设定范围，则表示不能满足用户的视觉需要而需要调节照明亮度，单片机300调节其向驱动模块400输出的PWM波的占空比，从而可以调节照明模块500的照明亮度；之后，返回“单片机300调用其内部的AD转换子程序，对红外探测模块100(热释电红外线传感器)传输来的采集信号进行AD转换”的步骤。

4、驱动模块400。

驱动模块400主要用于根据单片机300传输来的控制信号，对照明模块500进行点亮/熄灭以及照明亮度的控制。

该驱动模块400主要包括：AME5142芯片。包含有AME5142芯片的驱动模块400的驱动电路的一个具体例子如图6所示。

图6中，单片机300输出的PWM信号在滤波后可以产生可调的直流电压，在调光控制方面，该可调的直流电压可以用来取代可变直流电源，例如，在直流电源的变化范围从0伏到3伏时，调光控制的照明电流可以设定为20毫安到0毫安。

5、照明模块500。

照明模块500主要用于根据驱动模块400的控制被点亮/熄灭以及被调亮/被调暗。照明模块500主要包括：LED灯(如一个或者多个LED灯)；当然，照明模块500也可以包括其他形式的照明灯。

以上所述仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，虽然本实用新型已以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限定本实用新型的技术，任何熟悉本专业的技术人员在不脱离本实用新型技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种基于单片机的智能照明控制装置，其特征在于，所述装置与智能照明系统中的照明模块连接，且所述装置包括：红外探测模块、照度探测模块、单片机以及驱动模块；

所述红外探测模块与所述单片机连接，且所述红外探测模块向所述单片机输出红外线采集信号；

所述照度探测模块与所述单片机连接，且所述照度探测模块向所述单片机输出光照度采集信号；

所述单片机与所述红外探测模块、照度探测模块以及驱动模块分别连接，且所述单片机接收所述红外线采集信号以及光照度采集信号，并向所述驱动模块输出点亮/熄灭控制信号以及照明亮度控制信号；

所述驱动模块与所述单片机和所述照明模块分别连接。

2.如权利要求1所述的智能照明控制装置，其特征在于，所述红外探测模块包括：热释电红外线传感器、干涉滤波片以及红外传感信号处理器；

所述干涉滤波片设置于热释电红外线传感器的窗口上；

所述热释电红外线传感器与所述红外传感信号处理器连接。

3.如权利要求2所述的智能照明控制装置，其特征在于，所述红外传感信号处理器包括：型号为BIS0001的红外传感信号处理器，且所述红外传感信号处理器的引脚A置为1。

4.如权利要求1或2或3所述的智能照明控制装置，其特征在于，所述装置还包括：LM7808CT以及两个电容，其中一个电容设置于所述LM7808CT的输入端与接地端之间，另一个电容设置于所述LM7808CT的输出端与接地端之间，且9V输入电压经过所述LM7808CT以及所述两个电容的稳压滤波后接入所述红外探测模块。

5.如权利要求1所述的智能照明控制装置，其特征在于，所述照度探测模块包括：ZD系列光照度变送器。

6.如权利要求5所述的智能照明控制装置，其特征在于，所述ZD系列光照度变送器的输出端连接有两个10K的分压电阻，所述ZD系列光照度变送器的输出信号被所述分压电阻分压后接入所述单片机。

7.如权利要求1所述的智能照明控制装置，其特征在于，所述单片机包括：MSP430系列单片机。

8.如权利要求1所述的智能照明控制装置，其特征在于，所述驱动模块包括：AME5142芯片。

9.一种基于单片机的智能照明系统，其特征在于，所述系统包括：至少一个照明模块以及上述任一权利要求所述的基于单片机的智能照明控制装置，所述照明模块与所述智能照明控制装置中的驱动模块连接。

10.如权利要求9所述的智能照明系统，其特征在于，所述照明模块包括：LED灯。

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