中心議題：

• 基於多探測傳感器的智能燈控係統結構和工作原理
• 基於多探測傳感器的智能燈控係統的設計

解決方案：

• 微弱聲音放大檢測模塊設計
• 可見光檢測模塊設計
• 步進電機旋轉熱釋電紅外傳感器設計
• 其他硬件模塊的設計和軟件設計

依據節能、環保的要求
，本文設計出基於多探測傳感器的智能燈控係統，可以大大提高燈控係統的可靠性



、探測能力，特別適用於高校教室
、樓道等公共場合，實現燈控的智能化，從而節約電能、環保
，方便管理，具有重要的現實意義。

1 係統結構和工作原理

1.1 係統結構
本係統主要以單片機總控製為核心
，由微弱聲音放大檢測、可見光檢測、步進電機旋轉熱釋電紅外傳感器、A/D轉換、液晶顯示等模塊以及控製電路組成。係統框圖如圖1所示。

1.2 工作原理
本係統以單片機AT89S52為核心，采用光照檢測

、聲控以及步進電機旋轉熱釋電紅外等傳感器進行環境探測。係統首先啟動可見光模塊
，通過光一流一壓轉換後，經過A/D轉zhuan化hua為wei數shu字zi量liang並bing通tong過guo液ye晶jing顯xian示shi。若ruo是shi電dian壓ya較jiao小xiao
，說shuo明ming了le亮liang度du不bu夠gou
，則ze繼ji續xu檢jian測ce聲sheng音yin。若ruo是shi聲sheng音yin較jiao大da，則ze在zai短duan時shi間jian內nei調tiao用yong步bu進jin電dian機ji模mo塊kuai
，檢jian測ce是shi否fou有you人ren

；否則，每隔15 min定時檢測。因為在實際過程中
，設置聲光的閾值都缺乏直觀性，所以使用液晶電壓顯示進行判斷。光
、聲的閾值可以根據不同地方的實際情況通過軟件進行調整。

2 硬件設計

2.1 微弱聲音放大檢測模塊
從麥克風接收到信號後由三極管9013初次放大，然後由集成放大器LM324的兩級放大


，得到交流電壓。由於模數轉換時需要直流電壓值，所以再通過萬用表交直流轉換電路，選用整流芯片AD736
，使用單電壓供電低阻抗電路。

當被測交流電壓超過200 mV時，必須在AD736前加一級分壓器。經過交直流轉換的電路之後，V0輸出相對比較微弱
，所以經過LM324進行放大，最後的輸出能夠達到理想值。該模塊如圖2所示。

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2.2 可見光檢測模塊
可見光檢測模塊采用LX1970作為核心芯片。LX1970是美國微型半導體(Microsemi)公司推出的一種能實現人眼仿真的集成化可見光亮度傳感器。該模塊采用測量白光亮度電路(如圖3)。利用src端輸出光-流轉換的結果，然後實現流壓轉換。該芯片性能穩定

，靈敏度極高。

2.3 步進電機旋轉熱釋電紅外傳感器
熱釋電紅外傳感器能以非接觸形式檢測出人體輻射的紅外線，並將其轉變為電壓信號。本設計所采用的是PIR熱釋電傳感器
，安裝有菲涅爾透鏡，感應距離7 m
，感應角度110°。具有全自動感應、光敏控製
、兩種觸發方式(不可重複觸發方式
，可重複觸發方式)、靈敏度高、微(wei)功(gong)耗(hao)等(deng)特(te)點(dian)。當(dang)人(ren)進(jin)入(ru)其(qi)感(gan)應(ying)範(fan)圍(wei)，則(ze)輸(shu)出(chu)高(gao)電(dian)平(ping)
，人(ren)離(li)開(kai)感(gan)應(ying)範(fan)圍(wei)
，則(ze)自(zi)動(dong)延(yan)時(shi)關(guan)閉(bi)高(gao)電(dian)平(ping)
，輸(shu)出(chu)低(di)電(dian)平(ping)。但(dan)是(shi)該(gai)熱(re)釋(shi)電(dian)紅(hong)外(wai)傳(chuan)感(gan)器(qi)隻(zhi)能(neng)檢(jian)測(ce)到(dao)動(dong)態(tai)，所(suo)以(yi)對(dui)於(yu)長(chang)時(shi)間(jian)處(chu)於(yu)相(xiang)對(dui)靜(jing)態(tai)的(de)存(cun)在(zai)無(wu)法(fa)檢(jian)測(ce)的(de)缺(que)陷(xian)。熱(re)釋(shi)電(dian)紅(hong)外(wai)傳(chuan)感(gan)器(qi)前(qian)置(zhi)放(fang)大(da)電(dian)路(lu)如(ru)圖(tu)4所示。

為此，采用了步進電機模塊。設計中，將熱釋電紅外和步進電機固定一起。單片機P1.0～P1.3口分別經過74LS14雙上升沿D觸發器電平轉換後
，通過芯片ULN2003驅動步進電機旋轉(電路設計如圖5)
，從而可以旋轉熱釋電紅外傳感器，檢測到靜態。

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2.4 其他硬件模塊
係統電源模塊：硬件電路中多次利用+5 V、-5 V電壓，為供電方便，使用芯片ICL7660

，將+5 V電壓改變為-5 V電壓。

液晶顯示模塊：采用1602字符型液晶顯示屏

，將單片機輸出的光、聲電壓值顯示在屏上，便於設定光、聲的閾值。數據端和單片機P0口相連。控製端RS、R/W、E分別與P2.4、P2.5
、P2.6口相連。

模數轉換模塊：本模塊選用Philips公司的PCF8591芯片作為核心元件，它是一種具有I2C總線接口的8位A/D、D/A轉換芯片，在與CPU的信息傳輸過程中僅靠時鍾線SCL和數據線SDA就可以實現。PCF8591為單一電源供電(2.5～6V)典型值為5 V，CMOS工藝。該芯片有4路8位A/D輸入，屬逐次比較型
，內含采樣保持電路；1路8位D/A輸出
，內含有DACPCF8591的A/D轉換為逐次比較型，在A/D轉換周期中借用DAC及高增益比較器。

3 軟件設計

當有光(自然光)時，不管教室是否有人和聲響
，都將關閉電源，所有燈具不會點亮。當無光(自然光)時
，若有人或者附近有異常聲響時
，則在短時間內旋轉步進電機，使用紅外熱釋電模塊檢測是否有人：若無聲音
，則不開啟(動態檢測)。經過可調整的時間後定時旋轉步進電機
，進行檢測(靜態檢測)。流程圖如圖6、7所示。

4 結束語

本課題主要是針對高校教學樓照明管理中電能浪費的現象，設計了基於模擬人眼視覺可見光傳感
、聲傳感及熱釋電紅外(靜、動態雙模式)傳感實現綜合檢測與燈控功能。從而大大提高燈控係統的可靠性和探測能力。整個燈控係統是由一個主控中心、多個分控中心和更多單元節點組成的多層網絡。該係統特別適用於學校教室、樓道和其他公共場所。實驗證明
，該係統安裝方便、工作穩定
、可靠性高，是一種較高實用價值的智能燈控製係統。

此外，本課題在研究具體的節點設計以外，通過設計其網絡特性，可與物聯網的發展融合，具有良好的擴展性。