基于單片機的(de)LED自适應調光(guāng)系統的(de)設計與實現-調光(guāng)電路圖

随著(zhe)經濟的(de)快(kuài)速發展，全球的(de)能源消耗增長(cháng)越來(lái)越快(kuài)，伴随而來(lái)的(de)後果則是大(dà)量的(de)環境被污染和(hé)生态遭到破壞，現在人(rén)們正在尋找新的(de)節能方式。

人(rén)類消耗能源的(de)比較重要的(de)方面其中之一就是照(zhào)明(míng)，根據我國調查，中國每年照(zhào)明(míng)的(de)用(yòng)電量達到3000億度以上。如果全部的(de)白熾燈有LED照(zhào)明(míng)燈取代，可(kě)節省的(de)用(yòng)電量将達到1000億度。開發和(hé)推廣應用(yòng)節能系統，成爲迫在眉睫的(de)任務。LED作爲一種固态冷(lěng)光(guāng)源，是繼白熾燈、熒光(guāng)燈、高(gāo)強度放電燈之後的(de)第四代新光(guāng)源。基于單片機的(de)LED自适應調光(guāng)系統，是一種典型的(de)綠(lǜ)色照(zhào)明(míng)方式，與傳統照(zhào)明(míng)相比，具有智能、節能、環保、壽命長(cháng)、安全可(kě)靠等這(zhè)些優點，這(zhè)是代表著(zhe)照(zhào)明(míng)技術的(de)未來(lái)。基于此本文設計了(le)一種LED燈光(guāng)自動調光(guāng)系統，可(kě)以根據環境的(de)亮暗自動調節光(guāng)的(de)強弱。該系統成本低廉，有很強的(de)現實意義和(hé)廣泛的(de)應用(yòng)前景。

1、系統硬件方案設計

硬件系統的(de)各個(gè)組成部分(fēn)和(hé)其應該實現的(de)功能是：

1）主控單元。整個(gè)系統裝置的(de)核心部分(fēn)，所有采集到的(de)信号、數據要經過CPU的(de)處理(lǐ)，并進行判斷，發出控制信号。

2）光(guāng)信号采集模塊。實時(shí)測量環境光(guāng)強度，然後進行光(guāng)電轉換和(hé)A/D轉換，送入主控單元進行處理(lǐ)，作爲判斷光(guāng)強度信息和(hé)監控的(de)目标。

3）電源模塊。爲裝置提供需要的(de)電源，包括各種集成芯片需要的(de)數字電源，采集單元需要的(de)模拟電源和(hé)LED驅動電路的(de)電源。電源要能夠保證其穩定性，使各個(gè)單元能夠正常工作。

4）按鍵電路。用(yòng)于設置環境光(guāng)報警值。

5）報警、顯示電路。報警電路用(yòng)于當環境光(guāng)低于設定的(de)環境光(guāng)報警值時(shí)自動報警提示。顯示電路用(yòng)于顯示環境光(guāng)強度大(dà)小。

6）LED燈驅動電路。驅動芯片ULN2003接收單片機發出的(de)PWM信号來(lái)驅動LED燈亮、調節其亮度大(dà)小。

2、系統設計方案2.1、單片機的(de)選擇

STC12C5A60S2單片機内部就自帶高(gāo)達60KFLASHROM，這(zhè)種工藝的(de)存儲器用(yòng)戶可(kě)以用(yòng)電的(de)方式瞬間擦除、改寫。而且STC系列單片機支持串口程序燒寫。顯而易見，這(zhè)種單片機對(duì)開發設備的(de)要求很低，開發時(shí)間也(yě)大(dà)大(dà)縮短。其中寫入單片機内的(de)程序可(kě)以進行加密處理(lǐ)，可(kě)以保護你的(de)勞動成果不受侵犯。重要的(de)一點STC12C5A60S2目前的(de)售價與傳統51差不多(duō)，市場(chǎng)供應也(yě)很充足。是一款高(gāo)性價比的(de)單片機。考慮到MCS-51單片機具有較強的(de)代表性以及該系列單片機資料較多(duō)，本設計采用(yòng)STC12C5A60S2單片機來(lái)實現。

2.2、LED燈調光(guāng)方案

采用(yòng)脈寬調制（PWM）來(lái)調光(guāng)。通(tōng)過STC12C5A60S2産生的(de)PWM波來(lái)調節驅動芯片，來(lái)實現調光(guāng)的(de)目的(de)。PWM調光(guāng)具有精度高(gāo)，節能，易于實現智能控制的(de)等特點。

本系統拟采用(yòng)STC12C5A60S2單片機作爲主控模塊，由光(guāng)電轉換電路采集外界光(guāng)強信号，經A/D轉換送單片機處理(lǐ)，單片機根據處理(lǐ)結果智能調節輸出PWM來(lái)控制驅動電路的(de)電流大(dà)小，并以此來(lái)調節LED的(de)亮度大(dà)小。

2.3、光(guāng)信号采集電路

光(guāng)線檢測電路是比較重要的(de)一個(gè)部分(fēn)，其中關鍵的(de)元件有兩個(gè)，一個(gè)是光(guāng)敏電阻，一個(gè)可(kě)調電阻。光(guāng)敏電阻通(tōng)過對(duì)當前環境光(guāng)線的(de)強弱來(lái)改變自己的(de)阻值，從而改變其兩端的(de)電壓，來(lái)達到控制LED燈亮暗的(de)效果，還(hái)可(kě)以根據實際情況再加一個(gè)可(kě)調電阻，通(tōng)過改變電阻的(de)大(dà)小來(lái)改變光(guāng)敏電阻的(de)靈敏度。如果認爲天色還(hái)挺亮的(de)，燈就開了(le)，那就把電阻變大(dà)些，光(guāng)敏電阻的(de)靈敏度就下(xià)降了(le)，這(zhè)樣就可(kě)以等到天暗下(xià)來(lái)時(shí)再開燈，同樣的(de)，天已經很暗了(le)，燈還(hái)沒亮，那就把電阻調小點，這(zhè)樣反複多(duō)調幾次，就可(kě)以把LED燈調到一個(gè)最理(lǐ)想最合适的(de)狀态了(le)。下(xià)圖爲光(guāng)信号采集電路。

2.4、按鍵電路與報警電路設計

獨立式鍵盤就是一個(gè)按鍵對(duì)應一個(gè)端口輸入，每一個(gè)按鍵都有一個(gè)按鍵電路來(lái)區(qū)分(fēn)是否有按鍵按下(xià)。這(zhè)些按鍵可(kě)以直接與單片機I/O線相接或者是通(tōng)過輸入口與數據線相連接，結構比較簡單。按鍵電路如圖3所示。

環境光(guāng)低于設定的(de)環境光(guāng)報警值時(shí)自動報警提示。圖4爲報警電路。

2.5、LED驅動電路設計

燈光(guāng)驅動電路是整個(gè)系統中硬件電路的(de)關鍵，他(tā)決定著(zhe)整個(gè)系統的(de)工作性能，而且本系統所采用(yòng)的(de)是PWM控制自動調光(guāng)，來(lái)實現室内的(de)亮度調節。

ULN2003是一種大(dà)電流驅動陣列，适用(yòng)于單片機、智能儀表、PLC、數字量輸出卡這(zhè)些控制電路中。可(kě)直接驅動繼電器這(zhè)些負載。當輸入5VTTL電平，輸出則可(kě)達到500mA/50V。ULN2003是高(gāo)耐壓、大(dà)電流達林(lín)頓陳列，由七個(gè)矽NPN達林(lín)頓管組成。ULN2003的(de)每一對(duì)達林(lín)頓都都是串聯一個(gè)2.7K的(de)基極電阻，當工作在5V的(de)電壓下(xià)它能夠與TTL和(hé)CMOS電路直接相連連，可(kě)以去直接處理(lǐ)原先需要标準邏輯緩沖器。ULN2003是一種具有高(gāo)電壓大(dà)電流，是達林(lín)頓晶體管陣列系列的(de)産品，ULN2003不僅在電流增益、工作電壓方面好的(de)特點。而且還(hái)有溫度範圍寬、帶負載能力強這(zhè)些特點，能夠适用(yòng)于各類需要高(gāo)速大(dà)功率驅動的(de)系統。

ULN2003的(de)輸出端可(kě)達500mA/50V。輸出端的(de)二極管學名爲續流二極管。如果ULN2003的(de)達林(lín)頓管輸入端輸入低電平使其截止，其驅動的(de)元件是感性元件，則電流不能突變，此時(shí)會産生一個(gè)高(gāo)壓;如果沒有二極管，達林(lín)頓管會被擊穿，所以這(zhè)個(gè)二極管主要起保護作用(yòng)。由于ULN2003是集電極開路輸出，爲了(le)讓這(zhè)個(gè)二極管起到續流作用(yòng)，必須将COM引腳（pin9）接在負載的(de)供電電源上，隻有這(zhè)樣才能夠形成續流回路。

因爲本設計中需要用(yòng)ULN2003來(lái)驅動燈，圖5是LED燈的(de)驅動電路。

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樓梯開關雙控電路圖（一）

在照(zhào)明(míng)電路中，樓梯照(zhào)明(míng)一般用(yòng)兩隻雙控開關控制一燈，也(yě)就是在樓上樓下(xià)各用(yòng)一隻雙控開關控制。它有三種控制接法。

如圖1一右圖所示。

下(xià)面評判三種電路優劣：

（1）左圖電路，開關安裝在火線進口處。在開關内即使接線有錯，也(yě)不會發生短路、燒斷保險絲。另外，燈熄滅時(shí)，燈泡處于開路狀态。燈座與火線脫離，換燈泡安全。在維修中，手誤接觸開關中的(de)接線柱，也(yě)不易發生觸電事故。故此電路比較安全，符合安全規範。

（2）中圖電路，雖然也(yě)是火線進開關，但這(zhè)種電路接線較複雜(zá)。容易搞錯。所用(yòng)導線也(yě)較多(duō)，一般不使用(yòng)

（3）右圖電路，因火線、地線都進開關，故接線、維修時(shí)要謹防短路。燈熄滅時(shí)，燈泡處于短路狀态。燈座可(kě)能仍與火線接觸。也(yě)就是說，電路存在安全隐患，這(zhè)是不合安全規範的(de)接法，不得(de)使用(yòng)。但是有些家庭裝修承包工，爲了(le)節省線材和(hé)工時(shí)，常采用(yòng)這(zhè)種不合安全規範的(de)接法。因爲它使用(yòng)的(de)導線較少（比左圖少用(yòng)一條線），安裝更爲簡單。

那麽如何解決該種接線圖的(de)“安全隐患”呢(ne)？可(kě)采用(yòng)以下(xià)方法：

1）使用(yòng)卡口燈座和(hé)卡口燈泡。

2）在燈座上設置警示标志：“燈在熄滅狀态下(xià)亦不得(de)觸摸内部金屬體”。

樓梯開關雙控電路圖（二）單連雙控開關接線圖及原理(lǐ)圖：

1、單聯雙控開關接線圖

2、單聯雙控開關原理(lǐ)圖：

3、單聯雙控開關接線步驟：

把兩個(gè)單刀(dāo)雙擲開關的(de)兩個(gè)觸點分(fēn)别相連，即開關1的(de)觸點1與開關2的(de)觸點1相連，開關1的(de)觸點2與開關2的(de)觸點2相連，然後兩個(gè)開關的(de)刀(dāo)做(zuò)爲整個(gè)開關的(de)兩端接入電燈的(de)兩端。這(zhè)樣當開關1和(hé)2的(de)刀(dāo)同時(shí)接打向各自觸點1或同時(shí)打向觸點2時(shí)，電路接通(tōng)，則燈亮。若兩開關的(de)刀(dāo)一個(gè)打向觸點1而另一個(gè)打向觸點2時(shí)，電路不通(tōng)，則燈滅。因此兩個(gè)開關都可(kě)以控制燈。兩個(gè)開關可(kě)以放在樓梯的(de)上下(xià)兩端，或走廊的(de)兩端，這(zhè)樣可(kě)以在進入走廊前開燈，通(tōng)過走廊後在另一端關燈，既能照(zhào)明(míng)，又能避免人(rén)走燈不滅而浪費電。
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樓梯開關雙控電路圖（三）雙聯雙控開關接線圖及原理(lǐ)圖：

1、雙聯雙控開關接線圖

2、雙聯雙控開關原理(lǐ)

雙聯雙控開關的(de)定義與單聯雙控開關的(de)定義差不多(duō)，唯一的(de)區(qū)别就是雙聯是2個(gè)按鈕的(de)開關，單聯就隻是一個(gè)按鈕的(de)開關。那什(shén)麽是雙聯雙控開關呢(ne)？其實很簡單，就是指在一個(gè)面闆上，通(tōng)過兩個(gè)按鈕來(lái)控制兩個(gè)用(yòng)電設備，就是兩個(gè)開關控制這(zhè)兩條電路。

3、雙聯雙控開關的(de)接線步驟

先将一個(gè)雙控開關的(de)中間接線柱連接到火線，再将另一個(gè)雙控開關的(de)中間接線柱連接到燈頭（或螺口燈頭的(de)中心舌片），然後連接來(lái)回線，也(yě)就是用(yòng)兩條綠(lǜ)色導線任意連接上下(xià)兩個(gè)接線柱;零線則直接連接到燈頭的(de)另一個(gè)觸點（或螺口燈頭的(de)螺紋）這(zhè)樣就完成連接了(le)。

樓梯開關雙控電路圖（四）三聯雙控開關接線圖（含原理(lǐ)的(de)接線方法）

1、三聯雙控開關接線圖

2、三聯雙控開關的(de)原理(lǐ)圖

三聯雙控開關的(de)原理(lǐ)跟上面兩種雙控開關是一樣的(de)，就一個(gè)控制面闆同時(shí)集合%E。
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本文導航第 1 頁：樓梯開關雙控電路圖大(dà)全（七款樓梯開關雙控電路設計原理(lǐ)圖詳解）第 2 頁：樓梯開關雙控電路圖（三）第 3 頁：樓梯開關雙控電路圖（五）-電子元器件采購(gòu)網（www。oneyac。com）是本土元器件目錄分(fēn)銷商，采用(yòng)“小批量、現貨、樣品”銷售模式，緻力于滿足客戶多(duō)型号、高(gāo)質量、快(kuài)速交付的(de)采購(gòu)需求。自建高(gāo)效智能倉儲，擁有自營庫存超50,000種，提供一站式正品現貨采購(gòu)、個(gè)性化(huà)解決方案、選項替代等多(duō)元化(huà)服務。樓梯開關雙控電路圖（五）樓梯開關雙控電路圖（六）

雙控開關三控一燈的(de)電路在家庭裝潢中，如果要求在雙人(rén)床兩邊和(hé)進入房(fáng)間通(tōng)道三處共同控制房(fáng)間的(de)同一盞照(zhào)明(míng)燈，一般用(yòng)兩隻一位雙控和(hé)一隻一位三控開關。世三控開關在市面上不容易買到，因此，可(kě)用(yòng)一隻兩位雙控開關進行内部連線而成，改造方法很簡單（如圖4），就是把這(zhè)隻兩位雙控開關的(de)靜接點（圖4中S1的(de)l與S2的(de)2，S1的(de)2與S2的(de)1）分(fēn)别用(yòng)絕緣導線交叉接上，就改裝成一隻“三控開關”，不過這(zhè)隻“三控開關”使用(yòng)時(shí)要同時(shí)同向按兩位開關才起作用(yòng)，再按圖5接線就可(kě)以用(yòng)于三地同時(shí)獨立控制一盞燈了(le)。爲了(le)能實現同時(shí)按下(xià)兩位雙控開關S2、S3，要求開關S2、S3采用(yòng)市面流行的(de)大(dà)闆琴鍵式兩位雙控開關，然後用(yòng)502皎水(shuǐ)把這(zhè)個(gè)兩位大(dà)闆琴鍵粘在一起，實現三控開關的(de)作用(yòng)。

樓梯開關雙控電路圖（七）

四地獨立控制一盞燈隻要在三地控制電路的(de)“三控開關”後面再添一隻“三控開關”就可(kě)以了(le)，如圖6，多(duō)地同時(shí)獨立控制一盞燈依此類推。

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