智能照明系統(tǒng)電路模塊設計

　　電源電路設計

　　本系統(tǒng)主要采用＋-12V電源和+5V電源，電路圖如圖所示：

　　主控制電路設計

　　AT89S51的RST引腳為復位引腳，只要在RST引腳上出現(xiàn)兩個機器周期以上的高電平，即可實現(xiàn)復位。本設計采用的是按鍵復位，如圖3-2所示，當按下按鍵后，電容被短路，RST引腳就處于高電平，就可以達到復位的目的。

　　圖3-2 復位電路

　　AT89S51單片機的時鐘信號通常用兩種電路形式得到：內部振蕩方式和外部振蕩方式。內部振蕩方式所得的時鐘信號比較穩(wěn)定。在引腳XTAL1和XTAL2外接晶體振蕩器（簡稱晶振），就構成了內部振蕩方式。由于單片機內部有一個高增益反相放大器，當外接晶振后，就構成了自激振蕩器并產(chǎn)生振蕩時鐘脈沖。內部振蕩方式的外部電路如下圖3-3所示。圖中，兩個電容起穩(wěn)定振蕩頻率、快速起振的作用，其電容值一般在20-30pF。晶振頻率的典型值為6MHz或12MHz，設計中電容取30pF，晶振為12MHz。

　　圖3-3 晶振電路

　　語音識別被認定是未來物聯(lián)網(wǎng)領域的基礎需求之一，甚至將會無處不在，詳情請點擊進入》》》

　　本設計中單片機的各管腳的控制功能闡述如下：1、P0口是一組雙向I/O端口，它分時提供低8位地址和8位雙向數(shù)據(jù)。在設計中P0.0～P0.7接上發(fā)光二極管后與八個上拉電阻相連，用于模擬照度補償。2、P1口是一個帶內部上拉電阻的8位雙向I/O端口。本設計中P1口與兩個LED數(shù)碼管相接，構成光照度顯示部分。

　　圖3-4 主控制電路

　　3、P2口是一個帶內部上拉電阻的8位雙向I/O端口。設計中，P2.2-P2.4用于外接A/D轉換芯片，P2.0和P2.1用于三極管的驅動，P2.5用于采用PWM方式調光，P2.6和P2.7用于實現(xiàn)手動與自動切換及手動調光功能。

　　4、P3口是一個帶內部上拉電阻的8位雙向I/O端口。在整個系統(tǒng)中，這8個引腳 還具有專門的第二功能。本設計中用到P3.0和P3.1作為串口輸出，RXD與TXD與電平轉換芯片MAX232相連，信號經(jīng)過電平轉換后在PC機連接，通過光照度監(jiān)控系統(tǒng)對光照度進行計算機監(jiān)控。具體見上圖3-4所示

　　數(shù)據(jù)采集及處理電路

　　本設計中選擇光敏二極管作為光照檢測元件，具體電路如圖3-5所示：

　　顯示電路設計

　　本設計采用LED動態(tài)顯示方式，使用兩個LED數(shù)碼管進行顯示，數(shù)碼管是共陽極接法，分別顯示個位和十位數(shù)據(jù)。a～h分別與P1口的八根I/O線相連，低電平有效，形成段選線多路復用，它們的公共端則由PNP型三極管8550控制。如果8550導通，則相應的數(shù)碼管就可以亮，而如果8550截止，則對應的數(shù)碼管就不能亮，8550是由P2.0，P2.1控制的，這樣我們就可以通過控制P2.0、P2.1達到控制某個數(shù)碼管亮或滅的目的。此外三極管還具有驅動作用，能夠使數(shù)碼管亮度加強。如圖3-9所示。

　　照度補償電路設計

　　通過數(shù)碼管顯示的電壓值，能夠反應出光照度的大小，因而就可以根據(jù)數(shù)碼管的顯示來進行照度補償。本設計中利用8個發(fā)光二極管作為照度補償?shù)难菔?，通過制作表格，建立起電壓值和發(fā)光二極管點亮的個數(shù)兩者之間的關系，如下表3.2所示：

　　調光電路

　　本設計中采用PWM方式進行燈光調節(jié)，主要采用軟件來實現(xiàn)。調光分智能調光和手動調光，通過P2.6和P2.7端口來控制。

　　串行接口電路設計

　　為了使設計的電路更加智能化，能夠與當今社會接軌，能夠使人們隨時地對光照度進行監(jiān)控，本設計還設置了單片機與PC機的串行通信接口電路，為今后的網(wǎng)絡化控制預留了空間。設計中采用單片機作為下位機，PC機作為上位機，利用MAX232作為電平轉換來進行串行通訊。 MAX232是MAXIM公司生產(chǎn)的低功耗、單電源雙RS232發(fā)送/接收器，MAX232芯片內部含有一個電容性電壓發(fā)生器，可把輸入的+ 5V 電源變換成為RS232所需的±10V 電壓，所以采用此芯片接口的串行通訊系統(tǒng)只要單一的+ 5V 電源即可。該芯片取用了16引腳的雙列直插式封裝。

　　圖3-14 串行接口電路

　　硬件設計過程中控制器是系統(tǒng)的核心部分，它能夠控制系統(tǒng)的信號的采集及處理功能，它的性能的好壞決定著系統(tǒng)設計的成敗與否，因此，必須對主控制器從功能和應用性能進行選擇?？蛇x用控制器主要有可編程控制器（PLC）、單片機兩類，它們各有自己的有缺點。

　　可編程控制器（PLC）是專為在工業(yè)環(huán)境應用而設計的。它采用一類可編程的存儲器，用于其內部存儲程序，執(zhí)行邏輯運算，順序控制，定時，計數(shù)與算術操作等面向用戶的指令，并通過數(shù)字或模擬式輸入、輸出控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程。它的主要功能是邏輯控制、定時控制、計數(shù)控制、步進控制、PID控制、數(shù)據(jù)控制、通信和聯(lián)網(wǎng)等。因此它的抗干擾能力強，工作可靠，但其無法讀取外部存儲器的數(shù)據(jù)。而本文智能照明控制系統(tǒng)要實現(xiàn)對照明的人性化管理，也就是根據(jù)人的控制輸入出現(xiàn)相應的照明場景和自動執(zhí)行相應控制輸出相結合，具備很大的靈活性。方便修改相應的場景參數(shù)，易于功能擴展，還可以與PC機以及與其它單片機進行通信。