一种智能照明系统的控制方法与流程

本发明涉及智能照明技术领域，具体涉及一种智能照明系统的控制方法。

背景技术：

随着世界经济的高速发展，人类对于能源需求不断的持续增加，能源问题逐渐成为国际社会所关注的焦点问题；城市公共设施用电量巨大，而公共照明在人们生活中的占比较大，目前，对于城市公共照明的控制主要通过机械式开关或红外线人体感应开关来控制，机械式开关需通过人为操作，无法体现智能化；红外线人体感应开关，虽然具有智能化，但无法实现灯光亮度随外界环境变化自动调节，降低了城市公共照明的利用率，浪费了电能。

技术实现要素：

针对现有技术中存在的不足，本发明提供一种智能照明系统的控制方法，以解决现有技术中传统照明灯耗电量大、无法随外界环境变化自动调节光照强度及控制系统智能性不足的缺陷。

为实现上述目的，本发明的技术方案为：

一种智能照明系统的控制方法，所述控制方法用于智能照明系统，包括以下步骤：

1)首先对系统进行初始化操作；

2)设置控制照明灯的光照强度阈值；

3)采集照明灯外界周围光照强度，并将采集到的光照强度与步骤2)中的阈值进行比对后，照明灯关闭、不开启或开启弱光模式；

4)在照明灯开启弱光模式下，采集照明灯周围人为活动，照明灯开启强光或保持弱光模式。

进一步的，智能照明控制系统包括电源模块、单片机、光照强度传感器、热释电红外传感器及照明灯；电源模块的输出端与单片机的供电端、照明灯的供电端连接，光照强度传感器的输出端与单片机的输入信号连接，热释电红外传感器的输出端与单片机的输入信号连接；照明灯的输入端与单片机的输出信号连接。

进一步的，步骤2)中采用键盘模块设置照明灯的光照强度阈值，键盘模块包括模式切换键、光照强度增大键和光照强度减小键。

进一步的，步骤3)中采用光照强度传感器采集照明灯周围光照强度。

进一步的，光照强度传感器模块包括光敏电阻器和a/d转换器，a/d转换器的型号为adc0832。

进一步的，步骤4)中采用热释电红外线传感器采集照明灯周围人为活动；

进一步的，热释电红外传感器的型号为hc-sr501。

进一步的，单片机的型号为stc89c51。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

本发明一种智能照明系统的控制方法，通过设置控制照明灯的光照强度阈值，采集照明灯外界周围光照强度，并与光照强度阈值比对后确定照明灯是否开启弱光模式或关闭，然后在照明灯开启弱光模式下，通过采集照明灯周围是否有人为活动确定照明灯是否开启强光模式或继续开启弱光模式；实现了人工调光减少不必要的浪费，并且对夜间照明系统和照明灯的实时监控和管理，确保高效稳定，全天候运行，控制不必要的“全夜灯照明”，具有良好的节能的效果，操作简便。

附图说明

图1为本发明一种智能照明控制系统的结构框图；

图2为本发明中单片机的结构示意图；

图2a为本发明中单片机的复位电路结构示意图；

图2b为本发明中单片机的晶振电路结构示意图；

图3为本发明中显示模块电路结构示意图；

图4为本发明中热释电红外传感器电路结构示意图；

图5为本发明中光照传感器电路结构示意图；

图6为本发明中灯光检测模块电路结构示意图；

图7为本发明中键盘模块电路结构示意图；

图8为本发明中报警模块电路结构示意图；

图9为本发明中电源模块电路结构示意图。

图10为本发明中的显示模块工作原理流程图；

图11为本发明中热释电红外传感器工作原理流程图

图12为本发明中光照强度传感器工作原理流程图；

图13为本发明中a/d转换器工作原理流程图

图14为本发明中灯光检测模块工作原理流程图

图15为本发明中键盘模块工作原理流程图；

图16为本发明中报警模块工作原理流程图；

图17为本发明中本发明中智能控制系统的控制方法流程图。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步描述，所述实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

参考附图1所示，本发明一种智能照明控制系统，包括电源模块、单片机、光照强度传感器、热释电红外传感器、键盘模块、显示模块、灯光检测模块及报警模块；电源模块包括太阳能电池、蓄电池及充放电控制器；太阳能电池的输出端通过蓄电池、充放电控制器与单片机的供电端、照明灯的供电端连接；光照强度传感器的输出端与单片机的信号输入连接；热释电红外传感器的输入端、键盘模块的输入端及灯光检测模块的输入端分别与单片机的信号输入连接；照明灯的输入端、显示模块的输入端及报警模块的输入端与单片机的信号输出连接。

参考附图2所示，单片机采用型号为stc89c51，为八位单片机芯片，stc89c51型单片机设有4kbytes的可反复檫写的闪存rom；stc89c51型单片机设置有四十个引脚，其中，p0、p1、p2、p3口为输入/输出端口，p00～p07、p10～p17、p20～p27为i/o口，p18、p19引脚为外接晶体引脚，p9、p29、p30、p31四个引脚为控制信号引脚。

单片机包括复位电路和晶振电路，参考图2a所示，复位电路用于单片机复位操作，可使单片机处于初始状态，复位电路采用按键复位电路，包括按键k1、电阻r6和电容c3；按键k1的两端分别与电容c3的正负极连接；电阻r6的一端连接在电容c3的一端，电阻r6的另一端接地；电容c3的另一端与外接电压输出端连接。

参考图2b所示，晶振电路用于提供震荡时钟脉冲为单片机的正常工作提供时钟信号，晶振电路包括石英晶振y1、电容c4和电容c5，石英晶振y1的一端与电容c4的一端连接，石英晶振y1的另一端与电容c5的一端连接，电容c4的另一端与电容c5的另一端均接地；石英晶振y1的两端还设置有x1、x2引脚，x1、x2分别连接至单片机的反相放大器的两端连接。

参考附图3、10所示，

显示模块用于显示电源模块的实时电压值和光照强度阈值的大小，显示模块包括显示模块芯片、pnp三极管及电阻；显示模块芯片采用四位一体数码管，四位一体数码管的段引脚a、段引脚b、段引脚c、段引脚d、段引脚e、段引脚f、段引脚g及段引脚dp分别与单片机的p00-p07接口相连；pnp三极管用于四位一体数码管的驱动，第一pnp三极管q3的集电极与四位一体数码管的位选段c1连接，第一pnp三极管q3的基极与电阻r9的一端连接，电阻r9的另一端与单片机的p20接口连接；第二pnp三极管q4的集电极与四位一体数码管的位选段c2连接，第二pnp三极管q4的基极与电阻r10的一端连接，电阻r10的另一端与单片机的p21接口连接；第三pnp三极管q5的集电极与四位一体数码管的位选段c3连接，第二pnp三极管q5的基极与电阻r11的一端连接，电阻r11的另一端与单片机的p22接口连接；第四pnp三极管q6的集电极与四位一体数码管的位选段c4连接，第二pnp三极管q6的基极与电阻r12的一端连接，电阻r12的另一端与单片机的p23接口连接；第一pnp三极管q3、第二pnp三极管q4、第三pnp三极管q5及第四pnp三极管q6的发射极均与接入电源连接。

显示模块的工作原理为：系统通电后在显示模块的显示页面动态显示电源的实时电压，通过键盘模块的模式转换案件显示控制照明灯的光照强度阈值的大小。

参考附图4、11所示，热释电红外传感器p2采用hc-sr501型热释电红外传感器，热释电红外传感器p2的第一接口端g接地，热释电红外传感器p2的第二接口端o与单片机的p24接口连接，热释电红外传感器p2的第二接口端o的还与电阻r7的一端连接，电阻r7的另一端与发光二极管l1的正极连接，发光二极管l1的负极接地；热释电红外传感器p2的第三接口端v与外接电压的输出端连接。热释电红外传感器p2用于照明灯周围是否有人活动，当热释电红外传感器检测到有人活动时发光二极管l1处于常亮状态，若检测不到人活动时发光二极管l1将处于闪烁状态。

热释电红外传感器用于采集检测路灯周围是否有人为活动，当热释电红外传感器在路灯开启弱光模式下采集到周围有人为活动，系统控制路灯开启强光模式，如果热释电红外传感器没有采集到有人为活动路灯将继续开启弱光模式，同时热释电红外传感器继续进入下一轮检测过程。

参考附图5、12及13所示，光照强度传感器用于对照明灯周围环境光照强度值进行检测，光照强度传感器包括光敏电阻d2、a/d转换器u4和电阻r4；a/d转换器u4采用adc0832型a/d转换器；a/d转换器u4设置有八位串行接口；a/d转换器u4的第一串行接口cs与单片机的p10接口连接；a/d转换器u4的第二串行接口ch0与光敏电阻d2的一端连接，光敏电阻d2的另一端与外接电压的输出端连接；a/d转换器u4的第二串行接口还与电阻r4的一端连接，电阻r4的另一端接地；a/d转换器u4的第四串行接口gnd接地；a/d转换器u4的第五串行接口di、第六串行接口do均与单片机的p12接口连接；a/d转换器u4的第七串行接口clk与单片机的p11接口连接，a/d转换器u4的第八串行接口vcc与外接电压的输出端连接。

当照明灯周围环境光照强度值的变化时，光敏电阻d2的阻值发生变化，a/d转换器u4将光敏电阻d2产生的电阻模拟信号转化为数字信号传输给单片机。

光照传感器的工作原理为：光照传感器采集照明灯周围环境的光照强度，经模数转换后，传输至单片机并与控制照明灯光照强度阈值进行比较；当采集到的光照强度值大于光照强度阈值时，照明灯关闭或不开启，当采集到的光照强度值小于光照强度阈值时，照明灯开启弱光模式。

a/d转换器的工作原理为：首先对a/d转换器进行初始化，然后输入光照强度模拟信号，启动模数转换，完成转换后停止，并将转换后的数字信号传输至单片机。

参考附图6、14所示，灯光检测模块包括光敏电阻d1、电压比较器、滑动变阻器、保护电阻r1、保护电阻r5及电阻r3；电压比较器的型号为lm393an；保护电阻r1的一端与外接电压的输出端连接，保护电阻r1的另一端与滑动变阻器的电阻丝第一端连接，滑动变阻器的电阻丝第二端接地，滑动变阻器的滑动端与电压比较器的正向输入端连接；光敏电阻d1的正极与外接电压的输出端连接，光敏电阻d1的负极与电压比较器的反向输入端连接，光敏电阻d1的负极还与保护电阻r5的一端连接，保护电阻r5的另一端接地；电压比较器的正电源引脚与外接电压的输出端连接，电压比较器的负电源引脚接地；电阻r3的一端与电压比较器的正电源引脚连接，另一端与电压比较器的输出端连接；电压比较器的输出端与单片机的p13接口连接。

照明控制系统工作后，电压比较器会对光敏电阻d1的电压和滑动变阻器的电压进行比较，若照明灯头出现故障，光敏电阻d1的阻值会增大其两端电压就会降低，一旦电压比较器正负两端出现电压差，系统就会认定路灯出现故障；灯光检测模块检测到照明灯的亮度不足或者不亮时，系统会立即启动报警模块发出警报。

参考附图7、15所示，键盘模块包括模式选择键k2、增大光照强度设置键k3和减小光照强度设置键；模式选择键k2的一端与单片机的p35接口连接，模式选择键k2的另一端接地；增大光照强度设置键k3的一端与单片机的p36接口连接，增大光照强度设置键k3的另一端接地；减小光照强度设置键k4的一端与单片机的p37接口连接，减小光照强度设置键k4的另一端接地；模式选择键用于切换显示模块的显示电源模块电压值或光照强度阈值，增大光照强度设置键k3用于增大光照强度阈值，减小光照强度设置键k4用于减小光照强度阈值。

设置控制照明灯光照强度阈值时，首先，按下模式转关按键k2切换至光照强度阈值设定模式；然后，如果按下增大光照强度按键k3时，控制照明灯的光照强度阈值增大；否则，按下减小光照强度按键k4，控制照明灯的光照强度阈值减小，设置完成后返回即可。

参考附图8、16所示，报警模块包括蜂鸣器ls1、pnp三极管q2及电阻r8，蜂鸣器ls1的一端与外接电压的输出端连接，蜂鸣器ls1的另一端与pnp三极管q2的发射极连接，pnp三极管q2的集电极与外接电压的输出端连接，pnp三极管q2的基极与电阻r8的一端连接，电阻r8的另一端与单片机的p16接口连接。报警用于提醒工作人员路灯灯头出现了故障，当灯光检测模块检测到照明灯出现故障或照明灯亮度小于控制照明灯的光照强度阈值时蜂鸣器发音，提醒工作人员前来维护；当灯光检测系统检测不到路灯故障时蜂鸣器不发声。

参考附图9所示，电源模块可为系统提供稳定电压，电源模块包括太阳能电池p1、蓄电池bt1、充放电控制器u2、dc-dc升压芯片u1、电容器c1和电容器c2；充放电控制器u2的型号为tp4056；

太阳能电池p1的正极与充放电控制器u2的输入电压正输入端连接，充放电控制器u2的输入电压的负输入端接地；充放电控制器u2的芯片始能输入端与dc-dc升压芯片u1的输入电压正输入端连接；充放电控制器u2的电池正连接端连接蓄电池bt1的一端，蓄电池bt1的另一端接地；充放电控制器u2的电池负连接端及芯片始能的输出端均接地。

dc-dc升压芯片u1的输入电压的输出端及接地端均接地，dc-dc升压芯片u1的输出电压端分别连接单片机的供电端和照明灯的供电端连接；dc-dc升压芯片u1的输出电压端还与电容器c1的正极和电容器c2的正极连接，电容器c1的负极和电容器c2的负极均接地。

太阳能电池p1产生的直流电经过充放电控制器u2后会稳定的输入给蓄电池bt1，dc-dc升压芯片u1再将蓄电池bt1中的电压以+5v的形式提供给单片机和照明灯。

本发明还提供了基于上述智能照明控制系统的一种智能照明系统的控制方法；

参考附图17所示，本发明一种智能照明系统的控制方法，包括以下步骤：

1)首先对系统进行初始化操作；

2)采用键盘模块设置控制照明灯的光照强度阈值；

设置控制照明灯光照强度阈值时，首先，按下模式转关按键k2切换至光照强度阈值设定模式；然后，如果按下增大光照强度按键k3时，控制照明灯的光照强度阈值增大；否则，按下减小光照强度按键k4，控制照明灯的光照强度阈值减小，设置完成后返回即可；

3)采集照明灯外界周围光照强度，并将采集到的光照强度与步骤2)中的阈值进行比对；当采集到的光照强度值大于步骤2)中的阈值时，照明灯关闭或不开启，当采集到的光照强度值小于步骤2)中的阈值时，照明灯开启弱光模式；

步骤3)中采用光照传感器采集照明灯周围环境的光照强度，经a/d转换器的模数转换后，传输至单片机并与控制照明灯光照强度阈值进行比较；当采集到的光照强度值大于光照强度阈值时，照明灯关闭或不开启，当采集到的光照强度值小于光照强度阈值时，照明灯开启弱光模式；

4)在照明灯开启弱光模式下，采集照明灯周围人为活动；当热释电红外线传感器检测到照明灯周围有人通过时，照明灯灯开启强光模式；当热释电红外线传感器检测到照明灯周围人无为活动时，照明灯开启弱光模式；

步骤4)中采用热释电红外传感器采集路灯周围是否有人为活动，并将采集到的信息传输至控制系统的单片机，当热释电红外传感器在路灯开启弱光模式下采集到周围有人为活动，系统控制路灯开启强光模式，如果热释电红外传感器没有采集到有人为活动路灯将继续开启弱光模式，同时热释电红外传感器继续进入下一轮检测过程。