一种自调节亮度轿厢照明电路的制作方法

本实用新型涉及照明技术领域，具体为一种自调节亮度轿厢照明电路。

背景技术：

目前，市场上使用的照明系统多以白炽灯、荧光灯作为光源，普遍存在效率低、高能耗、不易调光，照明系统功能较为单一，缺少亮度调节，实时显示等功能，无法适应现代市场的需求，为解决当前问题，本实用新型设计了以AT89C51单片机为核心的多功能调光系统，可实现对LED照明系统的PWM调光控制，在高效节能的同时，为乘客使用提供了极大的方便。根据有关部门的统计，火车照明系统的耗电量占据火车总用电量偏高，因此提高照明系统的节能性，对于促进整个铁路轨道交通的可持续发展具有不可忽视的重要作用，节能减排是本世纪最为热门的话题，许多高耗能的产品渐渐的被淘汰，取而代之都是节能、环保、高效的高新科技产品；目前，在灯制品的工业产品中应用最为广泛，我们熟悉的节能灯、LED灯都发挥着巨大的作用。其中LED作为第四代照明产品；它具有发光效率高、能耗低、寿命长、响应快、无频闪、不含汞、无污染和控制灵活等特点；为了推进可持续发展和节能减排进程，推广LED灯具应用，提高了电能的利用率，节约了电能，同时便于调节灯的亮度，因此需一种自调节亮度轿厢照明电路。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种自调节亮度轿厢照明电路，具有电能利用率高，延长了灯具寿命，改善了工作环境，提高了工作效率，节约了电力成本和管理费用的优点，解决了现有技术中高能耗，不易调光，照明系统功能较为单一，缺少亮度调节级实时显示等功能的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种自调节亮度轿厢照明电路，包括稳压电源模块电路、显示模块电路、按键模块硬件电路、蜂鸣器模块电路、模数转换模块电路、光敏电阻传感器电路、蓝牙模块电路和LED驱动电路，所述稳压电源模块电路与显示模块电路、按键模块硬件电路、蜂鸣器模块电路、模数转换模块电路、光敏电阻传感器电路、蓝牙模块电路和LED驱动电路均电连接，蜂鸣器模块电路电连接单片机U5，按键模块硬件电路、蜂鸣器模块电路、模数转换模块电路、光敏电阻传感器电路、蓝牙模块电路和LED驱动电路均与单片机U5电连接。

优选的，所述稳压电源模块电路包括芯片U1，芯片U1的引脚1串接电源端VCC，电源端VCC的输出端并接电容C9接地，芯片U1的引脚5串接电容C10和电容C12与芯片U1的引脚4电连接，芯片U1的引脚3并接电容C10的输入端，电容C10的输入端并接电容C9的输出端，芯片U1的引脚2接二极管D13与电容C10的输入端并接，芯片U1的引脚4接电阻R15与电容C10的输入端并接，电阻R15的输入端接电阻R19和电阻R12与电容C10的输出端并接，电阻R15的输入端接电阻R19，二极管D13的输出端并接稳压集成电路LM1接电源输出端Vout。

优选的，所述显示模块电路包括晶显示模块液U2，液晶显示模块U2的引脚1接地，液晶显示模块U2的引脚2接电源端VCC，电源端VCC的输出端接电阻R16接地，液晶显示模块U2的引脚3接电阻R16，液晶显示模块U2的引脚19接电源端，液晶显示模块U2的引脚20接地。

优选的，所述按键模块硬件电路包括开关S1、开关S2、开关S3和开关S4，开关S1、开关S2、开关S3和开关S4的输出端均接地。

优选的，所述蜂鸣器模块电路包括蜂鸣器U3，蜂鸣器U3的输出端接地，蜂鸣器U3的输入端接三极管Q1的发射极，三极管Q1的基极串接电阻R13接单片机U4的引脚23，三极管Q1的集电极串接电阻R14接单片机U4的引脚40，单片机U4的引脚(32-39)与芯片U1的引脚(14-7)依次电连接，开关(S1-S4)的输出端依次与单片机U4的引脚(8-5)电连接。

优选的，所述模数转换模块电路包括芯片ADC0832、人体热释电传感器D3和光敏电阻传感器R6，芯片ADC0832的引脚1接单片机U4的引脚3，芯片ADC0832的引脚2接人体热释电传感器D3的引脚2，人体热释电传感器D3的引脚3接地，人体热释电传感器D3的引脚1串接电容C3接单片机U4的引脚10，单片机U4的引脚10的输入端接开关S6与电容C3的输出端并接，开关S6的输入端接电源端VCC，芯片ADC0832的引脚3接光敏电阻传感器R6的引脚1，光敏电阻传感器R6的引脚3接地，光敏电阻传感器R6的引脚4接电源端VCC，芯片ADC0832的引脚4接地，芯片ADC0832的引脚8接电源端VCC，芯片ADC0832的引脚7接单片机U4的引脚2，芯片ADC0832的引脚6接单片机U4的引脚1，芯片ADC0832的引脚5并接单片机U4的引脚1。

优选的，所述光敏电阻传感器电路包括差分放大器U5，差分放大器U5的引脚4接输出端子D0，差分放大器U5的引脚1串接电阻R4和电阻R5接差分放大器U5的引脚4，电阻R5的输入端并接发光二极管D2和电阻R6与电阻R5的输出端电连接，电阻R4的输出端并接电容C1接地，电容C1的输入端接发光二极管D1和电阻R1与电容C1的输出端并接，发光二极管D1的输入端接滑动变阻器R2接地，滑动变阻器R2接差分放大器U5的引脚2，电阻R4的输入端接光敏电阻R3与滑动变阻器R2的输入端并接，差分放大器U5的引脚3接滑动变阻器R2的输入端，光敏电阻R3的输入端并接电容C2接差分放大器U5的引脚3，光敏电阻R3的输入端接输入端子A0，差分放大器U5的引脚5接电源端VCC。

优选的，所述蓝牙模块电路包括芯片U6，芯片U6的引脚12接电阻R18接地，阻R18的输入端接开关S5接电源端V3.3V，芯片U6的引脚9串接电阻R20和LED灯接地，芯片U6的引脚13接继电器J1的引脚4，芯片U6的引脚14接继电器J1的引脚5，J1的引脚3接地，J1的引脚2接电源端VCC，J1的引脚1串接电阻R21接芯片U7的引脚3，芯片U7的引脚1接二极管D4接电源端VCC，二极管D4的输出端接电阻R22与电阻R21的输出端并接，芯片U7的引脚2接电容C4与二极管D4的输出端并接，电容C4的输出端接电容C5与芯片U7的引脚1并接，芯片U7的引脚4接电源端VCC，电源端VCC的输出端接电容C7与芯片U7的引脚5电连接，电容C7的输出端接电容C6与芯片U7的引脚4并接。

优选的，所述LED驱动电路包括驱动芯片PT4115，驱动芯片PT4115的引脚3接单片机U4的引脚21，驱动芯片PT4115的引脚1串接稳压集成电路LM2、发光二极管D8和电阻R17接单片机U4的引脚40，电阻R17的输入端并接驱动芯片PT4115的引脚5，电阻R17的输出端并接驱动芯片PT4115的引脚4，稳压集成电路LM2的输出端接二极管D6与驱动芯片PT4115的引脚5并接，驱动芯片PT4115的引脚2接地，驱动芯片PT4115的引脚2串接电容C11接电源端VCC，电源端VCC的输出端接电阻R17的输入端。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果如下：

本自调节亮度轿厢照明电路以单片机U4为控制器的核心，通过按键模块硬件电路、模数转换模块电路、显示模块电路、LED驱动电路、光敏电阻传感器电路和蓝牙模块电路的共同作用控制火车轿厢LED照明系统，按键模块硬件电路和光敏电阻传感器电路共同决定照明系统工作方式，显示模块电路实时显示传感器检测到的模拟量和数字量以及当前工作模式，LED驱动电路通过输入的PWM波调节火车轿厢LED灯的照明亮度，通过蓝牙模块电路和手机app可以实现对火车轿厢LED照明系统的远程控制，芯片U1将输入的电压经过调整电位器输出5V的电压为LED驱动系统提供电源，降压模块输出接单片机，为单片机和其他模块供电系统以单片机为主控制，实现LED灯的亮度调节，基于该自调节亮度轿厢照明电路有效地提高电能利用率，保证了室内灯的光强适度性，提高人们的生活质量，能够在为人们提供足够的照明亮度的同时，为人们创造了一个舒适的视觉环境，有效减少了光污染，并且能在一定程度上延长了灯具寿命，改善了工作环境，提高了工作效率，有效节约了电力成本和管理费用。

附图说明

图1为本实用新型的整体电路图；

图2为本实用新型的稳压电源模块电路图；

图3为本实用新型的显示模块电路图；

图4为本实用新型的按键模块硬件电路图；

图5为本实用新型的蜂鸣器模块电路图；

图6为本实用新型的模数转换模块电路图；

图7为本实用新型的光敏电阻传感器电路图；

图8为本实用新型的蓝牙模块电路图；

图9为本实用新型的LED驱动电路图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1-9，一种自调节亮度轿厢照明电路，包括稳压电源模块电路、显示模块电路、按键模块硬件电路、蜂鸣器模块电路、模数转换模块电路、光敏电阻传感器电路、蓝牙模块电路和LED驱动电路，稳压电源模块电路与显示模块电路、按键模块硬件电路、蜂鸣器模块电路、模数转换模块电路、光敏电阻传感器电路、蓝牙模块电路和LED驱动电路均电连接，蜂鸣器模块电路电连接单片机U5，按键模块硬件电路、蜂鸣器模块电路、模数转换模块电路、光敏电阻传感器电路、蓝牙模块电路和LED驱动电路均与单片机U5电连接；稳压电源模块电路包括芯片U1，芯片U1的引脚1串接电源端VCC，电源端VCC的输出端并接电容C9接地，芯片U1的引脚5串接电容C10和电容C12与芯片U1的引脚4电连接，芯片U1的引脚3并接电容C10的输入端，电容C10的输入端并接电容C9的输出端，芯片U1的引脚2接二极管D13与电容C10的输入端并接，芯片U1的引脚4接电阻R15与电容C10的输入端并接，电阻R15的输入端接电阻R19和电阻R12与电容C10的输出端并接，电阻R15的输入端接电阻R19，二极管D13的输出端并接稳压集成电路LM1接电源输出端Vout；显示模块电路包括液晶显示模块U2，液晶显示模块U2的引脚1接地，液晶显示模块U2的引脚2接电源端VCC，电源端VCC的输出端接电阻R16接地，液晶显示模块U2的引脚3接电阻R16，液晶显示模块U2的引脚19接电源端，液晶显示模块U2的引脚20接地；按键模块硬件电路包括开关S1、开关S2、开关S3和开关S4，开关S1、开关S2、开关S3和开关S4的输出端均接地；蜂鸣器模块电路包括蜂鸣器U3，蜂鸣器U3的输出端接地，蜂鸣器U3的输入端接三极管Q1的发射极，三极管Q1的基极串接电阻R13接单片机U4的引脚23，三极管Q1的集电极串接电阻R14接单片机U4的引脚40，单片机U4的引脚(32-39)与芯片U1的引脚(14-7)依次电连接，开关(S1-S4)的输出端依次与单片机U4的引脚(8-5)电连接；模数转换模块电路包括芯片ADC0832、人体热释电传感器D3和光敏电阻传感器R6，芯片ADC0832的引脚1接单片机U4的引脚3，芯片ADC0832的引脚2接人体热释电传感器D3的引脚2，人体热释电传感器D3的引脚3接地，人体热释电传感器D3的引脚1串接电容C3接单片机U4的引脚10，单片机U4的引脚10的输入端接开关S6与电容C3的输出端并接，开关S6的输入端接电源端VCC，芯片ADC0832的引脚3接光敏电阻传感器R6的引脚1，光敏电阻传感器R6的引脚3接地，光敏电阻传感器R6的引脚4接电源端VCC，芯片ADC0832的引脚4接地，芯片ADC0832的引脚8接电源端VCC，芯片ADC0832的引脚7接单片机U4的引脚2，芯片ADC0832的引脚6接单片机U4的引脚1，芯片ADC0832的引脚5并接单片机U4的引脚1；光敏电阻传感器电路包括差分放大器U5，差分放大器U5的引脚4接输出端子D0，差分放大器U5的引脚1串接电阻R4和电阻R5接差分放大器U5的引脚4，电阻R5的输入端并接发光二极管D2和电阻R6与电阻R5的输出端电连接，电阻R4的输出端并接电容C1接地，电容C1的输入端接发光二极管D1和电阻R1与电容C1的输出端并接，发光二极管D1的输入端接滑动变阻器R2接地，滑动变阻器R2接差分放大器U5的引脚2，电阻R4的输入端接光敏电阻R3与滑动变阻器R2的输入端并接，差分放大器U5的引脚3接滑动变阻器R2的输入端，光敏电阻R3的输入端并接电容C2接差分放大器U5的引脚3，光敏电阻R3的输入端接输入端子A0，差分放大器U5的引脚5接电源端VCC；蓝牙模块电路包括芯片U6，芯片U6的引脚12接电阻R18接地，阻R18的输入端接开关S5接电源端V3.3V，芯片U6的引脚9串接电阻R20和LED灯接地，芯片U6的引脚13接继电器J1的引脚4，芯片U6的引脚14接继电器J1的引脚5，J1的引脚3接地，J1的引脚2接电源端VCC，J1的引脚1串接电阻R21接芯片U7的引脚3，芯片U7的引脚1接二极管D4接电源端VCC，二极管D4的输出端接电阻R22与电阻R21的输出端并接，芯片U7的引脚2接电容C4与二极管D4的输出端并接，电容C4的输出端接电容C5与芯片U7的引脚1并接，芯片U7的引脚4接电源端VCC，电源端VCC的输出端接电容C7与芯片U7的引脚5电连接，电容C7的输出端接电容C6与芯片U7的引脚4并接；LED驱动电路包括驱动芯片PT4115，驱动芯片PT4115的引脚3接单片机U4的引脚21，驱动芯片PT4115的引脚1串接稳压集成电路LM2、发光二极管D8和电阻R17接单片机U4的引脚40，电阻R17的输入端并接驱动芯片PT4115的引脚5，电阻R17的输出端并接驱动芯片PT4115的引脚4，稳压集成电路LM2的输出端接二极管D6与驱动芯片PT4115的引脚5并接，驱动芯片PT4115的引脚2接地，驱动芯片PT4115的引脚2串接电容C11接电源端VCC，电源端VCC的输出端接电阻R17的输入端；该自调节亮度轿厢照明电路的中的稳压电源模块电路在外部设备将220V电压转为12V直流电压后，通过芯片U1将输入的电压经过调整电位器输出5V的电压为显示模块电路、按键模块硬件电路、蜂鸣器模块电路、模数转换模块电路、光敏电阻传感器电路、蓝牙模块电路和LED驱动电路及单片机U4灯供电；显示模块电路中的液晶显示模块U2上有20个引脚，通过液晶显示模块U2显示出传感器读取的数值，实时显示工作模式；按键模块硬件电路主要用于对照明系统工作模式进行确定，开关S1代表自动模式，自动模式通过人体热释电传感器D3和光敏电阻传感器R6共同确定轿厢照明灯是否亮以及亮的程度，AD值越小，代表光线越强，则LED灯亮度则越小，反之亦然，开关S2表手动模式，开关S3代表亮度增加，开关S4代表亮度减少，在按下手动模式情况下，照明系统的工作模式不受传感器值的影响，由手动按键决定，开关S3和开关S4决定了LED灯的亮度增加和减少；蜂鸣器模块电路中三极管Q1采用8050型号，为NPN晶体三极管，在每次按下按键时，蜂鸣器U3都会报警发出响声，蜂鸣器电路起按键提示音的作用；模数转换模块电路主要有两个作用，第一：将光敏电阻传感器R6读取到的光强转化为数字量，第二：读取人体感应模块的高低电平值；光敏电阻传感器R6在进行AD转换时使用的是CH1通道，人体热释电传感器D3进行AD转换时采用的是CHO通道；光敏电阻传感器电路中包括两个传感器，分别为光敏电阻传感器R6和人体热释电传感器D3，人体热释电传感器D3为数字量传感器，通过输出高低电平判断有没有人的存在，光敏电阻传感器R6可以选择数字量，可以选择模拟量接口，本光敏电阻传感器R6采用模拟量接口，光强通过光敏电阻传感器转化为连续变化的电压值；蓝牙模块电路的芯片U6为HC-05蓝牙模块，主要用于同手机APP相关联，实现对轿厢LED照明系统的远程遥控，HC-05是一款主从一体可以设置的蓝牙芯片，具有传统蓝牙技术的功能，通信距离可达数十米，具有较强的穿透能力；HC-05蓝牙模块的接口有串口、SPI接口、USB接口三种通信方式，在基于单片机U4的火车轿厢LED照明系统中我们选用串口通信，蓝牙串口调试需要USB转TTL模块CH340的辅助，先将蓝牙模块HC-05与电脑通过CH340连接；然后通过手机APP，以手机为载体，达到发送数据控制亮度等级变化，实现LED照明系统的亮度变化，使用的方法首先是打开手机蓝牙搜索设备，再打开蓝牙助手与相关设备配对成功，就可以发送数据，而且它的数据发送模式是可以自行编辑的，这样会更加直观于自己的操作易便性；LED驱动电路采用恒流驱动，这是基于LED灯珠的电气特性决定的，LED光源采用相互串联的形式组成，每只LED灯珠的压降约3v左右，工作电流350mA.由LED正向伏安特性可以知道，当LED端电压超过其正向导通压降以后，较小的电压波动都会导致工作电流的剧烈变化，所以驱动LED应采用恒流驱动，驱动芯片PT4115是一种连续电感电流导通模式的降压恒流源芯片，能直接将直流电压转换为稳定的恒流输出，输入电压范围很宽，达到8v-30v,输出电流可以达到1.2A，同时具有过温、过压、过流、LED开路保护等多种功能。本设计通过对DIM口输入PWM波，DIM端口输入的频率范围为100HZ到20KHZ.通过DIM管脚既可以进行模拟调光，也可以进行PWM调光。通过PWM信号进行调光，LED最大平均电流由连接在VIN和CSN两端的电阻RS决定，通过在DIM管脚加入可变占空比的PWM信号可以调小输出电流进行调光。

综上所述：本自调节亮度轿厢照明电路以单片机U4为控制器的核心，通过按键模块硬件电路、模数转换模块电路、显示模块电路、LED驱动电路、光敏电阻传感器电路和蓝牙模块电路的共同作用控制火车轿厢LED照明系统，按键模块硬件电路和光敏电阻传感器电路共同决定照明系统工作方式，显示模块电路实时显示传感器检测到的模拟量和数字量以及当前工作模式，LED驱动电路通过输入的PWM波调节火车轿厢LED灯的照明亮度，通过蓝牙模块电路和手机app可以实现对火车轿厢LED照明系统的远程控制，芯片U1将输入的电压经过调整电位器输出5V的电压为LED驱动系统提供电源，降压模块输出接单片机，为单片机和其他模块供电系统以单片机为主控制，实现LED灯的亮度调节，基于该自调节亮度轿厢照明电路有效地提高电能利用率，保证了室内灯的光强适度性，提高人们的生活质量，能够在为人们提供足够的照明亮度的同时，为人们创造了一个舒适的视觉环境，有效减少了光污染，并且能在一定程度上延长了灯具寿命，改善了工作环境，提高了工作效率，有效节约了电力成本和管理费用。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。