LED灯调光系统设计

信息记录材料２　０１　８年２月第１　９卷第２期　ＬＥＤ灯调光系统设计　王丽霞，柴海莉，王久和　（北京信息科技大学信控中心　北京　海淀　１　０　０１　９　２）　【摘要】本文设计的ＬＢＤ灯自动调光系统以ＴＩ公司的ＭＰＳ４３０单片机作为控制器的主控芯片，结合光敏电阻以及人体　红外热释电传感器ＨＣ－ＳＲ５０１，来检测环境外界光强和人体活动。采用了单片机的ＰＷＭ控制方式实现ＬＥＤ灯亮度的调节设计，　在硬件系统的基础上，再配上相应的软件，经过调试，验证了方案的正确性。该ＬＥＤ灯自动调光系统具备实用意义。　【关键词】自动调光；单片机；传感器　【中图分类号】ＴＭ９２３．３４　【文献标识码】Ａ　【文章编号】１００９－５６２４（２０１８）０２－００８２—０３　１引言　展的冷光源，具有节能、环保、使用寿命长等其它传统光　随着人们日益增长的美好生活需要，用电负荷的增加，　源无法比拟的优点，代表着未来照明技术的发展方向。　能源问题日益显现。ＬＥＤ（发光二极管）作为一种新型发　本设计自动调光系统以ＴＩ公司的ＭＰ￥４３０单片机作　控制开关设计工作时，仅需采用以上三种无线技术中的一　种便可达到良好的开关控制效果。　３应用无线通讯技术　在对家用电器进行无线控制时，考虑实际性的应用情况，　人们家中往往会有多个灯具，因此与电视不同，灯具控制无　法采取一对一的控制方式，最好是一个遥控器能够同时管理　多个家用电器设备。在人们的日常生活当中有着大量的学习　型遥控器，也被称之为拷贝式遥控器，其具备有十分强大的　学习能力，通过自动对码便可直接实现对电器的控制，无需　额外进行编码。同时这一种控制器还能够和其他遥控器同时　发挥作用。但即使如此多种不同类型的家用电器设备还是无　法采用同一个遥控器进行控制，实用性仍有待进一步的提升。　因而，便可将目光转向几乎人人都拥有的手机设备上，仅需　通过手机发出无线信号，接收设备便可获取到相应的信号，　并同时输出与初始值完全不同的电平，由此再带动接触器便　可实现对家用电器的开关控制。　当前在家用无线通信网络中应用较为普遍的主要是以　蓝牙与ｗｉｆｉ为主，且ｗｉｆｉ的传输信号强度更大，且更加　稳定，因此实用性更强。然而通过实践验证后表明，ｗｉｆｉ　在连接网络后，要想与另一个往往进行连接便需先退出当　前所连接的ｗｉ　ｆｉ，因此在实际应用时较为繁琐。而若是　采用蓝牙连接方式，便可达到多点控制的效果，能够同时　对多种不同类型的家用电器同时进行控制，在实际应用过　程中相对更加便捷，权衡不同无线连接方式的优缺点，最　终在本次研究中选用了蓝牙通讯技术。　４系统设计与功能模块测试　通过实践研究表明手机当中的蓝牙信息传输模块是通过　蓝牙芯片板子所实现的。目前市面上所销售的这一种芯片类　型多种多样，生产厂家的资质水平也参差不齐。蓝牙模块依　据功能性的不同可被分为主机模块、从机模块以及一体化模　块三种。其中第一种模块仅可被用作从机模块间的相互连通，　多用于设置方面；而第二种模块则是与主机模块亦或是电脑　主机的蓝牙适配器、收集中的蓝牙通讯部分，多用于通讯方　面。对模块的应用具体可采取以下几种方法：　（１）输出状态，长时间保持高电平代表数据链路已　８２　实现连通。可通过连接单片机开关部件来检查蓝牙工作状　态。此种方式并非必须予以连接。　（２）电源接口，采用５ｖ连接方式。　（３）了解电源负极。　（４）数据输出接口，应当和单片机数据发送端相连接，　通常单片机的开关端名称显示为ＲＸ。　（５）数据接收接口，需同单片机数据发送接口相连接，　通常单片机开关控制名称显示为Ｔｘ。　（６）主模块清除配对功能管脚，通常情况下单片机的　某一项开关控制点会输出一项不超过５０Ｏｒｅｓ的低电平，之　后再上拉输出高电平，确保将蓝牙配对信息予以及时清除。　利用ｋｅｉｌ　ｕ　Ｖｉｓｉｏｎ３软件实施编译处理，所生成出　的．ｈｅｘ文件可利用ＳＴＣ—ＩＳＰ—Ｖ４８３．ｅｘｅ程序下载。鉴于单　片机开发板可同时供应两处继电器，因而在接线时相对较　为简便，仅需将开路一端和单片机内的端口进行连接处理，　启动控制按钮，接触器便会做出相应控制动作。　５结语　总而言之，受到当前物联网技术的快速化发展与大规　模应用的影响，同时也为家电系统的智能化控制提供了必　要的技术性保障支持，智能家居应用前景十分广阔。人们　可通过无线通信设备来实现对日常生活当中各种家用生活　电器的远程控制，为人们的日常生活带来更大的便利性。　本文主要就通过对设计思路的分析，无线通讯设备的选取　与应用以及系统设计与功能模块测试等内容展开了具体研　究，希望能够为相关的研究人员提供一些有价值的参考。　【参考文献】　［１】侯树卫，李斌，谢春雷，等．基于智能视线感知和物联网的　家电控制［Ｊ］．电子技术，２０１３，（６）．　【２］李钦泉．物联网智能家电控制开关设计探析［Ｊ］．电脑知识　与技术，２Ｏ１７，１３（１９）．　［３］付蔚，陈刚，王平，等．智能家居６ＬｏＷＰＡＮ家电控制系统研　究［Ｊ］．自动化仪表，２０１　３，３４（１２）．　［４】付蔚，敬章浩，罗志勇，等．基于分时电价的智能家电控制　方案［Ｊ］．电网技术，２０ｌ５，３９（３）．　．｝己　材塑２　０１　８年２月一苎　！查簦　为控制器的主控芯片，结合光敏电阻以及人体红外热释　堕　ｊ亘重　电传感器ＨＣ—ＳＲ５０１，来检测环境外界光强和人体活动，　实现对ＬＥＤ灯光的自动调光控制，这将大大的减少电能　消耗。　２　ＬＥＤ调光系统的硬件构成　本系统主要由六大电路构成，硬件结构如图１。　图２　ＨＣ－ＳＲ５０１传感器电路原理图　２．４　ＬＥＤ灯驱动电路　本文采用高亮白光ＬＥＤ灯进行调光控制。高亮ＬＥＤ灯　图ｌ硬件结构图　２．１系统主控电路　本系统的主控模块采用Ｔ　Ｉ公司的ＭＰＳ４３０单片机作为　控制器的主控芯片。该单芯片超低功耗，电源电压采用１．８　～３．６Ｖ，ＭＰＳ４３０是１６位的单片机，有强大的处理能力，　含有丰富的片上系统，及方便高效的开发环境。　由于ＭＰＳ４３０单片机自身拥有丰富的资料，所以其最　小系统不需过多的配置，只需配置复位电路，晶振电路和　程序下载口即可。　２．２系统供电电路　该控制系统的电源部分主要由５Ｖ的数字电源和１２Ｖ　的ＬＥＤ灯的驱动电源。通过双输出的变压器将幅值为２２０Ｖ　的交流电转变成幅值１５Ｖ的交流电，再通过整流桥转变　成１７Ｖ左右的直流电，但是该直流电的波动，经过滤波　和Ｌ７８１２稳压之后，让电压稳定在１２Ｖ，但是双路输出都　为１２Ｖ，而单片机最小系统所需要的电源在１．８～３．６Ｖ左　右，因此其中一路还需要经过Ｌ７８０５稳压芯片将电压稳定　在５ｖ，再在５ｖ基础上通过Ｌ１１１７稳压芯片将电压再次稳　压到３．３Ｖ，作为单片机最小系统的数字电源。　２．３数据采集电路　室内的环境光和人体存在与否是系统的主要输入参　数，因此室内的环境光和人体存在成为系统数据采集的主　要对象。　（１）环境光采集电路　光敏电阻又称光导管，常用的制作材料为硫化镉。这　些制作材料具有在特定波长的光照射下，其阻值迅速减小　的特性。　自然光或者某一安装环境下的光强采集电路的原理图　如图２。电路比较简单，由电源接一个５ＫＱ的电阻后与光　敏电阻串联后接地，光敏电阻上的电压随着光强度不同在　变换，这个电压送入单片机的Ａ／Ｄ进行采样。　（２）人体存在信号采集电路　人体存在信号的采集电路采用了逻辑电平输出的Ｈｃ—　ＳＲ５０１型号的人体红外感应模块构成。　当有人进入其感应范围则输入高电平，人离开感应范　围则自动延时关闭高电平。输出低电平。热释电红外传感　器能将检测到的人发射的红外线转换成电信号输出。如果　单片机接收到传感器输出的是高电平，则认为有人体存在。　其电路原理图如图２。　一般导通电压约为３．ＯＶ～４．３Ｖ，它的核心是ＰＮ结，其特　性和普通二极管一样。当加载在ＬＥＤ灯两端的电压小于导　通电压，此时ＬＥＤ灯几乎没有电流通过，ＬＥＤ灯不会点亮。　而当加载在ＬＥＤ灯两端的电压达到导通电压，ＬＥＤ灯导通　后。如图３的驱动电路，用三极管作为控制开关来控制主　回路的通断。当控制极为高电平，则灯亮，反之则灭。　图３　ＬＥＤ灯驱动电路　３系统软件设计　在本系统的软件设计过程中，总体设计采用自上至下　的设计思想，各个小模块分别进行设计和编程。　本控制系统软件模块主要包括：系统死循环主程序、　信号采集模块、无线通信模块、ＰＷＭ调光驱动模块。　常用的ＬＥＤ灯调光方式是ＰＷＭ调光，这种方式是通　过改变流过ＬＥＤ的电流时间和关断时间的比而改变其亮　度。流过ＬＥＤ灯的电流是恒定的，而在关断时流过ＬＥＤ灯　的电流是零。ＰＷＭ调光是通过以人眼察觉不到的频率快速　开关ＬＥＤ灯，为了人眼察觉不到，这个频率应该不小于　ｌＯＯＨｚ。同时Ｐｉｅｄ调光有利于ＬＥＤ灯散热。　在ＬＥＤ灯的驱动电路中，灯的亮灭实际上是单片机给　出的方波来控制的，单片机发出ＰＷＭ波之后，高电平时，　三极管导通，使得ＬＥＤ灯点亮。低电平时段内为熄灭状态。　当占空比Ｄ不同时，在一个周期内灯亮的时常不一样，也　就是说灯发出的光的总量是较多的，光强自然也就越高。　也可以理解为占空比越高，施加在ＬＥＤ灯两端的平均电压　也就越大，因此亮度越高。　４结语　本文设计是以Ｒ８Ｃ／２５单片机为主控电路的控制芯片，　通过与相关电路的结合，实现对ＬＥＤ及日光灯的调光控制。　系统自动调光软件程序的实现采用分块模式去编写，将不　必要的延时程序减少到最少，使系统的运行效率大大提高。　系统的硬件及软件设计完成后进行了联合调试，调试结果　表明系统可以完成预期目标进行自动调光。　随　堡皇　垂　箜　！查　对信息与计算科学专业的认识与探讨　戚智恒　（河南省郑州外国语学校　河南　郑州４　５　０　０　０　０）　【摘要】为了满足社会的需求，跟进时代发展的步伐，很多院校都相继开设了信息与计算科学专业　但如何定位该专业，　突出办学宗旨，呈现办学特色，设定人才培养的基本方向等，成为了该专业在发展过程中不得不解决的问题。　【关键词】计算机；信息；发展；特色　【中图分类号】ＴＰ３—４；Ｇ６４２　【文献标识码】Ａ　【文章编号】１００９—５６２４（２０１８）０２－００８４—０２　１引言　高，同时也要注意学生的多样化发展，因为每个学生的兴　随着世界经济的不断发展，经济发展的方式也在悄然　变化，从蒸汽时代到电气时代，如今跨入新世纪的信息时　代，科学技术的发展借助计算机信息技术有如虎添翼之助，　所以为了顺应信息技术发展的时代潮流，我国于上个世纪　末期成立了信息与计算机科学这一专业学科，然而这个专　业在我国的建立也成就了数学专业的繁华，但是由于这个　职业当时是处于一个比较初级的阶段，应该怎么教，怎么　设置课程、培养学生往那一方面来发展、毕业之后的就业　问题都成了一系列的难题。经过这些年的发展和不断探索，　我国高校摸索出了一系列的理论，这里做简要的阐述。　２关于计算机专业的基础课程教学　这门专业的主要课程围绕计算机应用技术，计算机基　础知识，以及与计算机相关　Ｊ基础知识课程和编程语言等，　从这三方面展开进行教学，这门课程要求学生具备良好的　数学基础和逻辑思维能力，在掌握专业的知识之后能够运　用于实际解决问题。　信息与计算机科学专业的定位在于培养新型专业人　才，面向世纪发展需要高科技人才，而这门专业就建立在　这个理念之上。首先就是要坚实学生的数学基础，然后再　从专业方面下手，后期增加专业课程，达到培养专业人才　的目的。　趣可能不同，即便是同一个专业，也会有不同的细分领域，　所以在大的专业背景下，应该允许学生进行多样化的自由　选择发展。　３．１．３重视基础能力，放宽纳入条件的原则　每个专　３计算机专业应该具备的特色　开设这门专业必须要有属于自己的定位和相关的特色　才能够让学生在今后市场的竞争上获取自己的优势，所以　要有课程开设的基本原则，培养要求和专业的发展方向　３．１关于计算机信息科学特色专业课程的基本原则　３．１．１计算机课程的专业优化组合　信息与计算机科　学专业与数学应用息息相关，所以要重视数学基础，要正　确处理数学数学专业和专业课程之间的关系，要将二者的　课程设置和内容上的安排进行优化处理，做到公共数学为　专业课程服务。构建学生能够将数学课程和专业课程有机　结合的知识掌握和能力培养体系。　３．１．２注重多样和统一在专业中的有机结合　信息与　计算机科学专业不仅要注重学生的专业基础和水平的提　业的开设必须要和各个院校的实际情况相结合，因地制宜，　与院校未来发展战略基本吻合，将这个专业纳入到院校整　体发展规划当中，使得专业能够促进院校专业合理化发展。　３．１．４将基础理论与实践应用有机结合　信息与计算　机科学这门专业十分注重与实践的相互结合，因为这门专　业的专业性非常强，几乎就是面向实践而开设的，所以在　平时的学习当中，各个院校应该注意这一点，将系统的的　理论知识学习与实际训练相结合，深化学习模式的改革，　从而提高学生学习效率和提升课堂的整体质量。　３．２专业培养要求　每个专业设置的时候都应该具备自己的培养要求，而　信息与计算机科学专业要求有一下几个方面：首先就是要　有良好的数学基础掌握能力，其次就是要能够识别计算机　基础知识中对于现实生活的应用，能够将编程语言与问题　解决相结合，能够将计算机专业知识融合到实际方案的解　决中。同时还能够运用各个数据库进行相关资料韵查询护　着文献的检索等等，信息与计算机科学专业还可以选择要　求学生能够进行相关的学术研究。　３．３专业发展方向　当前经济的发展模式是信息经济，信息经济从本质上　来说就是知识经济，当前拥有知识的运用能力就是人　的　象征，所以无论是在教育界、学术界还是在社会其他的领　域都非常需要新型的专业化人才来为各个行业注入新鲜的　血液。所以信息与计算机科学专业具有非常广阔的应用前　景和就业前景。　４信息与计算机科学专业人才的培养方向　４．１信息产业类型的人才　信息与计算机科学专业培养的人才就是信息产业类型　的人才，因为这是一门面向实践的专业，所以从实践当中　来，再到实践当中去才能够更好的发展实践。这类人才必　【参考文献】　［１］瑞萨科技．Ｒ８Ｃ１２４群、Ｒ８Ｃ１２５硬件手册［Ｊ］．瑞萨科技，　２００９．０９：１．　统的研究与设计［Ｊ】．照明工程学报，２　０１１，２　２（４）：７１—　７　８．　［３】李渊，李宝营，穆艳．ＬＥＤ可调光自动控制系统设计…．液　晶与显示，２０１１，２６（１）：９６－９９．　【２】张波等，曹丰丈，汪义旺．ＬＥＤ路灯驱动及职能调光系　Ｒ