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【摘 要】本文介绍了一种以单片机为控制中心的室内LED照明系统，并且介绍了系统的硬件和软件设计流程。该系统采用P89LPC936作为控制中心，利用光敏电阻器采集的室内环境亮度信号，利用声音检测模块采集的室内声音信号，利用PWM调光技术对LED进行驱动，实验表明系统稳定可行。
【关键词】LED照明控制 光敏电阻 P89LPC936 声音传感器
一、引言
在能源危机，全球生态环境日益恶劣的情况下，节约和合理利用有效资源的形式势不可挡。随着我国城市化进程的加快，绿色、高效、环保、长寿命的LED灯逐渐走入人们的视野。LED作为一种绿色光源，体现我们新型社会的环保理念，是随着社会潮流发展趋势而来。所谓绿色光源是指具有节能、环保，使用寿命长、体积小等特点。
二、控制方案设计
系统采用的是光敏电阻传感器作为检测环境亮度的元件，声音检测模块检测室内的分贝数，传感器检测到的信号经过处理传送给单片机控制，经单片机处理后控制照明系统的开关和亮度。
三、系统硬件设计
（一）声音检测模块
设计声音检测模块电路时需要着重考虑两点：1模块应具备获得较高的灵敏度；2模块应具有一定的抗干扰能力。经过多次的实验和数据的分析，本论文所设计的声音检测模块电路采用运放LM358和灵敏度高的话筒制成检测系统，话筒检测到音频信号后，经三极管Q1放大后再经LM358进行比较放大，适当调节精密可调电位器Rp1实现声音检测的灵敏度调节。当话筒检测到一定强度的音频信号时，LM358的1脚输出高电平，DS2发光表明检测到音频信号。
（二）室内环境亮度检测模块
光敏电阻器是利用半导体的光电导效应制成的一种电阻，值随入射光的强弱而改变的电阻器。光敏电阻器对光的敏感性（即光谱特性）与人眼对可见光（0.4～0.76）μm的响应很接近，只要人眼可感受的光，都会引起它的阻值变化。其特点是当入射光强时，电阻会减小，入射光弱，电阻会增大。
LM339集成内部装有四个独立的电压比较器，该电压比较器具有失调电压小、电源电压范围宽、输出端电位可灵活方便的选用等特点。其每个比较器有两个输入端和一个输出端。用作比较电压时，任意一个输入端加一个固定电压做参考电压，另一端加一个待比较的信号电压。当“+”端电压高于“-”端时，输出端开路；反之则相当于输出端接低电平。用电容讲电源杂波滤除。光线较弱时，输入电压高于基准电压，输出高电平；光线较强时，输入电压低于基准电压，输出低电平。
（三）单片机控制模块
P89LPC936是一款周立功公司生产的低成本单片封装微控制器。P89LPC936基于高性能的处理架构，执行指令仅需2到4个时钟周期，速度是标准80C51器件的6倍。P89LPC936集成了多种系统级功能，以便极大减少元件数目和减小电路板面积，从而降低系统成本。
（四）LED驱动模块
LED 驱动电路除了要满足安全要求外，另外的基本功能应有两个方面：一是尽可能保持恒流特性，尤其在电源电压发生±15%的变动时，仍应能保持输出电流在±10%的范围内变动。二是驱动电路应保持较低的自身功耗，这样才能使LED 的系统效率保持在较高水平。
本设计采用TPS61040DBV芯片作为LED的驱动器，电路图的设计参照芯片手册的典型应用，并增加了电容滤波。
通过调光，LED的输出电流可以从0%到100%变化，PWM调光相较于传统线性调光不仅不会影响LED的光效，与此同时，由于这种方法下LED的正向导通电流一直是恒定的，LED的色度就不会像传统调光那样会变化。即PWM调光在保证精确控制LED的亮度的同时也保证LED发光的色度。
四、系统软件设计
本系统有3个功能模块：1）信号的输入模块，实现相应信号向单片机的输入；2） 信号控制模块，实现控制单元对输入信号的处理；3）信号输出模块，实现控制单元的输出，从而实现室内照明的控制。
作为控制单元的单片机，接收的信号来自两个部分，分别是声音检测信号、室内环境亮度检测信号， 单片机接收到这些信号后对此进行处理，通过输出信号对LED驱动电路进行控制，从而达到控制LED亮度的目的。软件流程图如下图所示。
五、结束语
本设计是在查阅大量的文献资料，经过多次试验的基础上，吸收先进的LED照明领域新思想、新技术，再综合考虑成本因素，提出了合理的低成本、高效率的室内LED照明系统的设计方案。经过不断的运行、测试，该设计可用于住宅、办公以及学校教室照明。
参考文献：
[1].周芳.刘美根 智能照明控制系统在电气照明节能设计中的应用2007（16）
[2]姜连祥.汪小燕 基于光强传感器TSL256X的感测系统设计2006（12）
[3].KOLLMAN R. LED的高效驱动2007（12）
[4]唐国庆 从室内照明发展趋势论LED技术提升的关键2009（03）
[5].曲振江.王立华.付圆圆照明用大功率无桥LED驱动电路研究2009（01）
[6].恒流大功率LED驱动电路设计
[7].方佩敏 .市电供电的大功率LED驱动控制器2009（03）
作者简介：
李晶 女 山西阳泉 1985年10月 ；四川工程职业技术学院 ；助教 ；研究方向：电气自动化控制。
邓琳 女 四川泸州 1981年9月 ；四川工程职业技术学院 实验师；研究方向：电气自动化控制。
张文君 女 山西太原 1986年2月；四川工程职业技术学院，助教，研究方向：智能感知与智能系统。
【关键词】LED照明控制 光敏电阻 P89LPC936 声音传感器
一、引言
在能源危机，全球生态环境日益恶劣的情况下，节约和合理利用有效资源的形式势不可挡。随着我国城市化进程的加快，绿色、高效、环保、长寿命的LED灯逐渐走入人们的视野。LED作为一种绿色光源，体现我们新型社会的环保理念，是随着社会潮流发展趋势而来。所谓绿色光源是指具有节能、环保，使用寿命长、体积小等特点。
二、控制方案设计
系统采用的是光敏电阻传感器作为检测环境亮度的元件，声音检测模块检测室内的分贝数，传感器检测到的信号经过处理传送给单片机控制，经单片机处理后控制照明系统的开关和亮度。
三、系统硬件设计
（一）声音检测模块
设计声音检测模块电路时需要着重考虑两点：1模块应具备获得较高的灵敏度；2模块应具有一定的抗干扰能力。经过多次的实验和数据的分析，本论文所设计的声音检测模块电路采用运放LM358和灵敏度高的话筒制成检测系统，话筒检测到音频信号后，经三极管Q1放大后再经LM358进行比较放大，适当调节精密可调电位器Rp1实现声音检测的灵敏度调节。当话筒检测到一定强度的音频信号时，LM358的1脚输出高电平，DS2发光表明检测到音频信号。
（二）室内环境亮度检测模块
光敏电阻器是利用半导体的光电导效应制成的一种电阻，值随入射光的强弱而改变的电阻器。光敏电阻器对光的敏感性（即光谱特性）与人眼对可见光（0.4～0.76）μm的响应很接近，只要人眼可感受的光，都会引起它的阻值变化。其特点是当入射光强时，电阻会减小，入射光弱，电阻会增大。
LM339集成内部装有四个独立的电压比较器，该电压比较器具有失调电压小、电源电压范围宽、输出端电位可灵活方便的选用等特点。其每个比较器有两个输入端和一个输出端。用作比较电压时，任意一个输入端加一个固定电压做参考电压，另一端加一个待比较的信号电压。当“+”端电压高于“-”端时，输出端开路；反之则相当于输出端接低电平。用电容讲电源杂波滤除。光线较弱时，输入电压高于基准电压，输出高电平；光线较强时，输入电压低于基准电压，输出低电平。
（三）单片机控制模块
P89LPC936是一款周立功公司生产的低成本单片封装微控制器。P89LPC936基于高性能的处理架构，执行指令仅需2到4个时钟周期，速度是标准80C51器件的6倍。P89LPC936集成了多种系统级功能，以便极大减少元件数目和减小电路板面积，从而降低系统成本。
（四）LED驱动模块
LED 驱动电路除了要满足安全要求外，另外的基本功能应有两个方面：一是尽可能保持恒流特性，尤其在电源电压发生±15%的变动时，仍应能保持输出电流在±10%的范围内变动。二是驱动电路应保持较低的自身功耗，这样才能使LED 的系统效率保持在较高水平。
本设计采用TPS61040DBV芯片作为LED的驱动器，电路图的设计参照芯片手册的典型应用，并增加了电容滤波。
通过调光，LED的输出电流可以从0%到100%变化，PWM调光相较于传统线性调光不仅不会影响LED的光效，与此同时，由于这种方法下LED的正向导通电流一直是恒定的，LED的色度就不会像传统调光那样会变化。即PWM调光在保证精确控制LED的亮度的同时也保证LED发光的色度。
四、系统软件设计
本系统有3个功能模块：1）信号的输入模块，实现相应信号向单片机的输入；2） 信号控制模块，实现控制单元对输入信号的处理；3）信号输出模块，实现控制单元的输出，从而实现室内照明的控制。
作为控制单元的单片机，接收的信号来自两个部分，分别是声音检测信号、室内环境亮度检测信号， 单片机接收到这些信号后对此进行处理，通过输出信号对LED驱动电路进行控制，从而达到控制LED亮度的目的。软件流程图如下图所示。
五、结束语
本设计是在查阅大量的文献资料，经过多次试验的基础上，吸收先进的LED照明领域新思想、新技术，再综合考虑成本因素，提出了合理的低成本、高效率的室内LED照明系统的设计方案。经过不断的运行、测试，该设计可用于住宅、办公以及学校教室照明。
参考文献：
[1].周芳.刘美根 智能照明控制系统在电气照明节能设计中的应用2007（16）
[2]姜连祥.汪小燕 基于光强传感器TSL256X的感测系统设计2006（12）
[3].KOLLMAN R. LED的高效驱动2007（12）
[4]唐国庆 从室内照明发展趋势论LED技术提升的关键2009（03）
[5].曲振江.王立华.付圆圆照明用大功率无桥LED驱动电路研究2009（01）
[6].恒流大功率LED驱动电路设计
[7].方佩敏 .市电供电的大功率LED驱动控制器2009（03）
作者简介：
李晶 女 山西阳泉 1985年10月 ；四川工程职业技术学院 ；助教 ；研究方向：电气自动化控制。
邓琳 女 四川泸州 1981年9月 ；四川工程职业技术学院 实验师；研究方向：电气自动化控制。
张文君 女 山西太原 1986年2月；四川工程职业技术学院，助教，研究方向：智能感知与智能系统。