红外控制的光耦感应灯

1、红外控制的光耦感应灯一、设计意义随着电的发明给人们提供了巨大的便利， 我们可以开动汽车， 玩游戏，最为重要的是在 黑夜里给我们带来的光。 但每当我们进入学校后就会发现引力楼和秋实楼，便会发现这两栋楼里从早到晚一直是灯火通明， 即使是晚上办公室里没有人在， 灯光依旧。这就造成了电力 的巨大浪费，于是我们便想设计一个可以根据人在不在控制灯的开关，并且能根据周围环境的亮度而改变自身灯光亮度的灯，从而达到省电以及智能的效果。二、设计思路和方案选择总方案：人在灯周围时，灯自动根据周围光照强度而改变自身亮度，外部越亮，自身越暗； 人不在时，灯保持关闭；从而达到智能，省电的效果。.如何感应人的存在？想法是人

2、不在周围，则灯自动关闭，省电。人在周围时，灯自动打开，实现智能化。我 们方案是通过红外对管发射一定距离内的红外线，根据是否有障碍物反射回红外线来判定是否有人存在。.如何根据周围环境的亮暗来自动调节灯的亮暗？想法是周围的环境越亮，灯的亮度越暗，从而达到节能省电的效果。我们方案是通过光 敏电阻对光的感应改变电阻阻值来实现自动改变灯的亮暗。.如何实现灯的亮暗调节通过单片机的PW瞰来实现buck电路的直流降压调节，实现灯两端电压的调节，从而 改变灯的亮暗程度。三、硬件设计.红外对管图1-红外对管模块LM393为电压比较器，当端口 2电压小于3 口电压时，1端口输出低电平。F2为红外线发射装置，J3为红

3、外线接收装置。当红队外管周围有人时，红外接收管就能接收到红外信号，并能根据距离的长短，调节接收管的分压，从而改变XINI的电压值，当人离红外发射器最近时，XINI电压最大为4.83V,当人离红外发射器能接收信号最远时， XINI电压最小为1.8V 。因此XINI的范围为1.84.83V,则取基准电压（R103电压）为1.8V, 当红对外管接受不到信号时XINI电压值1.8V, 1端输出高电平；当红对外管接受到信号时，XINI电压1.8V, 1端口输出低电平。.光耦l3SXT【二【U小图2-A/D转换模块FENMF 芯CjND INIKM4XLK AS 11 :WUSYDOirr/ri.Mikc

4、j、:I ii”4口口宣i.LL UhXPT2046为A/D转换模块，2、3、7、8端口为输入口，本实验使用外部输入口8,接入光敏电阻，将光敏电阻的分压值。DCLK为外部时钟信号，DOUT为串行数据输出端口，将光 耦值转化为temp输出到单片机，DIN为串行数据输入端，用于写入芯片控制字。光照最强时，光敏电阻阻值最小为270 ,光照强度最小时，光敏电阻阻值最大为 50kQo为了使光敏电阻分压范围较大，取串联的分压电阻为10KQ ,此时光敏电阻分压范围为0.164.23V,与之相对应的 AD转换输出值temp范围为3003936,亮度最大时 temp值为300。D （占空比）=b/50,通过改变

5、b值大小调节占空比，b范围为050,对应占空比为 01。b又是由temp值 线性化而来，因此得出换算公式：b=-0.0128*temp+51.22光敏电阻分压t c m p 值b4 . 1 2 V3 5 8 553 . 8 2 V3 4 1673 . 0 6 V2 5 6 4181.89V17 12290.95V8 6 040.直流斩波电路GMJ图3-直流斩波电路该芯片为XL4001e1,功能类似开关管。PWMt号由6端口输入且为低电平有效，当PW眼为低电平时芯片导通，向负载端供电。当PWM高电平时芯片关断，由于电感电流不会突变， 通过二极管续流。最终输出电压值为toff*Vi /T (tof

6、f为PWMH个周期内低电平时间，T为PW期期)，从而影响电流，调节灯的亮暗。设输出电压最小值为 3v,最大电流值为 2.5A (实际电路输出电流小于该值)此时临界 电感为：L=U0 (1-D) /(2f*I)L=3(1-0.6)/(2x4000 x2.5)=60uH为电路设置裕量，则取电感值为100uH。设电压纹波小于10%,C=Uo (1-D) /(8L* 加计2)C=3(1-0.6)/(8*10A-4 *0.1*4000A2)=937.5uF,取电容为 1000uF。实验数据测得：输出端电压 Vo/V4.084.023.973.833.713.473.21输出端电流 Io/mA8.206.

7、404.443.901.900.260.02电流在08.2mA连续变化，电压值在 2.974.08v连续变化，由于发光二极管导通电压 在3V左右，所以当 Vo3v时，负载断路，所测电压值为电容两端电压。四、软件框图及设计计数器工作方式。，设初值，的口赋值初始化a=0周国是否有人/N,灯灭判断附近是否有人读卉照强直值temp读取光照强度值,并转化为b值计舁依mp对应Mtb值范围:(T50 ,占空比D=b/EOa为中断函数执行次数图4-主程序框图计时器初始化a+50 ? .-NraMP2 口输出低电平返回中断点计数器设初值中断国数执行次数十13=0是否已循环50次J输出Y霞司期力口输出高一电产调整

8、PWM占空比图5-中断程序框图定时器初值设为：65536-5,由于硬件电路晶振为12MHz , 12分频，则可计算出中断周期为：Ti=1x12x5/(12x10A6)=5us ,每中断50次形成一个 PWM波周期，此时 PWM波周期为 Tp=Ti*50=0.25ms,频率 f=4000HZ。主程序代码：#include#includeXPT2046.h”unsigned int a, temp;float b;sbit key=P1A7;/Z红外对管的端口 /void main() (TMOD = 0 x01; /定时器工作方式 1TH0 = (65536-5) / 256; /设定时器高四位

9、初值/TL0 = (65536-5) % 256; /设定时器低四位初值/TR0 = 1;ET0 = 1;EX0 = 1; EX1 = 1;IT0 = 1; IT1 = 1;EA = 1;a = 0; /此时中断循环次数为 0while(1)if (key=1) b=50;/人不在周围，灯熄灭/else temp = Read_AD_Data(0 xE4);/ 读光耦数值，0XE4意为ad转换数据外部输入/b=-0.0128*temp+51.22;/光耦值转化为占空比参数b/);void time0() interrupt 1 TL0 = (65536-5) % 256;/定时器设初值 /TH

10、0 = (65536-5) / 256;a+;/中断循环次数加1if(a = 50) /中断循环50次，输出一个完整 PWM5期a = 0; /循环次数置0/if(a b) /判断当前占空比是否达到b对应值P2 = 0 xff;else P2= 0 x00;A/D转化程序：#includeXPT2046.h”void SPI_Start(void) / CLK = 0;CS = 1;DIN = 1;CLK = 1;CS = 0;)void SPI_Write(uchar dat)uchar i;CLK = 0;for(i=0; i 7;dat = 1;/datCLK = 0;CLK = 1;/

11、初始化SPI/把dat数据(0XE4)最高位移至最低位/ 左移一位/时钟跳变，完成一次时钟周期 uint SPI_Read(void)uint i, dat=0; /建立一个数值变量/CLK = 0;/初始化端口状态产生时钟信号/for(i=0; i12; i+) / 接收 12 位数据 /dat 0; i-);/ 延时 /CLK = 1; _nop_(); _nop_();CLK = 0;_nop_();_nop_();AD_Value=SPI_Read();CS = 1;return AD_Value;)五、实物照片及调试结果1.周围无人时，二极管不亮红外对管前方未感应到有人，红外接收指示

12、灯不亮，此时发光二级管不亮。图6-测试12.周围有人且光照强度最大，二极管发光状态图7-测试2红外对管前方感应到有人，红外接收指示灯亮，此时光照强度最大，PWM波占空比最大，输出电压小（直流斩波电路为低电平有效，低电平时电路导通）此时发光二级管亮度微 弱。3.周围有人且光照强度适中，二极管发光状态图8-测试3PWM波占空比适中,红外对管前方感应到有人，红外接收指示灯亮，此时光照强度适中, 输出电压适中，此时发光二级管亮度中等。4.周围有人且无光照，二极管发光状态图9-测试4PWM波占空比较红外对管前方感应到有人，红外接收指示灯亮，此时光照强度最小, 大，输出电压较大，此时发光二级管亮度最大。六、心得体会通过这次试验，原以为很容易实现的效果却状况连连。比如当我们用单片机生成 PWM,接通buck电