發布日期：2022-04-22 點擊率：53
隨著經濟的快速發展，全球的能源消耗增長越來越快，伴隨而來的后果則是大量的環境被污染和生態遭到破壞，現在人們正在尋找新的節能方式。
人類消耗能源的比較重要的方面其中之一就是照明，根據我國調查，中國每年照明的用電量達到3000億度以上。如果全部的白熾燈有LED照明燈取代，可節省的用電量將達到1000億度。開發和推廣應用節能系統，成為迫在眉睫的任務。LED作為一種固態冷光源，是繼白熾燈、熒光燈、高強度放電燈之后的第四代新光源。基于單片機的LED自適應調光系統，是一種典型的綠色照明方式，與傳統照明相比，具有智能、節能、環保、壽命長、安全可靠等這些優點，這是代表著照明技術的未來。基于此本文設計了一種LED燈光自動調光系統，可以根據環境的亮暗自動調節光的強弱。該系統成本低廉，有很強的現實意義和廣泛的應用前景。
硬件系統的各個組成部分和其應該實現的功能是：
1）主控單元。整個系統裝置的核心部分，所有采集到的信號、數據要經過CPU的處理，并進行判斷，發出控制信號。
2）光信號采集模塊。實時測量環境光強度，然后進行光電轉換和A/D轉換，送入主控單元進行處理，作為判斷光強度信息和監控的目標。
3）電源模塊。為裝置提供需要的電源，包括各種集成芯片需要的數字電源，采集單元需要的模擬電源和LED驅動電路的電源。電源要能夠保證其穩定性，使各個單元能夠正常工作。
4）按鍵電路。用于設置環境光報警值。
5）報警、顯示電路。報警電路用于當環境光低于設定的環境光報警值時自動報警提示。顯示電路用于顯示環境光強度大小。
6）LED燈驅動電路。驅動芯片ULN2003接收單片機發出的PWM信號來驅動LED燈亮、調節其亮度大小。
STC12C5A60S2單片機內部就自帶高達60KFLASHROM，這種工藝的存儲器用戶可以用電的方式瞬間擦除、改寫。而且STC系列單片機支持串口程序燒寫。顯而易見，這種單片機對開發設備的要求很低，開發時間也大大縮短。其中寫入單片機內的程序可以進行加密處理，可以保護你的勞動成果不受侵犯。重要的一點STC12C5A60S2目前的售價與傳統51差不多，市場供應也很充足。是一款高性價比的單片機。考慮到MCS-51單片機具有較強的代表性以及該系列單片機資料較多，本設計采用STC12C5A60S2單片機來實現。
采用脈寬調制（PWM）來調光。通過STC12C5A60S2產生的PWM波來調節驅動芯片，來實現調光的目的。PWM調光具有精度高，節能，易于實現智能控制的等特點。
本系統擬采用STC12C5A60S2單片機作為主控模塊，由光電轉換電路采集外界光強信號，經A/D轉換送單片機處理，單片機根據處理結果智能調節輸出PWM來控制驅動電路的電流大小，并以此來調節LED的亮度大小。
光線檢測電路是比較重要的一個部分，其中關鍵的元件有兩個，一個是光敏電阻，一個可調電阻。光敏電阻通過對當前環境光線的強弱來改變自己的阻值，從而改變其兩端的電壓，來達到控制LED燈亮暗的效果，還可以根據實際情況再加一個可調電阻，通過改變電阻的大小來改變光敏電阻的靈敏度。如果認為天色還挺亮的，燈就開了，那就把電阻變大些，光敏電阻的靈敏度就下降了，這樣就可以等到天暗下來時再開燈，同樣的，天已經很暗了，燈還沒亮，那就把電阻調小點，這樣反復多調幾次，就可以把LED燈調到一個最理想最合適的狀態了。下圖為光信號采集電路。
獨立式鍵盤就是一個按鍵對應一個端口輸入，每一個按鍵都有一個按鍵電路來區分是否有按鍵按下。這些按鍵可以直接與單片機I/O線相接或者是通過輸入口與數據線相連接，結構比較簡單。按鍵電路如圖3所示。
環境光低于設定的環境光報警值時自動報警提示。圖4為報警電路。
燈光驅動電路是整個系統中硬件電路的關鍵，他決定著整個系統的工作性能，而且本系統所采用的是PWM控制自動調光，來實現室內的亮度調節。
ULN2003是一種大電流驅動陣列，適用于單片機、智能儀表、PLC、數字量輸出卡這些控制電路中。可直接驅動繼電器這些負載。當輸入5VTTL電平，輸出則可達到500mA/50V。ULN2003是高耐壓、大電流達林頓陳列，由七個硅NPN達林頓管組成。ULN2003的每一對達林頓都都是串聯一個2.7K的基極電阻，當工作在5V的電壓下它能夠與TTL和CMOS電路直接相連連，可以去直接處理原先需要標準邏輯緩沖器。ULN2003是一種具有高電壓大電流，是達林頓晶體管陣列系列的產品，ULN2003不僅在電流增益、工作電壓方面好的特點。而且還有溫度范圍寬、帶負載能力強這些特點，能夠適用于各類需要高速大功率驅動的系統。
ULN2003的輸出端可達500mA/50V。輸出端的二極管學名為續流二極管。如果ULN2003的達林頓管輸入端輸入低電平使其截止，其驅動的元件是感性元件，則電流不能突變，此時會產生一個高壓;如果沒有二極管，達林頓管會被擊穿，所以這個二極管主要起保護作用。由于ULN2003是集電極開路輸出，為了讓這個二極管起到續流作用，必須將COM引腳（pin9）接在負載的供電電源上，只有這樣才能夠形成續流回路。
因為本設計中需要用ULN2003來驅動燈，圖5是LED燈的驅動電路。
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在照明電路中，樓梯照明一般用兩只雙控開關控制一燈，也就是在樓上樓下各用一只雙控開關控制。它有三種控制接法。
如圖1一右圖所示。
下面評判三種電路優劣：
（1）左圖電路，開關安裝在火線進口處。在開關內即使接線有錯，也不會發生短路、燒斷保險絲。另外，燈熄滅時，燈泡處于開路狀態。燈座與火線脫離，換燈泡安全。在維修中，手誤接觸開關中的接線柱，也不易發生觸電事故。故此電路比較安全，符合安全規范。
（2）中圖電路，雖然也是火線進開關，但這種電路接線較復雜。容易搞錯。所用導線也較多，一般不使用
（3）右圖電路，因火線、地線都進開關，故接線、維修時要謹防短路。燈熄滅時，燈泡處于短路狀態。燈座可能仍與火線接觸。也就是說，電路存在安全隱患，這是不合安全規范的接法，不得使用。但是有些家庭裝修承包工，為了節省線材和工時，常采用這種不合安全規范的接法。因為它使用的導線較少（比左圖少用一條線），安裝更為簡單。
那么如何解決該種接線圖的“安全隱患”呢？可采用以下方法：
1）使用卡口燈座和卡口燈泡。
2）在燈座上設置警示標志：“燈在熄滅狀態下亦不得觸摸內部金屬體”。
1、單聯雙控開關接線圖
2、單聯雙控開關原理圖：
3、單聯雙控開關接線步驟：
把兩個單刀雙擲開關的兩個觸點分別相連，即開關1的觸點1與開關2的觸點1相連，開關1的觸點2與開關2的觸點2相連，然后兩個開關的刀做為整個開關的兩端接入電燈的兩端。這樣當開關1和2的刀同時接打向各自觸點1或同時打向觸點2時，電路接通，則燈亮。若兩開關的刀一個打向觸點1而另一個打向觸點2時，電路不通，則燈滅。因此兩個開關都可以控制燈。兩個開關可以放在樓梯的上下兩端，或走廊的兩端，這樣可以在進入走廊前開燈，通過走廊后在另一端關燈，既能照明，又能避免人走燈不滅而浪費電。
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1、雙聯雙控開關接線圖
2、雙聯雙控開關原理
雙聯雙控開關的定義與單聯雙控開關的定義差不多，唯一的區別就是雙聯是2個按鈕的開關，單聯就只是一個按鈕的開關。那什么是雙聯雙控開關呢？其實很簡單，就是指在一個面板上，通過兩個按鈕來控制兩個用電設備，就是兩個開關控制這兩條電路。
3、雙聯雙控開關的接線步驟
先將一個雙控開關的中間接線柱連接到火線，再將另一個雙控開關的中間接線柱連接到燈頭（或螺口燈頭的中心舌片），然后連接來回線，也就是用兩條綠色導線任意連接上下兩個接線柱;零線則直接連接到燈頭的另一個觸點（或螺口燈頭的螺紋）這樣就完成連接了。
1、三聯雙控開關接線圖
2、三聯雙控開關的原理圖
三聯雙控開關的原理跟上面兩種雙控開關是一樣的，就一個控制面板同時集合%E。
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第 1 頁：樓梯開關雙控電路圖大全（七款樓梯開關雙控電路設計原理圖詳解）
第 2 頁：樓梯開關雙控電路圖（三）
第 3 頁：樓梯開關雙控電路圖（五）
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雙控開關三控一燈的電路在家庭裝潢中，如果要求在雙人床兩邊和進入房間通道三處共同控制房間的同一盞照明燈，一般用兩只一位雙控和一只一位三控開關。世三控開關在市面上不容易買到，因此，可用一只兩位雙控開關進行內部連線而成，改造方法很簡單（如圖4），就是把這只兩位雙控開關的靜接點（圖4中S1的l與S2的2，S1的2與S2的1）分別用絕緣導線交叉接上，就改裝成一只“三控開關”，不過這只“三控開關”使用時要同時同向按兩位開關才起作用，再按圖5接線就可以用于三地同時獨立控制一盞燈了。為了能實現同時按下兩位雙控開關S2、S3，要求開關S2、S3采用市面流行的大板琴鍵式兩位雙控開關，然后用502皎水把這個兩位大板琴鍵粘在一起，實現三控開關的作用。
四地獨立控制一盞燈只要在三地控制電路的“三控開關”后面再添一只“三控開關”就可以了，如圖6，多地同時獨立控制一盞燈依此類推。
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