[發明專利]一種室內燈光強度的控制系統及其控制方法

有效

• 申請號: 201310052519.X
• 申請日: 2013-02-18
• 公開（公告）號: CN103118465A
• 公開（公告）日: 2013-05-22
• 發明（設計）人: 劉斌;王貴;劉大維;杜海英;王雪龍
• 申請（專利權）人: 大連民族學院
• 主分類號: H05B37/02
• 分類號: H05B37/02
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責任公司 21212
• 代理人: 李洪福

1.一種室內燈光強度的控制系統，其特征在于：包括單片機（10）、A/D轉換單元（20）、檢測單元（30）、顯示單元（40）、按鍵單元（50）和驅動單元（60），所述的單片機（10）分別與A/D轉換單元（20）、檢測單元（30）、顯示單元（40）、按鍵單元（50）和驅動單元（60）連接，所述的A/D轉換單元（20）還與檢測單元（30）連接；

所述的檢測單元（30）包括傳感器檢測陣列（31）和信號處理單元（32），所述的傳感器檢測陣列（31）包括用于采集光強度值的室內光強度傳感器（311）和室外光強度傳感器（312）、采集人體溫度信號的熱釋紅外傳感器（313）以及采集操作者壓力信號的壓力傳感器（314），所述的信號處理單元（32）用于對傳感器檢測陣列（31）采集到的光強度、溫度、壓力信號進行濾波和放大處理；

所述的A/D轉換單元（20）用于將信號處理單元（32）輸出的光強度、溫度、壓力的模擬信號轉換成數字信號；

所述的按鍵單元（50）用于操作者輸入系統可選狀態、系統可選模式和手動狀態下燈光強度調節值；所述的系統可選狀態包括手動狀態和自動狀態，所述的系統可選模式包括工作模式和睡眠模式；

所述單片機（10）包括檢測選擇單元（11）、模式選擇單元（12）、輸出單元（13）和信息處理單元（14），所述的模式選擇單元（12）輸入端與按鍵單元（50）連接、輸出端分別與檢測選擇單元（11）和信息處理單元（14）連接，所述的檢測選擇單元（11）的輸出端與傳感器檢測陣列（31）的輸入端連接，所述的信息處理單元（14）還分別與A/D轉換單元（20）的輸出端和驅動單元（60）的輸入端連接，所述的輸出單元（13）的輸入端與A/D轉換單元（20）連接、輸出端與顯示單元（40）連接；所述的驅動單元（60）包括照明驅動單元（62）和步進電機驅動單元（61）；所述的照明驅動單元（62）由繼電器電路、過零同步信號提取電路和可控硅控制電路組成；所述的顯示單元（40）為LCD顯示器；

所述的模式選擇單元（12）用于識別和設定操作者通過按鍵單元（50）輸入的工作狀態和工作模式及存儲手動狀態下燈光強度調節值；所述的輸出單元（13）用于把A/D轉換單元（20）傳輸過來的光強度信號轉換成可讀取數值；所述的檢測選擇單元（11）根據模式選擇單元（12）傳輸過來的模式設定信號，選擇需求傳感器，用于實現該模式下需求傳感器與單片機（10）的通訊；所述的信息處理單元（14）用于對檢測選擇單元（11）選擇的需求傳感器感測到的狀態信號和光強度信號通過A/D轉換單元（20）轉換成的數字信號進行數據運算和處理，同時發出控制信息；所述的顯示單元（40）用于顯示輸出單元（13）傳遞過來的光強度值；所述的驅動單元（60）用于根據信息處理單元（14）發出的控制信息驅動照明電路動作和步進電機工作。

2.根據權利要求1所述的一種室內燈光強度的控制系統，其特征在于：所述的單片機（10）的型號為STC89C52RC；所述的室內光強度傳感器（311）和室外光強度傳感器（312）均采用BH1750FVI模塊；所述的熱釋紅外傳感器（313）的型號為DYP-ME003；所述的LCD顯示器的型號為LCD1602。

3.一種如權利要求1所述的室內燈光強度的控制系統的控制方法，其特征在于：包括以下步驟：

A、狀態選擇：系統啟動后，操作者通過點擊按鍵單元（50）的可選狀態鍵，對系統的控制狀態進行選擇，如果選擇為“手動狀態”，則轉入步驟E；如果選擇為“自動狀態”，則轉入步驟B；系統啟動30秒后，若操作者未進行狀態選擇，則轉入步驟C；

B、模式設置：操作者通過點擊按鍵單元（50）的可選模式按鍵，對單片機（10）的模式選擇單元（12）進行模式設置；如果選擇為工作模式，則轉入步驟C；如果選擇為睡眠模式，則轉入步驟D；

C、工作模式：檢測選擇單元（11）選擇的需求傳感器為熱釋紅外傳感器（313）和室內光強度傳感器（311），使其處于工作狀態，并與單片機（10）進行通訊；具體工作流程如下：

C1、熱釋紅外傳感器（313）檢測到人體的溫度信號，將此狀態信號經信號處理單元（32）和A/D轉換單元（20）傳遞給單片機（10）的信息處理單元（14）；

C2、單片機（10）識別后發出指令，室內光強度傳感器（311）采集當前室內光強度值，輸出信號經信號處理單元（32）通過A/D轉換單元（20）將模擬光強度信號轉變成數字光強度信號，以串行方式發送到單片機（10）的接收端口，單片機（10）接收數據，輸出單元（13）將信息轉換成可讀取數值，送顯示單元（40）顯示當前光照強度值；

C3、單片機（10）的信息處理單元（14）通過內置的控制算法對接收數據進行運算和處理，完成三項工作：判斷燈的開關狀態、計算光照補償值和發送控制信號；

C4、單片機（10）的信息處理單元（14）輸出的控制信號驅動照明驅動單元（62），控制雙向可控硅電路導通實現白熾燈亮度的調整，達到零補償值后，保持燈亮度不變；

C5、熱釋紅外傳感器（313）實時檢測室內人體溫度信號，以此判定室內是否有人；若判斷人仍在室內，則單片機（10）定時10分鐘；若定時時間到，程序轉入步驟C2，刷新當前光照值，獲得新的光照值和燈光亮度；若定時時間未到，熱釋紅外傳感器（313）仍實時檢測人是否已離開室內，直至判斷出人已經離開；熱釋紅外傳感器（313）設定30秒計時，30秒后熱釋紅外傳感器（313）再一次檢測室內是否有人，若為有人，則維持當前燈光強度不變；若為無人，燈熄滅；燈熄滅后，熱釋紅外傳感器（313）仍實時檢測人體溫度信號，對人的活動監測，系統進入無人等待，當有人時系統跳出等待，進入所設定的模式；返回步驟C1；

D、睡眠模式：單片機（10）的信息處理單元（14）對驅動單元（60）發出控制信號，驅動單元（60）驅動照明電路和步進電機工作，使臥室燈熄滅，窗簾閉合；此模式下，檢測選擇單元（11）選擇的需求傳感器為室外光強度傳感器（312）和壓力傳感器（314），使其處于工作狀態；具體工作流程如下：

D1、當操作者有起床動作時觸發壓力傳感器（314），此狀態信號經信號處理單元（32）和A/D轉換單元（20）傳遞給單片機（10）的信息處理單元（14），單片機（10）識別后發出指令，室外光強度傳感器（312）采集當前室外光強度值，輸出信號經信號處理單元（32）通過A/D轉換單元（20）將模擬光強度信號轉變成數字光強度信號，以串行方式發送到單片機（10）的接收端口，單片機（10）接收數據，信息處理單元（14）通過內置的控制算法對接收數據進行運算和處理，實現三項功能：判斷小夜燈的開關狀態、發送控制信號和系統復位信號；具體的實現判斷過程如下：

D2、當室外光強度傳感器（312）采集當前外界光強度值，信息經信號處理單元（32）通過A/D轉換單元（20）進入單片機（10），與單片機（10）的信息處理單元（14）儲存的光強度指標進行比較判定，若信息處理單元（14）判定當前時間為黑天，則控制信息驅動照明驅動單元（62），打開小夜燈，直至操作者再次觸發壓力傳感器（314），小夜燈關閉，系統仍進入睡眠模式；轉步驟D1；

若判定當前時間為白天，信息處理單元（14）發出控制信號，驅動步進電機驅動單元（61），步進電機動作，打開室內窗簾，同時，單片機（10）接收系統復位信號，將系統復位到自動狀態工作模式，轉入步驟C；

E、手動狀態：檢測選擇單元（11）停止選擇需求傳感器，室內所有燈的控制為一般的手動開關控制，并可通過按鍵單元（50）的燈光強度調節按鍵，調節燈的亮度。