无线遥控智能LED灯设计

广西民族师范学院 谢永峰 潘蓓蓓 曾明艳 冯 婧 黄秀梅

随着现代信息科学和技术的进步与发展，人们的日常生活已经开始进入一个智能化的时代，在大多数的生活电器当中应用了智能的科学技术，为了人们使用LED节能灯能够更加方便，在能源的使用上能够达到节能减排的优点，基于单片机的LED灯不断革新发展适应人们的需求。本文主要研究的LED灯是一种基于stc89c51单片机系统的智能遥控LED灯，利用stc89c51系列的单片机具备了拥有完整的输入和输出、较好的控制端口和全面内部应用程序数据存储空间等优点，利用高低电平的控制以及人体感应模块，将采集的信号由51单片机控制，较好的设计实现出利于人们控制的LED节能灯，实现真正意义上的智能遥控。

近几年我国的科学技术高速发展，在国际上不断占据新兴领域和领先地位，逐步实现科技强国，带领人民走向富足的生活水平。科学技术不断在我们身边发展，照明一直是我们生活中不可或缺的生活条件，LED灯具有耗能低、使用方便、亮度强等优点。

本文使用51单片机设计控制LED灯的系统，旨在达到节能的目的，并给人们生活带来便利。首先使用红外遥控模块以及人体感应模块使得对智能LED灯的控制更加便捷，红外遥控模块通过遥控器发射信号到VS1838B红外接收器，人体感应模块通过设定相应的感应距离和灵敏度让系统能够快速识别是否有人在感应范围并采取措施。

该系统的灵活小巧，操作方便，能够在生活中广泛应用，居家使用、学校教室、办公室等场所都能够应用该系统。该控制系统以stc89c52单片机作为整个系统的控制核心，由热释电红外线传感器和相关的处理电路、单片机系统和控制电路三部分构成。工作时，红外线传感器将室内是否存在人员等数据信息采集并发送到单片机，单片机根据这些数字信息经由一个控制电路对LED灯的照明装置和设备进行了相应的控制，从而可以实现对灯的照明自动化控制，以达到节能的目的。我们所研究的智能遥控LED灯能够适应现在人们的需求且能够打破现在常规的照明手段解决人们使用常规LED灯不方便、浪费能源等问题。

1 系统功能简介

无线遥控智能LED灯的系统结构设计框图如图1所示，该系统由七个部分组成。

图1 系统示意图

（1）单片机是核心控制部分，通过接受外界信号将指令传达到各个部分完成相应的功能，51单片机具有低功耗、高性能的优点，处理信号的能力强，且具有可编程的存储器。

（2）人体感应模块，该模块使用的是hc-sr501类型的人体传感器和微波辐射类型的感应模块，该类型的人体传感器和微波辐射类型的光谱只能接收到一定的人体红外线辐射波长，大约为10μm，所以该模块只对人体感应有效。

（3）最小电路模块由复位电路、电源、晶振模块组成。

（4）模式指示部分则是手动红外感应和人体感应控制切换，在适应不同的需求时刻切换，且灯会随着模式改变。

（5）灯光控制部分则是由人体感应模块和红外感应模块控制，人体感应模块在感应范围内采集是否有人的信息传递到单片机，通过输出高低电平控制LED灯，在有人时人体感应模块感应到人体存在，LED灯亮。

（6）红外接收电路则是通过红外接收器接收到的信号到传递到单片机，单片机接收信号处理后控制LED灯亮灭和调色等功能。

2 硬件设计思路

该控制系统在设计过程中利用单片机与人体传感器模块和红外接收模块之间的信号处理将完整的指令传递到各个地区，以实现智能的LED灯照明。电源模块采用5.5v的电源进行供电，人体传感器模块和红外接收模块所需的无线电电压分别为3v-5.5v，核心处理器采用STC89C52单片机。硬件设计原理如图2所示。

图2 硬件设计原理图

2.1 STC89C52单片机的构造

STC89C52单片机具有以下功能：完整的存储器、编程之后可擦除，并且具有内部时钟和外部时钟电路以及复位电路，复位电路当程序在运行时出现了错误或者被锁死则需要用按键来恢复启动，复位后对与其他的寄存器还是存在一定的影响。复位信号的产生是只有高电平信号才会有效。引脚40、20分别为电源输入和接地，其中电源输入为+5v。引脚19、20为晶振的信号控制引脚，19为振荡电路的信号输入、20为振荡电路的信号输出，引脚9、29、30、31为pwm的控制引脚，9引脚是一个信号复位器的控制引脚，29是外部的一个数据信号存储器和一个数据通信引脚，30是用于地址信号锁存的一个引脚允许地址信号，31引脚程序内外部的数据选通，根据不同的情况选择。其他引脚为可编程I/O口。STC89C52单片机引脚如图3所示。

图3 STC89C52单片机引脚图

2.2 人体感应模块

该控制系统主要设计应用的控制模块是：lhc-sr501感应控制模块，它指的是基于新型红外线传感技术的一种新型自动控制传感模块，应用的是lhi788探头控制设备、灵敏非常强、应用性极好，能够在较低的工作电压下正常运行工作，各类自动控制感应的家用电器设备都可以是该感应模块。501类型的感应控制模块应用在单片上主要特点之一是全自动信号感应：因为开机时当有人直接进入该自动感应控制模块的一个检测点和信号感应范围时，单片机就发现该检测点的信号，自动接收感应到一个检测信号，从而将主机输出的一个高电平检测信号自动送回这个单片机，但是当这个传感器接收检测信号没有人员在感应范围内时就会自动地进行延时或者自动关闭一个高电平，输出一个新的低电平。延时温度可调控制范围一般为8s至200s内，感应控制范围相关参数：感应范围小于120°锥角，7m宽度范围以内，感应控制模块工作温度在-15℃+70℃之间。感应透镜尺寸：（直径）23mm。人体感应模块外接示意图如图4所示。

图4 人体感应模块外接示意图

2.3 红外接收模块

红外接收模块是我们所采用vs1838b型号红外接收器，该接收器体积小巧、密封性好、接收距离长、性能稳定以及使用寿命长、可以在较低的电压条件下进行工作。红外接收器分别具有三个引脚，这三个引脚的功能是电源的正极、负极和信号的输入端口，该模块应用的范围很广例如家里的音响、电风扇、电视等电器，应用到该系统中能够快速接收到遥控器所发出的指令信号，实现相关功能。

3 主要软件设计思路

如图5程序软件设计的基本流程图所示，本文中我们所看到需要进行设计的软件系统在整个程序软件设计上都已经是完全采用了Keil uVision4软件设计并进行了软件编译，软件设计总共分为两个部分，人体感应模块设计和红外接收模块设计，在接通电源后系统初始化，可以通过人体感应使系统接收信号也可以通过遥控器控制灯的亮灭。人体感应模块在接通电源进行初始化完成后即开始工作，内置探头灵敏度高，可靠性强，根据外界变化的辐射而将信息传达到单片机，单片机根据信号做出相应操作，而当人体不在范围内时，它则会延时一段时间后输出一个低电平，且可调节延时的时间长短以及灵敏度的强弱。人体感应模快内部仍然预留了光敏电阻和热敏电阻电路，可供扩展使用。

图5 系统程序流程图

红外遥控模块则是通过遥控器控制，遥控器按下1键灯亮为绿色，按下2键灯亮为蓝色，按下3键灯亮为红色，其他键按下则熄灭，按键的设置可以通过程序改变，如有多个LED灯组仍然可以进行设置可以达到一个遥控器控制多组LED灯目的，且程序编译灵活。程序由Keil uVision4软件进行编译，使得程序可靠性高，能够灵活变通，易纠错。程序完成后运用stc-isp软件烧录至单片机，烧录可以进行多次，在实验时能够方便检测错误所在，可以不断完善程序和硬件。

本文主要研制出了一个基于单片机控制的LED灯，利用了红外接收器和人体感应模块。该设计符合了当前的LED灯发展潮流，现在国内外智能LED灯的发展有较大市场，并且在不断的创新。本文在设计理念和功能上能够达到预期的目标，在设计上考虑了各个环境的使用，能够满足人们的需求，符合新能源发展的要求，有效的节约资源，且该设计成本低操作简单，发展前景可观，有较大的市场拓展潜力。