多普勒智能LED灯光控制系统设计
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2016-07-18
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Electronic Technology
·
电子技术
Electronic Technology & Software Engineering
电子技术与软件工程
• 141
【关键词】多普勒效应 智能控制 单片机
STC89C52
1 引言
随着城市化建设的高度发展，公共场合
照明系统的智能化建设是城市建设的重要组成
部分。当前，在灯光使用的问题上，很多公共
场合以及道路上普遍存在两种问题：
（1）人们常在不需要用灯的情况下，一
直开着灯光，造成能源浪费；
（2）在深夜，很多公共场合的灯光是关
着，给行人带来诸多不便。
多普勒智能 LED 灯光控制系统通过检测
物体的移动，控制路灯、公共场合照明系统的
开关。中国大小城市众多，路灯、公众场合照
明系统利用需求量大，应用普勒智能 LED 灯
光控制系统有效地提高了灯光使用率，给人们
带来方便的同时还能避免能源浪费，体现了当
代环保节能的理念。
2 多普勒智能LED灯光控制系统设计方案
基于多普勒效应的智能 LED 灯光控制系
统，利用光敏电阻检测环境的明亮程度，当周
边环境比较暗时，光敏检测的信号传给单片机，
单片机根据 HB100 的微波传感器探测是否有
行人或车辆等物体移动的情况智能控制开灯的
数量。通过单片机 STC89C52 设定延时，实现
各个灯光之间的照明替换。如图 1 所示，该系
统由智能控制模块与‘常亮’模块组成，其中
智能控制模块由 HB100 微波传感器探测、光
感检测、STC89C52 单片机、电源和 lED 驱动
多普勒智能 LED 灯光控制系统设计
文/梁泽汇 梁佩莹 朱毅锵 冯键铭 陈培宏
本文介绍了基于多普勒效应
的智能 LED 灯光控制系统，当被检
测的物体发生移动时，HB100 微波
传感器能迅速地探测到信号，并
利用汇编语言对单片机 STC89C52
编程设定延时，使灯点亮 LED 灯
且维持一段时间；当没探测到物
体移动时，灯光则自动熄灭。该
系统智能控制细化到每一盏灯，
有利于每盏灯的维修和监控。在
能源紧缺的现状下，该智能 LED
灯光控制系统达到节能效果，并
可适用于公园、校园、小区、楼
梯等公共场所，具有良好的市场
前景。
摘
要
模块组成。
为了适应各种各样的环境下使用，本系
统设定‘常亮’模块。‘常亮’模块，只要光
敏电阻检测周边环境在比较暗的情况下，‘常
亮’模块就会点亮。‘常亮’模块是为了方便
整个系统的维修，同时避免在没有物体移动的
环境下全暗不适用于一些环境。‘常亮’模块
提高多普勒效应的智能灯控系统的适用度，同
时‘常亮’模块的 LED 灯数相对智能控制部
分的 LED 灯数少很多，相对一般控制系统节
约了大量电。
我们研究的基于多普勒效应的灯控系统
在探测控制上有较大改善，对设备的控制以及
监控细化到每盏灯，有良好的稳定性，并且实
现了节能的目的。在能源紧缺的现状下，该方
案在实际应用上体现了其节能、制造成本低、
稳定等优越性，其中包括数据传输的可靠性、
稳定性、通信线路的抗干扰性等，相信在不久
的将来可以将其应用到实际生活中，并会带来
良好的发展契机和市场前景。
3 控制系统硬件设计
3.1 HB100微波传感器探测模块
HB100 微波传感器探测模块主要包括
HBl00 多普勒微波传感器和信号处理部分。多
普勒效应的原理是当发射端在接收端半径的方
向上发生移动时，相对于发射的信号频率，接
收到的信号频率发生偏差。
（1）
公式 1 为多普勒频率公式， 为相对运动
的速度，
λ
为工作波长，
φ
为初相。移动端向
传感器接近的方向运动时，多普勒频率的值为
正；反之，多普勒频率的值为负。
该传感器在 X 波段工作，工作的频率是
10.52GHZ，由脉冲波与简单连续波组成传感
器的发射波形。该传感器的工作原理是基于
DOPPLER 原理 , 能够发射功率低的微波信号
和接收经过物体反射回来的能量。当运动物体
时，相对于发射的信号频率，接收到的信号频
率发生偏差，两种微波相互混合，在输出端产
生低频电压，经过信号处理部分的处理，输入
到单片机实现智能控制系统的部分功能。该传
感器具有在高温环境下能维持良好的稳定性、
在检测过程中准确性高等性能，适用于无接触
的运动和物体探测的应用。
3.2 稳压直流电源模块
稳压直流电源模块由四部分组成，分别
为电源的变压器、整流、滤波、稳压电路。该
稳压直流电源模块能将 220V 的交流电转化成
1.22 ～ 9.3V 的可调控电压，方便电源的控制，
符合控制系统的使用电压。
3.3 光感检测模块
光感检测模块用于光照测量，该模块的
核心器件是光敏电阻。光敏电阻的工作原理是
内光电效应，由两端上面装有导线的光敏半导
体材料构成。在无光的环境下，光敏电阻的暗
电流很小，如果在外加电压的作用下，通过其
的电流将随着照射在其上面的光照强度的增强
而增强。从而实现了光照测量的作用，进一步
实现该系统的部分智能控制功能。
3.4 STC89C52单片机
STC89C52 单片机在本系统充当纽带作
用，有重要的地位。STC89C52RC/RD+ 系列
单片机具有运作速度快、抗干扰能力好等特性，
在应用指令的代码方面，与传统单片机 8052
指令的代码具有兼容性。该单片机具有 8k 字
节存储空间，可以直接使用串口下载，更简单
的操作，更广的适用范围。
3.5 LED驱动模块
多普勒智能 LED 灯光控制系统采用 LED
灯具照明，采用的 LED 驱动器是驱动电路输
出的电流值是恒定的驱动器，能确保 LED 灯
具有稳定的亮度。相比同种类型的恒流驱动
器，PAM2842 的输出功率大，并且符合输出
稳压、恒流的要求。作为专用于 LED 驱动的
恒流驱动器，PAM2842 芯片的输入电压在于
5.5V ～ 40V，可利用其内置的 MOSFET（金
氧半场效晶体管）输出高达 30W 的功率。
PAM2842 芯片具有高的效率和宽的恒流特性
的电压范围，因此在较高温的环境或输入电压
突然下降的情况，都能确保驱动电路的正常运
行。PAM2842 芯片还具有电流过高、温度过
●基金项目 :2015 年度广东省大学生科技创新培育专项资金项目。佛山市科技发展专项基金（2012AA100361）项目。2014 年广东省教改项目
（GDJG20142366）。
图 1：多普勒智能 LED 灯光控制系统示意图
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