[发明专利]一种室内灯光强度的控制系统及其控制方法

权利要求书

1.一种室内灯光强度的控制系统，其特征在于：包括单片机（10）、A/D转换单元（20）、检测单元（30）、显示单元（40）、按键单元（50）和驱动单元（60），所述的单片机（10）分别与A/D转换单元（20）、检测单元（30）、显示单元（40）、按键单元（50）和驱动单元（60）连接，所述的A/D转换单元（20）还与检测单元（30）连接；

所述的检测单元（30）包括传感器检测阵列（31）和信号处理单元（32），所述的传感器检测阵列（31）包括用于采集光强度值的室内光强度传感器（311）和室外光强度传感器（312）、采集人体温度信号的热释红外传感器（313）以及采集操作者压力信号的压力传感器（314），所述的信号处理单元（32）用于对传感器检测阵列（31）采集到的光强度、温度、压力信号进行滤波和放大处理；

所述的A/D转换单元（20）用于将信号处理单元（32）输出的光强度、温度、压力的模拟信号转换成数字信号；

所述的按键单元（50）用于操作者输入系统可选状态、系统可选模式和手动状态下灯光强度调节值；所述的系统可选状态包括手动状态和自动状态，所述的系统可选模式包括工作模式和睡眠模式；

所述单片机（10）包括检测选择单元（11）、模式选择单元（12）、输出单元（13）和信息处理单元（14），所述的模式选择单元（12）输入端与按键单元（50）连接、输出端分别与检测选择单元（11）和信息处理单元（14）连接，所述的检测选择单元（11）的输出端与传感器检测阵列（31）的输入端连接，所述的信息处理单元（14）还分别与A/D转换单元（20）的输出端和驱动单元（60）的输入端连接，所述的输出单元（13）的输入端与A/D转换单元（20）连接、输出端与显示单元（40）连接；所述的驱动单元（60）包括照明驱动单元（62）和步进电机驱动单元（61）；所述的照明驱动单元（62）由继电器电路、过零同步信号提取电路和可控硅控制电路组成；所述的显示单元（40）为LCD显示器；

所述的模式选择单元（12）用于识别和设定操作者通过按键单元（50）输入的工作状态和工作模式及存储手动状态下灯光强度调节值；所述的输出单元（13）用于把A/D转换单元（20）传输过来的光强度信号转换成可读取数值；所述的检测选择单元（11）根据模式选择单元（12）传输过来的模式设定信号，选择需求传感器，用于实现该模式下需求传感器与单片机（10）的通讯；所述的信息处理单元（14）用于对检测选择单元（11）选择的需求传感器感测到的状态信号和光强度信号通过A/D转换单元（20）转换成的数字信号进行数据运算和处理，同时发出控制信息；所述的显示单元（40）用于显示输出单元（13）传递过来的光强度值；所述的驱动单元（60）用于根据信息处理单元（14）发出的控制信息驱动照明电路动作和步进电机工作。

2.根据权利要求1所述的一种室内灯光强度的控制系统，其特征在于：所述的单片机（10）的型号为STC89C52RC；所述的室内光强度传感器（311）和室外光强度传感器（312）均采用BH1750FVI模块；所述的热释红外传感器（313）的型号为DYP-ME003；所述的LCD显示器的型号为LCD1602。

3.一种如权利要求1所述的室内灯光强度的控制系统的控制方法，其特征在于：包括以下步骤：

A、状态选择：系统启动后，操作者通过点击按键单元（50）的可选状态键，对系统的控制状态进行选择，如果选择为“手动状态”，则转入步骤E；如果选择为“自动状态”，则转入步骤B；系统启动30秒后，若操作者未进行状态选择，则转入步骤C；

B、模式设置：操作者通过点击按键单元（50）的可选模式按键，对单片机（10）的模式选择单元（12）进行模式设置；如果选择为工作模式，则转入步骤C；如果选择为睡眠模式，则转入步骤D；

C、工作模式：检测选择单元（11）选择的需求传感器为热释红外传感器（313）和室内光强度传感器（311），使其处于工作状态，并与单片机（10）进行通讯；具体工作流程如下：

C1、热释红外传感器（313）检测到人体的温度信号，将此状态信号经信号处理单元（32）和A/D转换单元（20）传递给单片机（10）的信息处理单元（14）；

C2、单片机（10）识别后发出指令，室内光强度传感器（311）采集当前室内光强度值，输出信号经信号处理单元（32）通过A/D转换单元（20）将模拟光强度信号转变成数字光强度信号，以串行方式发送到单片机（10）的接收端口，单片机（10）接收数据，输出单元（13）将信息转换成可读取数值，送显示单元（40）显示当前光照强度值；

C3、单片机（10）的信息处理单元（14）通过内置的控制算法对接收数据进行运算和处理，完成三项工作：判断灯的开关状态、计算光照补偿值和发送控制信号；

C4、单片机（10）的信息处理单元（14）输出的控制信号驱动照明驱动单元（62），控制双向可控硅电路导通实现白炽灯亮度的调整，达到零补偿值后，保持灯亮度不变；

C5、热释红外传感器（313）实时检测室内人体温度信号，以此判定室内是否有人；若判断人仍在室内，则单片机（10）定时10分钟；若定时时间到，程序转入步骤C2，刷新当前光照值，获得新的光照值和灯光亮度；若定时时间未到，热释红外传感器（313）仍实时检测人是否已离开室内，直至判断出人已经离开；热释红外传感器（313）设定30秒计时，30秒后热释红外传感器（313）再一次检测室内是否有人，若为有人，则维持当前灯光强度不变；若为无人，灯熄灭；灯熄灭后，热释红外传感器（313）仍实时检测人体温度信号，对人的活动监测，系统进入无人等待，当有人时系统跳出等待，进入所设定的模式；返回步骤C1；

D、睡眠模式：单片机（10）的信息处理单元（14）对驱动单元（60）发出控制信号，驱动单元（60）驱动照明电路和步进电机工作，使卧室灯熄灭，窗帘闭合；此模式下，检测选择单元（11）选择的需求传感器为室外光强度传感器（312）和压力传感器（314），使其处于工作状态；具体工作流程如下：

D1、当操作者有起床动作时触发压力传感器（314），此状态信号经信号处理单元（32）和A/D转换单元（20）传递给单片机（10）的信息处理单元（14），单片机（10）识别后发出指令，室外光强度传感器（312）采集当前室外光强度值，输出信号经信号处理单元（32）通过A/D转换单元（20）将模拟光强度信号转变成数字光强度信号，以串行方式发送到单片机（10）的接收端口，单片机（10）接收数据，信息处理单元（14）通过内置的控制算法对接收数据进行运算和处理，实现三项功能：判断小夜灯的开关状态、发送控制信号和系统复位信号；具体的实现判断过程如下：

D2、当室外光强度传感器（312）采集当前外界光强度值，信息经信号处理单元（32）通过A/D转换单元（20）进入单片机（10），与单片机（10）的信息处理单元（14）储存的光强度指标进行比较判定，若信息处理单元（14）判定当前时间为黑天，则控制信息驱动照明驱动单元（62），打开小夜灯，直至操作者再次触发压力传感器（314），小夜灯关闭，系统仍进入睡眠模式；转步骤D1；

若判定当前时间为白天，信息处理单元（14）发出控制信号，驱动步进电机驱动单元（61），步进电机动作，打开室内窗帘，同时，单片机（10）接收系统复位信号，将系统复位到自动状态工作模式，转入步骤C；

E、手动状态：检测选择单元（11）停止选择需求传感器，室内所有灯的控制为一般的手动开关控制，并可通过按键单元（50）的灯光强度调节按键，调节灯的亮度。