據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計，辦公照明用電量約占整幢大樓能耗的30%，辦公照明的設(shè)備費用（包括照明器件和配布線工程費）約占電氣工程費用的 10% 以上，因此選擇合理的照明方案，配置先進的控制系統(tǒng)，不僅能大大簡化穿管布線的工作量，而且能有效地節(jié)約能源，降低用戶運行費用，提高大樓管理水準，具有極大的經(jīng)濟意義和社會效益。

　　而市場上現(xiàn)有的智能照明系統(tǒng)僅能控制照明的開關(guān)，并不能自動按照環(huán)境照度補償以合適的亮度。因此，本文設(shè)計了一種基于zigbee的亮度分級智能照明系統(tǒng)，通過感應區(qū)域內(nèi)照度的強弱，自動地調(diào)節(jié)照明設(shè)備的亮度，以達到舒適、實用及節(jié)能環(huán)保的目的。

　　設(shè)計方案及工作原理

　　要實現(xiàn)本設(shè)計的目標，首先，系統(tǒng)需要能檢測環(huán)境的照度，這里使用常用的光敏元件對照度進行檢測；其次，系統(tǒng)能對照度不足的環(huán)境進行補償，這里使用控制方便、效率高的白光 led；然后，采用紅外感應的方式檢測是否有人，是否需要照明。最后，使用zigbee協(xié)議將所有的照明設(shè)備構(gòu)成一個網(wǎng)絡(luò)，方便控制。系統(tǒng)設(shè)計方案及工作原理如圖 1 所示。整套系統(tǒng)核心是 zigbee，zigbee是基于 IEEE802.15.4 標準的低功耗局域網(wǎng)協(xié)議，主要適合用于自動控制和遠程控制領(lǐng)域，可以嵌入各種設(shè)備，是一種便宜的、低功耗的近距離無線組網(wǎng)通訊技術(shù)。這里使用zigbee主要是考慮到智能照明系統(tǒng)在其他方面上的延伸性，比如最新技術(shù)趨勢物聯(lián)網(wǎng)，這樣這套系統(tǒng)就不單單是智能照明系統(tǒng)，添加程序后還成為一套物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)。而外圍，亮度的檢測及控制全部由獨立的單片機來完成，這樣可以讓 zigbee終端更多的 cpu 時間用于其它，例如實時監(jiān)測、紅外傳感器、光敏傳感器等。

　　方案如下：

　　1、當有人接近時紅外模塊檢測到有人通過，隨即打開照明，延時一定時間后未檢測到有人通過，則關(guān)閉照明可以節(jié)約電能；

　　2、當光源照明時，使用光敏元件檢測周圍環(huán)境的光的亮度，將其反饋給單片機，單片機將此數(shù)據(jù)與預設(shè)定的數(shù)據(jù)進行比對，然后對光源亮度進行調(diào)整，使其達到預定值。（此處預定值是可以人為設(shè)定的。）而燈具亮度控制方面，使用恒壓式驅(qū)動，通過改變電壓來改變亮度。

　　系統(tǒng)硬件設(shè)計

　　系統(tǒng)硬件主要由 12864 液晶，BH1750 芯片，熱釋電紅外傳感器，DAC081C081 芯片，STC89C52 單片機，乙類功率放大電路，zigbee無線傳輸單元所組成。系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)圖如圖 2 所示。這里使用閉環(huán)調(diào)節(jié)系統(tǒng)以提高亮度調(diào)節(jié)的速度。首先，BH1750 芯片將照度轉(zhuǎn)換為數(shù)字量并傳給單片機，單片機對數(shù)據(jù)處理后，用12864 液晶顯示出當前照度值，然后使用DA 轉(zhuǎn)換輸出不同電壓以驅(qū)動 led。增加或減小電壓以控制 led 的亮度的增強和減弱，接著再次檢測環(huán)境亮度，重復上面的步驟，直到檢測的亮度趨于紅外遙控器設(shè)定的照度值，最終使環(huán)境亮度趨于合理。

　　各個組成部分介紹：12864 是一種液晶屏幕，共 128x64 個點，用來顯示當前檢測的照度值或設(shè)置界面。BH1750則是 16 位數(shù)字輸出型環(huán)境光強度傳感器，精度高，靈敏度高，適合用于照度檢測。熱釋電紅外傳感器是一種對人體紅外輻射尤為敏感的紅外傳感器，用來檢測是否有人通過。STC89C52 單片機則是一種兼容 51 的單片機，比較常見，性價比較高。DAC081C081 則是 8 位的低功耗 DAC，和乙類功率放大電路共同作為 led 的驅(qū)動級。zigbee無線傳輸單元是用來控制照明系統(tǒng)是否工作的總控制端，當白天時，關(guān)閉整個系統(tǒng)，以節(jié)省電能，到黃昏時，自動開啟系統(tǒng)，智能照明系統(tǒng)開始工作。

　　系統(tǒng)軟件設(shè)計

　　該系統(tǒng)的軟件采用 C 語言。它的使用非常廣泛，無需復雜的程序設(shè)置環(huán)境，支持過程化程序設(shè)計、數(shù)據(jù)抽象面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計、泛型程序設(shè)計等多種程序設(shè)計風格，其語言非常靈活，功能相當強大，并且語法思路層次分明、相呼應。為了日后的更新、維護與拓展，在設(shè)計過程中采用模塊化的思想。

　　圖 3 是系統(tǒng)流程圖

　　首先，將預定一個值，作為照度的參考值。由于設(shè)備剛剛開啟，照明設(shè)備就處于關(guān)閉狀態(tài)，然后不斷進行紅外感應檢測，當有人通過，紅外感應模塊被觸發(fā)，隨既開啟照明，檢測亮度，并增減控制電壓，然后再檢測是否達到預定值，直到達到預定值。延時預設(shè)的時間，等待行人通過后，再次紅外感應檢測。當檢測到還有人時，由于已經(jīng)開啟照明了，所以繼續(xù)下一步；而當沒有人時，關(guān)閉照明設(shè)備并繼續(xù)紅外檢測，等待下一個人通過。

　　結(jié) 語

　　本文所設(shè)計的系統(tǒng)已用于某種燈具的亮度分級控制器進行測試，實際應用表明該系統(tǒng)測試準確、穩(wěn)定可靠，根據(jù)此系統(tǒng)生產(chǎn)出的智能照明燈具具有反應靈敏、燈光柔和等優(yōu)點。如果將 led 驅(qū)動方式改為恒流式開關(guān)電源，那么系統(tǒng)的效率將進一步得到提高。led 為電流型器件，使用電流更能有效控制 led 的亮度，由于僅需改變 PWM 波的占空比就可以改變電流，不僅方便，而且開關(guān)電源的效率高，溫度低。但此方案電磁輻射較大，需要合理的設(shè)計以避免干擾和電磁輻射。