导言
在环保压力日益增大和全球动力日益严重的大环境下，节能减排成为现在世界经济的首要发展方向。LED光源作为一种新式的固体照明光源，具有发光效率高、能耗低、坚固耐用、寿命长、安全性好、环保等长处，是当时照明职业的一个研讨热门。现在，照明动力消耗占人类总动力消耗的很大部分，而对LED调光可以更进一步有用地节能，大幅削减动力糟蹋。因而，运用恒照度调光技能以削减不必要的照明糟蹋具有重要的含义。
1 体系简介及作业原理
体系由PIC16F690单片机、TSL2561光照度传感器、LED光源和LED驱动电路4部分组成。因为LED的亮度与作业电流成正比，故调理作业电流即可调理LED的发光亮度。现在首要有调理正向电流和脉冲调制调光两种调光办法。因为脉宽调制调光具有不会发生任何颜色偏移、调光精度高、结合数字技能调光、调光规模宽、不闪耀等长处，故本文选用脉冲调制调光。
体系首要由TSL2561收集光照度反应给PIC16F690处理芯片，经过PIC16F690进行相应的算法处理，输出随光照度规则改动的PWM波形，经过带有PWM接口的驱动电路驱动LED灯然后完成调光。体系框图如图1所示。
一起，在本体系中加入了人体运动操控以及按键操控，可以检测人体运动，完成在无人时主动封闭LED灯，进一步削减电能糟蹋;按键可以调理PWM波形的频率以及设定环境最大光照度，使体系更为人性化。
1.1 PIC16F690单片机
PIC16F690单片机具有高性能的RISC CPU、低功耗以及丰厚的外设资源，可以满意本体系的硬件资源需求。因为该款单片机资源丰厚，既满意体系需求，又不十分糟蹋资源，故下降了操控器本钱。
1.2 TSL2561光照度传感器
TSL2561是TAOS公司推出的一种高速、低功耗、宽量程、可编程灵敏装备的光强度数字转化芯片。该芯片的运用可以供给最好的显现亮度并下降电源功耗。TSL2561具有以下几个特色：
①可编程装备答应的光强度上下阈值，当检测光照度超越阈值时能发生中止信号;
②数字输出契合规范的SMBus和I2C总线协议;
③可编程操控模仿增益和数字输出时刻;
④超小封装和超低功耗;
⑤主动按捺50 Hz/60 Hz的光照动摇。
TSL2561的内部结构如图2所示。其内部有两个光敏二极管通道，即通道0和通道1，其间通道0对可见光和红外线都灵敏，通道1仅对红外线灵敏。流过光敏二极管的电流经过积分式A/D转化器转化为数字量，转化完后将数字量存入芯片内部的寄存器中。积分式A/D转化器将在一个积分周期完成后主动进行积分转化进程。TSL2561可以经过对其内部16个寄存器设定来操控，该16个寄存器可经过规范的SMBus或许I2C总线协议拜访。
2 硬件规划
2.1 操控电路规划
操控电路首要由PIC16F690的最小体系组成，包含复位电路、输入按键电路、下载调试电路、供电电路、晶振电路以及相应的信号输入/输出接口。
因为本体系的研讨要点在于调光算法，且体系归于小功率，故供电电路选用简略有用的阻容电路。芯片供电电压为3.3 V，选用ASM1117稳压芯片。
下载调试电路依据微芯公司供给的材料，选用微芯集成仿真器ICD3，接口电路依据官方材料规划。复位电路以及晶振电路依照常用电路规划。整体硬件框图如图3所示。
2.2 驱动电路规划
图4为依据恒流LED操控芯片NCL30160的LED驱动电路。NCL30160是安森美半导体推出的一款NFET迟滞降压、恒流LED驱动器。它将电流提高到了1.5 A，是新一代高能效的处理计划，损耗十分低，体积很小，可最大极限地削减空间和本钱。经过运用仅55 mΩ的低导通阻抗内部MOSFET及以100%占空比作业的才能，可以供给能效高达98%的计划。最高1.4 MHz的高开关频率使规划人员可选用更小的外部元件，将电路板尺度减至最小及本钱降至最低。
依据NCL30160的数据手册及输出要求核算外围器材参数。体系选用5颗1 W的LED串联，恒定电流为350 mA。
R1=200 mV/ILED=200 mV/350 mA≈0.56 Ω (1)
式中，ILED为LED灯串电流。图4中的C5选用官方数据手册引荐的取值。电感L1及ROT由式(2)～(4)得到。式中，toff、ton、△I、RDS(oN)的取值参阅数据手册;VIN在此处取为24 V，DCRL为电感电阻，此处取为0 Ω。
3 软件规划
软件规划包含主程序规划、I2C总线通讯程序规划、调光算法规划，以及运动操控和按键输入程序规划4部分，是完成体系智能化操控的中心。
3.1 主程序规划
图5为主程序流程图。主程序的作用是挑选是否改动PWM频率及照度上限、无人形式和有人调光形式。恒照度算法在守时中止处理程序中完成。
3.2 调光算法规划
调光算法首要完成光照度信号的收集、数据处理运算并经过相应的算法完成实时盯梢补偿照度，然后完成滑润调光。TSL2561光照度传感器数字输出契合I2C总线规范协议，完成光照度收集有必要完成TSL2561通讯。I2C总线规范协议的读写办法首要有硬件完成和软件模仿，因为PIC16F690操控器没有自带的I2C总线接口，故本文选用软件模仿完成的办法。
收集进来的数据经过TSL2561规范规则的数据核算后取得光照度，将收集进来的室内光照度与设定的规范值比较，核算出LED需求补偿的照度值，并转化为处理器内PWM寄存器的值，记为当时PWM值。将前PWM寄存器值记为PWM原值。将PWM原值与当时PWM值不断比较递加或递减，使PWM输出以极小的步长盯梢当时PWM值，然后完成滑润调光。此算法还能处理发动跳变问题，使体系发动时PWM由零渐渐改动到当时PWM值。调光算法程序流程图如图6所示。
3.3 运动操控和按键输入程序规划
运动操控选用红外热电释人体运动传感器，可以检测室内是否有人，经过判别人体的活动状况挑选相应的照明形式。若有人则挑选调光形式，若无人则封闭LED灯，进一步节能。
按键输入首要有形式切换键及增减键，形式切换键首要用于切换改动频率或许改动光照度的最大设定值。考虑到单片机的硬件资源和合理的调光需求，时钟预分频比设定为4，频率改动规模为10～100 kHz，光照度最大设定值依据屡次丈量各时刻段的光照度选取适宜的调理规模，故光照度最大设定值规模为350～500。
4 试验成果
本试验运用TSL2561光照度传感器、操控电路、驱动电路。LED负载为5颗1 W的LED串联，恒定电流为350 mA。体系的作业状况可分为有人和无人，当传感器检测为无人时，PWM输出封闭，此刻LED灯串平息;反之，则依据室内光照度主动调理LED灯串的亮度。因为试验条件约束，室内光照度改由遮光窗布遮挡窗户强光来完成。假如体系数据和波形与理论剖析共同，则阐明体系规划正确。理论核算公式如下：
式中，LUXF为反应回来的光照度值。
表1是在多云气候条件下测得的试验数据。体系依据不同的室内照度，调理PWM输出波形然后改动LED光亮度。因为室内照度计探头方位放置和TSL2561传感器有必定的差错，故数据存在必定的差错。即在有人时，依据式(5)核算PWM占空比与示波器显现波形根本符合;无人时，不管室内光照度值是多少，PWM占空比均为零，LED不照明。将试验数据与理论值进行比较，考虑必定差错的状况下，根本符合。输出部分PWM波形如图7所示，分别为室内光照为22.82 lx和317.08 lx时的PWM波形。
结语
经过试验证明，体系依照程序规划，可以很好地进行恒照度操控;运动操控在无人时主动封闭，一旦检测到有人活动时，立刻进行恒照度操控。一起体系设置了调理调光频率和最大光照度值，可以依据不同要求做恰当的改动。恒照度自适应调光和人体运动操控有用完成了节能要求。
