基于 AVR328P 单片机声光控自充电 LED 节能灯设计

基于 AVR328P 单片机声光控自充电 LED 节能灯设计

摘要：本文研究了一种声光控自充电 LED 节能灯。本设计以 AVR328P 单片机为核心实现了 LED 灯在相应时间段开 启且声控的功能，同时内置的蓄电池也保证了其在断电状态下也能正常运行的设计。内置的电压传感器也能保证蓄 电池长期的使用与正常的充放电。传感器的加入使得灯泡变得更加智能与节能，可以感知外界环境并作出相应的控 制以达到节能的目的。

关键词：328P;AVR 单片机; 传感器；LED 

DesignofWarehouseEnvironmentMonitoringSystem BasedonSCM Abstract:This paper studies an acousto-optic control self-charging LED energy-saving lamp. This design uses the AVR328P microcontrollerasthecoretorealizethefunctionoftheLEDlamptobeturnedonandthesoundcontrol inthecorresponding time period. At the same time, the built-in battery also ensures the design that it can operate normally even in the power-off state. The built-in voltage sensor also ensures long-term use and normal charge and discharge of the battery. The addition of sensors makes the bulbs smarter and more energy efficient, and can sense the external environment and make corresponding controlstoachieveenergysavings. Keywords:328P;AVRmicrocontroller;sensor;LED

第一章 绪论

1.1 研究意义

在如今这个电气时代，电成为了我们生活中不可缺少的一份子，而在电的使用中，

照明所使用的电量又成为了不可或缺的一份子，在我国的用电中，照明用电更是占到了 10%。

随着时代的快速发展，科技的迅速进步，对电的应用更是广泛，因此采用新的技术

策略对照明用电的智能化，对国民经济的发展也是有着巨大的战略意义。

如果在现如今的小区楼道中装上声光控延时开关，那么将会对人们的日常出行带来

极大的便利，当晚上光照昏暗，看不清路时一旦有人走过一般都会发出响声，那么这时

候楼道灯就会智能点亮，给人照亮道路，当人们下班回家或者外出有事而要经过楼道时，

这边的灯在过了几分钟后就会自己关上。而在日常亮度正常的时候，即使有人在附近不

断行走，发出声响，在附近路口的灯都不会自己亮起，这样就能够从源头上解决了灯长

时间亮着会浪费电的问题。而这个智能化开关不仅在家家户户之间的道路上十分受用，

而且也适合用于各种办公场地、办公楼道路、教学楼附近等行人众多的场所，它拥有精

巧的体积、外形美观、制作起来简单容易、工作也一直稳定等优点，特别适用于布置在

各种楼房走廊的光照设施。而在当下世界的主要倡导已经成为了陡减能耗、节约能源、

注重环保这些方面，所以在如今的这个时代，消耗能源巨大而且会对环境产生危害的白

炽灯已经逐渐淡出了时代的舞台。在发布“欧盟即将杜绝使用白炽灯”的整体的一个规

划表之后，全球大多都抛弃了此灯的使用，纷纷放弃了对它的使用，取而代之的是新型

的既环保又节能的荧光灯，成为一大主流。

在未来，许多优点的该灯具有极大的几率的可能取代传统的提供光亮设备，这是提

供光亮行业非常希望的。该是提供光亮产品的新兴光源，被称为“绿色提供光亮”光源，

其发展空间巨大。白光该拥有只需消耗很少的能源就可以正常工作的优点，而其需要耗

费的能源是白炽灯的十分之一，是普通节能灯具的 1/4，但是使用的时间却是比他们长

太多，其可以使用年限一般可以达到甚至超过 10 万小时，对普通家庭提供光照可以讲

是一次使用，终生受益。可以处于高速状态下长时间工作：如果不断的启动或关断，灯

具丝就会发黑，很快的坏掉，也就会更加的安全，让人放心。它采用固态的封装技术，

属于冷光源类型。也就是说它在装配运用和运输上都会十分的便利，在任何小型或者密

闭的设备中都可以安装使用，不会惧怕大幅度的抖动。[1]这项技术正在处于进步的高峰期，对于它所达到的照明效果也是日益精进，它的单个价格也是越来越低，越来越容

易让人们所接受。而白光也是一步步的进入人们的家庭，影响人们的生活，方便人们的

生活使用。而且其还特别的环保，没有汞的有害物质，对人没有一丝的危害影响。它所

用的灯具泡所需采用的所有配件都是十分简单的，安装起来也十分快速。即使是对于个

人来说都可以回收利用。为了将它的点光源转变为面光源，我们可以采用配光这种技术，

这可以让它的发光面变大，从而使人不会产生眩光感，提升人们的视觉感受，消除人长

时间看上去的疲劳感觉，让人感觉会更加的舒适。另一方面采用灯具罩和透镜相结合的

设计。聚光和防护这两个作用本来就是透镜所拥有的，这样就不会造成光会重复浪费的

问题，这样产出来的物品就会十分地好看。其采用的整体包装，将散热的器具还有灯具

放在一起考虑，整体构思。[2]充分保障了其对于散热的简单需求及可以使用的最大年

限，从源头上符合了该灯具的结构需求及造型上的美观设计需求，具备了灯具所要拥有

的鲜明特点。节约能源效率明显。利用超高亮、大功率的该光源，再配合上高作用电源，

对于普通的灯，其更加省电，至少可以避免 8 成电量的浪费，而它的工作效率却比普通

的灯高了 10 倍不止。它的最长使用时间也是达到了 5 万个小时，是常见的钨丝灯具最

常使用时间的 50 倍。该利用高度巧妙的先进封装手艺—共晶焊，充分保障该的超长使

用寿命。同时其不会有频闪，工作于纯直流，消除了传统光源会产生频闪问题从而引起

的人们的视觉劳累。使人体安全有保障。不含铅、汞等危害人体的元素，不会对环境产

生一丝危害。不容易毁坏，不含有辐射危害。无灯具丝以及玻璃所制成的外面，使其没

有传统灯具管会偶尔碎裂，坏掉的问题，对人体不会产生伤害、更不会产生任何的辐射

问题。处于不太热的电压下工作，更加的安全可靠，让人不会有任何的忧虑。表体温度

也不会高于 60℃。工作在宽电压这之间，其在全球都适用。85V~ 264VAC 全电压范围恒

流，保证使用年限及亮度不受电压波动影响。利用 PWM 恒流技术，作用高，热量少，恒

流精度高。陡减线路损耗，对电网无污染。功率因数≥0.9，谐波失真≤20%，EMI 完全

符合全球所规定的标准，降低了在线路上会有的电能消耗问题，也绕过了会产生高频扰

乱这一问题。[3]该灯具头是与通用标准一样，也就是说其可直接替换正在使用的卤素

灯具、白炽灯具、荧光灯具。发光视觉上的效果能率可高达 80lm/w，该灯具还具有多种

色温，显色指数高，显色性好，更加能够令人们所接受。

目录

第一章 绪论...............................................................................................................................1 

1.1 研究意义.....................................................................................................................1 

1.2 研究现状.....................................................................................................................3 

1.2.1 LED 灯具的研究现状......................................................................................5 

1.2.2 LED 节能技术的现状......................................................................................6 

1.3 应用前景.....................................................................................................................8

 1.4 设计系统概述...........................................................................................................10

 1.4.1 系统主要内容................................................................................................10 

1.4.2 系统工作过程................................................................................................11 

1.5 课题的研究思路及论文章节安排...........................................................................11

 第二章 总体方案设计.............................................................................................................12 

2.1 设计思路...................................................................................................................12

 2.2 方案选择...................................................................................................................12 

第三章 系统的硬件模块设计.................................................................................................14 

3.1 主控制器...................................................................................................................14

 3.2 电压检测模块...........................................................................................................15

 3.3 光敏传感器模块.......................................................................................................16

 3.4 声音检测模块...........................................................................................................17

 3.5 继电器模块...............................................................................................................18 

3.6 LED 灯光模块............................................................................................................19 

3.7 RGB 指示模块............................................................................................................20 

3.8 降压模块...................................................................................................................21 

第四章 系统的软件模块设计.................................................................................................22

 4.1 主程序流程图............................................................................................................22 

4.2 LED 灯芯工作流程....................................................................................................24

 4.3 蓄电池充放电管理流程图........................................................................................25 

4.4 RGB 指示灯子程序流程图........................................................................................25 

第五章 系统电路设计.............................................................................................................26 

5.1 系统原理图设计........................................................................................................26 

5.2 部件原理图设计........................................................................................................27 

5.2.1 传感器部件原理图........................................................................................27 

5.2.2 蓄电池管理和 LED 部件原理图....................................................................27 

6.1 软件操作环境............................................................................................................29 

第七章 总结与展望.................................................................................................................30 

参考文献...................................................................................................................................31 

致谢...........................................................................................................................................32

参考文献

[1] 许名传. LED 节能灯具的优势及局限性 [J]. 大众用电 2018.6

 [2] 房晓艳；樊明光. LED 灯具在城市夜景照明中的应用分析[J]. 时代农机 2017.5 

[3] 李保君. LED 公共照明系统在渤海石油矿区的应用及节能效果分析 [J]. 资源节约 与环保 2015.5

 [4] 一款新型声光控 led 节能灯系统的设计方案_电子元器件. 中国百科网

 [5] 光控电子开关电路与制作电路图_传感/控制. 中国百科网

 [6] 齐纳二极管工作原理. 中国百科网

 [7] 张坤镯；胡玉镯. LED 灯在不同领域的应用现状[J]. 中国高新区 2017.11

 [8] 邓卓梅；朱协彬 .基于经济效益的大功率 LED 散热封装技术研究 [J]. 普洱学院学 报 2018.4 

[9] 朱继明；韦载明. LED 照明是电光源发展的必然趋势[J]. 中国港口 2016.12 

[10] 杨荣超;丁小明; 齐飞. LED 灯在植物研究上的现状和展望[J]. 安徽农业科学 2015.8