摘 要：随着生活节奏的加快，人们都在追求着节能减排，舒适简单而又不单调的生活方式。传统的照明方式已经被智能控制的照明设备取代，我们都知道常用的照明灯在夜间开灯瞬间，太强的光线使处于黑暗中的眼睛容易受到很大的刺激，因此使用人体感应小夜灯是首要选择，人体红外感应小夜灯，柔和的光线类似月光照明的感觉，使用它有助于保护眼睛，有助于如厕后安然入睡，它特别适合于家人有老人或孩子的地方使用，也适合于夜晚怕黑的人群使用，且有着很好的节电效果。本文所设计的光敏红外感应智能控制小夜灯，采用的是51系列单片机STC89C51，主要是在夜间利用人体红外感应方式侦测附近是否有人体移动，将侦测到的红外光谱转变成微弱的电信号，然后通过放大电路将微弱的电信号放大，最后经单片机处理以达到驱动电路使感应灯发光的效果，因此根据不同的要求，可通过软件延时程序来设计所需的持续照明时间。在灯头或底座上安装有光敏感应器，光敏感应器与小夜灯电性连接，光敏感应器通过感应外界光线的强弱，触发小夜灯开启或关闭，从而达到节能节电的效果。
关键词：51单片机;光敏红外感应;数据采集;发光电路
一、发展现状
就目前市面上的感应照明设备而言，主要是声控灯、蓝牙智能控制灯占据了整个市场，但声控灯的灵敏度不高，蓝牙智能控制灯虽可实现远程控制，但夜间开关灯不方便，都不是很完美，然而光敏红外感应家用小夜灯恰恰弥补了这一空缺，而且它具有快捷、实惠、感应范围大、低能耗、小巧的特点。一旦上市，将会在每户家庭里得到广泛的应用，并且成本不高，无论是城市还是偏远山村都可以满足。同时本设计采用的采用了热释电红外传感器，它的制作简单、成本低、安装比较方便，而且性能比较稳定，抗干扰能力强、灵敏度高、安全可靠，应用广泛，既可用于照明装置，還可用于防盗报警装置、制动控制、接近开关、遥测等领域。
二、项目研究意义
在能量资源利用日益紧张的今天，为了响应节能减排的号召，照明设备作为千家万户必不可少的用品，节能自然是基本要求。因此研究设计一款光敏红外感应智能控制小夜灯正是为了解决控制不方便，灵敏度不高，不够小巧等问题，并且本文设计的光敏红外感应智能控制小夜灯可以广泛的应用在生活的各个方面，安装简便，能够切实做到人来灯亮，人走灯灭的功能，并且如果在此基础上增加调节光控模块的话，可以满足各种光照条件下的需求。
三、系统研究功能
本设计由一个外接电源用来供电，一个单片机用来负责各个模块的控制，通过一个光敏电阻来感应周围环境的光照强度，一个人体红外感应模块来检测周围是否有人（人体有恒定的体温，与周围环境温度存在差别，当人体移动时，这种差别的变化通过菲涅尔透镜被热释电传感器检测到，从而输出电信号）后经过放大电路、比较电路，单片机处理运算后驱动执行发光器控电路使发光器发光。
四、总体设计与分析
为了实现本次设计的要求，系统必须具备以下功能：
1.光敏电阻白天越亮，阻值越小，从而实现灯白天不亮;
2.通过红外探测人体并转换成电信号
3.信号放大;
4.当一定范围内有人经过时，小灯点亮并延时自动熄灭等功能：
五、电路设计
1、时钟电路设计
51单片机内部具有一个高增益反相放大器，用于构成振荡器。通常在引脚XTALl和XTAL2跨接石英晶体和两个补偿电容构成自激振荡器，如采用外部时钟源驱动器件，XTAL2应不接。一个机器周期含有6个状态周期，而每个状态周期为2个振荡周期，所以一个机器周期共有12个振荡周期，如果外接石英晶体振荡器的振荡频率为12MHZ，则一个振荡周期为1/12us，故而一个机器周期为1us，也可以根据情况选择6MHz、8MHz或12MHz等频率的石英晶体，补偿电容通常选择20-30pF左右的瓷片电容。
2、复位电路设计
单片机小系统采用上电自动复位和手动按键复位两种方式实现系统的复位操作。上电复位要求接通电源后，自动实现复位操作。手动复位要求在电源接通的条件下，在单片机运行期间，用按钮开关操作使单片机复位。复位电路结构如图3所示。上电自动复位通过电容C3充电来实现。手动按键复位是通过按键将电阻R2与VCC接通来实现。
3、光控、红外信号检测电路设计
方案一：光敏三极管控制白天灯灭：
工作原理：有光时对外呈现低阻抗，无光时高阻抗，分压不同从而产生变化的电信号。
方案二：选用光敏电阻控制白天灯灭：
工作原理：当所处环境光线强时，光敏电阻自动调节其阻值，并与相应滑动变阻器匹配，单片机响应并且进行数据采集。单片机中有AD转换器，因此可以根据采样的数据，进行开关工作。
红外信号检测电路：
人体辐射的红外线中心波长为9～10um，而热释电红外线传感器的波长灵敏度在0.2～20um范围内几乎稳定不变，所以采用的是热释电红外线传感器。
4、放大电路设计
采用的是最基本的放大电路，当有人闯入时，热释电红外传感器将探测到动作，设置在监测点上的红外探头将人体辐射的红外光谱变换成电信号，然后经放大电路将电信号放大传给单片机。
5、发光电路设计
发光电路是由一个灯泡，三极管，电阻，继电器构成，当采样数据满足通过程序时，通过单片机的控制I/0口驱动，控制继电器的通断来控制灯的开关。
六、硬件电路设计
本次设计采用 AT89C51单片机为工作处理器核心，通过光控模块控制白天，由于光线照射，该灯始终处于关闭状态;而到晚上，该灯通过热释电红外传感器（80年代发展起来的一种新型高灵敏度探测元件，能以非接触形式检测出人体辐射的红外线能量的变化），测出人体发出的红外辐射，并转化成相应电信号，再通过单片机进行数据采集，内部软件编程处理后，驱动夜灯灯泡，可以做到人来灯亮，人走灯灭的节能效果。
七、 小结
本次设计以 AT89C51 为核心部件，外接光控模块和热释电红外感应器，在晚上，该灯只有收到人体的红外信号，灯自动点亮，通过软件控制延时自动熄灭。这种照明系统具备成本低，安装方便，灵敏度高，通用性强，性能稳定的特点。
参考文献：
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[2] 于海生.微型计算机控制技术[M].清华大学出版社.1999-6
[3] 郭天祥.新概念51单片机C语言教程[M].北京：电子工业出版社，2009
[4] 谢嘉奎.电子线路[M].高等教育出版社.2008-3.
作者简介：
向兵（1990-），男，汉，四川南充人，助教，硕士研究生，从事电子产品分析与制作、单片机原理及应用等课程研究。
吕佳璐（1999-），女，汉，四川成都人，学生，绵阳职业技术学院信息工程系2017级，电子信息工程技术专业，擅长单片机项目开发。
*课题项目：绵阳职业技术学院，校级精品在线开放课程《电子产品分析与制作》。
