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毕业设计（论文）

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毕业设计（论文）报告

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公共楼道灯自动启闭电路

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公共楼道灯自动启闭电路

摘要：本文针对公共楼道灯的自动启闭问题，设计并实现了一种基于光敏传感器和微控制器的自动启闭电路。该电路能够根据环境光线强度自动控制楼道灯的开关，有效节约能源，提高公共楼道的照明效果。本文首先介绍了自动启闭电路的原理和设计方法，然后详细阐述了电路的硬件设计和软件编程，最后通过实验验证了电路的性能和可靠性。本文的研究成果为公共楼道照明系统的智能化改造提供了理论和技术支持。

前言：随着社会经济的快速发展，人们对公共设施的需求日益增长。公共楼道作为重要的交通通道，其照明效果直接关系到人们的出行安全和舒适度。然而，传统的公共楼道照明系统存在诸多问题，如能耗高、照明效果不佳等。为解决这些问题，本文提出了一种基于光敏传感器和微控制器的公共楼道灯自动启闭电路，旨在实现楼道灯的智能化控制，提高照明效果，节约能源。

一、1.自动启闭电路原理

1.1自动启闭电路的基本组成

自动启闭电路的基本组成主要包括以下几个关键部分：(1)光敏传感器，负责检测环境光线强度并输出相应的信号；(2)微控制器，作为电路的控制核心，负责接收传感器信号，并根据预设的程序进行逻辑判断和指令输出；(3)执行机构，如继电器或电子开关，用于接收微控制器的指令，实现电路的通断控制；(4)电源模块，为整个电路提供稳定的工作电压；(5)配电模块，用于将电源模块提供的电压分配到各个电路模块。

在具体实现中，光敏传感器通常选用光敏电阻或光敏二极管，这些传感器在光线照射下，其电阻值会发生变化，从而将光信号转换为电信号。例如，光敏电阻在光线较弱时电阻值较高，随着光线增强电阻值逐渐降低；而光敏二极管则具有更高的响应速度和灵敏度。在实际应用中，例如在公共楼道中，光敏传感器可安装在楼道顶部，通过检测地面的光照强度来判断是否需要开启灯光。

微控制器则通常选用低功耗、高性能的8位或32位微控制器，如STM32、PIC等。这些微控制器具备丰富的内置资源，包括定时器、串口通信、PWM输出等，可以方便地进行扩展和编程。以STM32微控制器为例，它具有72MHz的高速CPU和丰富的GPIO端口，非常适合用于控制楼道灯的自动启闭。在编程过程中，微控制器会根据光敏传感器的输出信号，通过比较阈值的方式判断是否需要点亮或熄灭灯光。例如，设定一个阈值，当环境光线低于此阈值时，微控制器将发送指令至执行机构，使灯光点亮；反之，当环境光线高于阈值时，微控制器则关闭灯光。

执行机构的选择取决于具体的应用需求。在公共楼道灯的自动启闭电路中，常见的执行机构包括继电器和电子开关。继电器通过电磁作用来控制电路的通断，其优点是开关速度快，可靠性高，但体积较大，成本较高。电子开关则利用半导体器件实现电路的通断，具有体积小、成本低等优点，但开关速度较慢。例如，在某个实际项目中，设计者根据楼道灯的负载功率选择了额定电流为5A的继电器，确保了电路在长时间工作下的稳定性和安全性。

1.2自动启闭电路的工作原理

(1)自动启闭电路的工作原理基于光敏传感器对环境光线的感知和微控制器的智能处理。当环境光线强度低于设定阈值时，光敏传感器输出低电平信号，微控制器接收到该信号后，通过内置的定时器模块延时一段时间，以消除环境光线中的瞬间波动，确保信号稳定。延时结束后，如果光敏传感器仍输出低电平信号，微控制器将发送控制指令至执行机构，如继电器或电子开关，使电路导通，从而点亮楼道灯。

(2)在实际应用中，例如在公共楼道中，当夜幕降临或室内光线不足时，光敏传感器会检测到光线强度的下降，并迅速将这一变化转换为电信号。以光敏电阻为例，其电阻值会从正常状态下的几千欧姆下降至几十欧姆，微控制器通过模拟输入读取这一变化，并触发相应的控制程序。假设设定的阈值为5Lux，当环境光线低于此值时，微控制器启动延时程序，延时时间设定为30秒，以避免频繁开关造成的能耗和寿命损耗。延时结束后，如果光敏传感器仍显示光线强度不足，则微控制器输出高电平信号至继电器，继电器吸合，楼道灯点亮。

(3)当环境光线强度恢复至正常水平时，光敏传感器输出高电平信号，微控制器接收到该信号后，同样经过延时处理，确认光线强度确实稳定在正常范围内。此时，微控制器发送关闭指令至执行机构，继电器断开，楼道灯熄灭。例如，在某个实际案例中，通过测试发现，当环境光线强度从10Lux下降至5Lux时，光敏传感器输出信号变化约为100毫伏，微控制器通过模数转换器将此信号转换为数字信号，并以此作为判断依据。通过这样的工作原理，自动启闭电路能够有效地根据环境光线变化自动控制楼道灯的开关，既