紫外線消毒、照明與圖像記錄智能控制系統設計

孟霖宜

摘要：本系統以單片機STC89C52芯片為控制單元，結合紅外探測獲取的人體活動信息、自動亮度感應獲取的環境亮度信息，實現了紫外線消毒燈、照明燈和圖像記錄裝置的智能控制切換，既有效避免了紫外線輻射對人體的危害，還提高了安全防范水平。

關鍵詞：單片機;智能控制;紅外探測;紫外線消毒;照明;圖像記錄

中圖分類號：TP29 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2018）11-0001-03

0 引言

目前，紫外線消毒燈已成為醫院、餐飲、幼兒園等行業的必需設備，具有消毒效果較強、使用方便簡單、可移動、成本低等優點。然而，由于產品上的警示標志不明顯，商家在宣傳中也常忽略不提它的危害性，近年來，由紫外線燈長期照射造成的傷害時有發生。同時，由于紫外線消毒一般要求在夜間或白天特殊需求時進行，這期間人員較少進入消毒區域，容易存在安全隱患，有必要對這期間進出消毒區域的人員、物品影像進行記錄，加強安全防范管理。因此，設計一種能夠通過感應人體活動來自動控制紫外線消毒燈開關的功能很有必要;同時，為了方便夜間進入該區域人員的活動以及安全管理，還應自動控制照明與圖像記錄設備。

1 系統硬件設計

紫外線消毒、照明與圖像記錄智能控制系統主要由單片機控制單元、無線遙控模塊、紅外探測模塊、亮度感應模塊、電源等組成，組成如圖1所示。

遙控接收模塊接收到開機指令后，系統開始工作。紅外探測模塊探測該域內有無人員出入、活動，如果沒有人員活動，則紫外線消毒燈正常工作，照明燈和攝像頭不工作。當有人員進入該區域時，紫外線消毒燈自動關閉，避免對人體造成傷害，并開啟圖像記錄裝置，對該區域的人員活動情況進行記錄，便于實現事后追溯;同時亮度感應模塊自動檢測環境的亮度，如果亮度較暗自動打開照明燈（如果亮度較高則不打開照明燈）。當人員離開以后，照明燈和圖像記錄裝置繼續延時工作一段時間后自動關閉，同時打開紫外線消毒燈，恢復消毒工作狀態。

1.1 單片機控制單元

從圖1中可以看出，單片機控制單元主要包括單片機、晶振電路、復位電路等，CPU采用STC89C52單片機，是一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器，內置8位中央處理單元[1]。電路中晶振電路外接石英晶體及外接電容CX1、CX2，晶振頻率12MHz，CX1、CX2使用30pF電容，復位電阻10kΩ。

1.2 無線遙控模塊

無線遙控模塊主要由基于PT2262發射單元、基于PT2272接收單元共同組成，PT2262/2272是一對帶地址、數據編碼功能的紅外遙控發射/接收芯片[2]。PT2262發射單元通過無線控制“開”或“關”信息的發送，PT2272接收單元接收到該信息，在較遠距離內實現對負載的控制。發射單元、接收單元如圖2、3所示。

發射單元的按鍵S1沒有按下時，PT2262的17腳輸出為低電平，315MHz的高頻發射電路不工作;當S1按下時，其17腳輸出經過調制的串行數據信號，315MHz的高頻發射電路起振并發射等幅高頻信號。接收單元的解碼芯片PT2272接收到PT2262發射的信號后，其地址碼經過兩次比較核對，只有與發射端PT2262的地址編碼完全相同，PT2272的10腳才輸出高電平，然后送入單片機控制單元89C52的P1.0端。

1.3 紅外探測模塊

紅外探測模塊主要由熱釋電紅外傳感器PIR、傳感信號處理集成電路BISS00O1及外圍電路組成，如圖4所示。BISS0001是一款具有較高性能的傳感信號處理集成電路，是由運算放大器、電壓比較器、狀態控制器、延遲時間定時器以及封鎖時間定時器等構成的數?；旌蠈Ｓ眉呻娐穂3]。

當有人進入熱釋電傳感器PIR監控范圍并移動時，PIR可將人體散發出的紅外線變化轉換為輸出信號頻率為0.1～10Hz的電信號輸出，其輸出隨人體移動而變化，通過靈敏度電阻RT02送入BISS00O1芯片內部高輸入阻抗運算放大器的輸入端1N+（14腳），在內部經過放大、雙向鑒幅器處理后，由狀態控制器（2腳）輸出高電平，然后送入單片機控制單元89C52的P1.1端。系統中BISS0001的1腳接高電平，電路處于允許重復觸發狀態，只有人離開后，再延時一段時間，BISS0001的2腳才輸出低電平信號，延時時間的長短由延時元件R013與C011決定。

考慮到空間的大小、形狀不同、以及紅外探測的靈敏性，可能需要安裝多個紅外探測模塊，同時為保證各紅外探測模塊工作的獨立性，系統采用多個紅外感應模塊并聯的方式，任一模塊探測到人員活動后，89C52的P1.1端均可接收到高電平。

1.4 亮度感應模塊

亮度感應模塊主要以由電壓比較器、光敏電阻RG等組成，原理圖如圖5所示。由于光敏電阻RG在黑暗時阻值可達幾兆歐，電壓比較器同相輸入端的電壓高于反相輸入端的電壓，比較器輸出高電平，然后送入單片機控制單元89C52的P1.2端。

2 系統軟件設計

軟件程序基于模塊化結構設計，這樣程序結構更清晰，編程更簡單，易于后期調試和修改。系統加電后，電源模塊開始工作，給遙控接收模塊和單片機控制單元供電;單片機控制單元初始化程序首先對定時器、P1口、P2口等進行初始化操作，目的是防止誤操作情況的發生，影響系統使用;然后持續對P1.0、P1.1、P1.2進行掃描，并根據其不同狀態對應控制P2.0、P2.1、P2.2、P2.3的狀態，進而控制紫外線消毒燈、照明燈、攝像頭等的工作狀態。主程序模塊主要完成編程芯片的初始化和各個模塊的調用，程序設計主程序流程圖如圖6所示。

3 結語

該系統基于STC89C52單片機設計，主要采用單片機智能控制、無線遙控、紅外探測和亮度感應等技術，實現了紫外線消毒燈、照明燈和圖像記錄裝置的自動控制切換。彌補了現有紫外線消毒燈沒有人體活動感應手段的缺陷，有效避免了紫外線輻射對人體的危害;還融合了照明和圖像記錄控制功能，便于實現事后追溯，提高了安全防范水平。此外，該系統與原有紫外線消毒、照明、圖像記錄設備完全兼容，便于推廣應用。

參考文獻

[1]李曉赫，郭慶強.基于STC89C52單片機的智能風扇控制系統[J].自動化儀表，2018，39（6）：99-102.

[2]趙亞麗.基于單片機和PT2262/2272的電源控制系統[J].裝備制造技術，2016，9（9）：210-212.

[3]易金橋，黃勇，廖紅華，等.熱釋電紅外傳感器及其在人員計數系統中的應用[J].紅外與激光工程， 2015，4（4）：1186-1192.

Intelligent Control System Design of Ultraviolet

Disinfection， Illuminating and Image Recording

MENG Lin-yi

（Shijiazhuang Second Middle School，Shijiazhuang Hebei? 050000）

Abstract：This system has a control unit based on MCU STC89C52， which can implement the intelligent control switching of ultraviolet disinfection lamp， illuminating lamp and image recording device， by combining the body action information from Infrared Detection device and environmental brightness information from automatic brightness sensor. The designed system can avoid the harm of ultraviolet radiation to human body effectively， and improve the level of safety precautions.

Key words：MCU;intelligent control;infrared detection;ultraviolet disinfection; illuminating; image recording