单片机智能照明控制系统

摘要： 单片机能否点亮家庭电路中的灯？怎么实现？单片机能否点亮家庭电路中的灯？怎么实现？单片机可以点亮家庭电路中的灯目前常见的单片机有51单片机或是STM32单片机，可以通过C语言编程控制...

1. 单片机能否点亮家庭电路中的灯？怎么实现？

单片机能否点亮家庭电路中的灯？怎么实现？

单片机可以点亮家庭电路中的灯

目前常见的单片机有51单片机或是STM32单片机，可以通过C语言编程控制，常用的集成开发环境有IAR或是Keil。

目前常用的51单片机需要5V或是3.3V供电，STM32单片机通常是3.3V供电，但是我们家庭电路中的电灯都是220V的。如果用单片机的5V或是3.3V电源供电是不可能点亮220V的电灯的。如果使用220V给单片机供电，也是万万不能的。

面对这样的情况，我们可以借助继电器来帮助我们实现这个目的。

继电器我们可以选3V或是5V驱动的，但是单片机的IO口不能直接驱动继电器，简单的话我们可以加一个三极管的驱动电路。通过单片机的IO口控制三极管的通断，进而控制继电器线圈的吸合，然后继电器可以接220V的电灯，从而实现单片机的IO口，控制电灯的亮灭。如果我们再加上一个WiFi模块，比如ESP8266模块，使用MQTT协议接入阿里云的物联网平台，就可以实现app远程控制电灯的亮灭。

单片机通过控制电路可以点亮家庭电路中的照明灯，我以前是根本不相信的，但是看了我的朋友劳伦斯搞的单片机小制作之后，我是彻底相信了，一个小小的单片机不仅可以点亮220V灯泡，而且还可以对其进行PWM调光。

我的朋友劳伦斯是一家类人机器人公司的单片机工程师，会多种型号的单片机编程，我以前和其在一个公司工作过，后来由于水平太差，辞职不干了，但我们还经常来往。上周末，我到劳伦斯家里玩耍，恰好看到其正在搞单片机小制作。劳伦斯说，其用一个QFN20封装的C8051F330单片机（见下图）可以控制220V电路中灯泡的亮与灭，并且还可以对其进行调光。

我看这个C8051F330单片机比芝麻粒大不了多少，说什么也不相信它可以控制220V的灯泡。劳伦斯见我用怀疑的眼光看着他，于是他就开始了演示。
劳伦斯的第一个演示是用C8051F330控制220V/300W灯泡的亮与灭。其打开笔记本，给C8051F330输入事先编好的程序，接着将一个方向传感器插在单片机控制板上，并在控制板上焊接了上图所示的继电器控制电路，然后他说这个电路可以识别人是进入房间还是离开房间，当人进入房间时，室内的灯泡自动点亮，人离开房间，灯则自动熄灭。于是我试了一下，果真如其所说，这令我十分佩服其单片机水平。劳伦斯的第二个试验是用C8051F330对灯泡进行无级调光。只见他更改C8051F330内部程序后，又在实验板上加了一个由MOC3041光电耦合器构成的控制电路（见上图），然后通过电容触摸控制，竟然可以随意调节灯泡的亮度。

看了劳伦斯的这两个演示，我不得不相信小小的单片机可以点亮220V的灯泡，同时对单片机亦产生了浓厚的兴趣。我现在正在学最简单的8031单片机的编程，学会8031之后，打算再学功能强大的C8051F330单片机的编程。

使用单片机点亮家中的灯是非常容易的事情，实现起来有很多种方案，可以实现有线控制，也可以实现无线远程控制。手动控制灯的亮灭时，是通过开关来实现的，而开关的左右就是断开和导通照明灯的回路，回路是闭合的，照明灯就被点亮，回路是断开的照明灯就会熄灭。所以，问题最终被转化到了控制照明灯回路通断的问题上，这就是控制灯亮灭的原理，意识到了这个问题后，问题就变得异常简单：单片机如何控制照明灯回路的通断。

答：单片机通过控制继电器回路可以实现。单片机如何控制继电器的通断呢？单片机控制继电器是非常简单的事情。一般都通过三极管来实现，这是学习单片机必学的一部分内容。以NPN三极管为例介绍单片机控制继电器的方法。

NPN三极管的集电极接继电器的线圈，并在继电器的线圈上反向并联一个续流二极管，三极管的基极通过电阻接单片机的GPIO口，继电器的常开触点接入照明灯的控制回路，用于控制回路的通断。当单片机输出高电平时三极管导通，继电器动作；当单片机输出低电平时三极管截至，继电器复位。这就实现了单片机通过控制器实现控制照明灯的功能。

除此之外，还可以丰富该功能，比如通过蓝牙实现近距离无线控制灯的亮灭。这就需要通过蓝牙芯片控制继电器，需要一发一收。也可以通过红外遥控功能实现控制。如果要实现远距离控制的话，可以通过WiFi芯片来实现。

以上就是这个问题的回答，感谢留言、评论、转发。更多电子设计、硬件设计、单片机等内容请关注本头条号：玩转嵌入式。感谢大家。

根据提问者的意思，能否使用单片机点亮家庭电路中的灯？当然可以，对于熟悉单片机的人来说，原理很简单！

单片机属于微控制系统，属于弱电部分，一般供电电压5V或3.3V，而家庭电路中的灯属于强电部分（220V交流电）。相当于弱电控制强电，在实际应用中常有的事，比如控制器控制电机运行，以及各种机床、机械手等都有弱电系统控制强电的部分，单片机相当于系统的大脑，指挥各模块运作。

控制部分原理很简单，利用单片机的一个I/O口，设置为输出端口，低电平时控制家庭中的高压部分线路接通，高电平时线路断开。高压线路开关部分可以使用继电器、三极管、场效应管、可控硅、IGBT等，其中使用机械继电器原理设计最简单，因为机械继电器控制部分（线圈）与触点之间完全物理隔离，不需要专门进行弱电与强电部分隔离设计。若使用三极管、场效应管、可控硅、IGBT等芯片进行控制强电线路通断，需要考虑控制电路电源与220V电源之间进行隔离设计。

实例讲解：下图为使用24V继电器当电子开关控制220V交流电火线，从而控制灯泡亮/灭，将单片机I/O口设置为输出端口，由于I/O口驱动电流很弱，一般只有几mA左右，不能直接驱动继电器，因此通过三极管进行电流放大驱动，下图使用两个三极管进行驱动继电器，原因是单片机复位时I/O口默认高电平（3.3V），因此使用低电平驱动继电器工作。

具体原理分析：当I/O口输出高电平时，三极管Q1导通，Q2截止，继电器不吸合；当I/O口输出低电平时，三极管Q1截止，Q2导通，继电器吸合，灯泡点亮。

总结：单片机属于微处理器，相当于人的大脑，功能很强大，它可以控制很多东西，控制家庭中线路的灯那是非常简单的事。若使用三极管、场效应管、可控硅等电子元件作为电子开关时，注意隔离设计，因为单片机系统属于弱电部分，经不起强电的冲击，系统设计时一般都会将强电和弱电进行隔离，提高系统可靠性。

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