基于PWM技术的LED家庭智能照明系统设计
郎昊,苏容，王祥舟
(电子科技大学，光电信息学院)
摘要：随着社会的发展人们对生活质量的要求越来越高，照明在能耗中所占的比例日益增加,因而照明节能也日显重要。现在国内外普及使用的节能开关基本有声控型、触摸型、感光型等。这几种开关各有自己的弊端，如声控型不适合环境嘈杂场所、感光型开关在无人期间不能自动关闭。本设计通过STC89C52单片机结合LED照明技术、红外传感技术、光传感技术、数字信号转换、PWM脉宽调制等技术来实现对照明设备的智能控制。单片机通过PWM信号控制照明设备的打开或者关闭、通过光照检测电路对照明设备周边亮度进行检测，根据环境亮度输出PWM信号，红外传感检测是否有人以控制照明设备打开或关闭。
关键词：单片机；传感器；照明控制；节能；PWM
Based on PWM technology LED household intelligent
lighting system design
SuRong, Wang Xiangzhou,Lang Hao
(School of Optoelectronic Information,UESTC)
Abstract：With the development of society ，people are require a higher quality of life , the proportion of light in energy consumption, thus increasing illumination energy conservation also more and more importantly. Now universal use energy-saving switch at home and abroad have sonic basic type, touch type, photographic type and so on. This several switch have their own disadvantages, such as sonic type is not suitable for environmental noisy places, photographic switch in one period can't shut automatically. This design combined by STC89C52 LED lighting technology, infrared sensing technology, light sensor technology, Optical sensing technology, Digital signal conversion and Pulse width modulation(PWM)technology to realize the intelligent control of lighting equipment. Microcomputer controls lighting equipment open or closed, by the PWM signal ,through the light detection circuit for lighting equipment testing. Microcomputer output PWM signal by The brightness of the environment,Infrared sensor open the lighting system when people walk into the room.
Keywords: microcontroller;sensor;lighting control;energy-saving
前言
随着国民经济的快速发展和社会进步，家庭照明在全社会愈加被关注和重视，人们已经不仅仅满足于普通的照明需求，对光照的舒适度，智能度，光的色彩都有新的要求。特别是照明系统的智能度，即可根据环境的亮度调整灯的光亮度，达到节能和舒适的要求。
LED被认为是21世纪的照明光源。LED发光器件是冷光源，光效高，工作电压低，而且能耗低，同样亮度下，LED能耗为白炽灯的10％，荧光灯的50％。LED寿命可达10万小时，是荧光灯的10倍，白炽灯的100倍。用LED替代白炽灯或荧光灯，环保无污染。使用安全可靠，便于维护。我国照明用电占总发电量的12％。目前，公共建筑的照明灯具控制大多采用手动开关，经常出现没有及时开关的现象，从而造成大量的能源浪费和使用上的不便。另外，不必要的使用，也会缩短灯具的使用寿命。本文阐述了一套LED智能照明控制系统设计方案，可以根据是否有人以及环境光亮度等来自动控制照明系统的开关和亮度。采用本系统具有提高用电效率，节约电能和缓解了用电高峰的电力供应压力双重作用。
单片机的出现至今已经有30多年的历史了。微型计算机的迅速发展，促进微型计算机测量和控制技术的迅速发展和广泛应用，单片机（单片微型计算机）的应用已经渗透到广泛渗透到社会经济、军事、交通、通信等相关行业，而且也深入到家电、娱乐、艺术、社会文化等各个领域，并掀起了一场数字化技术革命。单片微型计算机就是将中央处理单元、存储器、定时/计数器和多种接口都集成到一块集成电路芯片上的微型计算机。因此一块芯片就构成了一台计算机。它已成为工业控制领域、智能仪器仪表、尖端武器、日常生活中最广泛使用的计算机。
本篇论文介绍了就是基于单片机STC89C52的室内灯光控制系统的研究和开发。本系统是以单片机为控制器的核心，本系统主要由红外探测电路、光照检测电路、AD转换电路、LED驱动电路、数码管显示电路组成。
1 概述
1.1 课题研究背景
随着计算机网络、通信、控制等技术的发展,智能建筑的发展越来越迅猛。目前，国内大多数照明系统存在效率低、能耗高的现象。就日常家居的照明系统来说，白天室内开灯过亮，而不开灯自然光照明无法满足工作或学习所需的光照需求。这种照明方式，不仅造成能源的浪费，而且不能满足人对照明的基本需求，同时也给人的视力造成了很大的影响。现代照明除了满足人的基本生活、学习要求之外，将更注重能量的节省和使用上的便利，以及满足人类工程学的个性方面的要求。所以要做到合理、经济、节能，首先应采用先进成熟的技术和产品，如电光源、灯具、照明控制系统。因此，适应不同个人和工作需要，结合自动调节与手动调节的智能化照明系统已经成为必不可少了。
而在住宅的建设热潮中，各大房地产商和他们的建设者也意识到了智能照明的重要性。相对商业楼宇而言，人们对家用住房中照明系统的智能度关注更多。家庭照明系统既应该保证智能度，又要保证节能，绿色环保。
1.2 课题研究的目的与意义
1.2.1 良好的节能效果和延长灯具寿命
节能是照明控制系统的最大优势。传统的家庭照明，只能是白天关灯，晚上开灯。而采用了智能照明控制系统后，可以根据不同场合、不同的人流量，进行时间段、工作模式的细分，把不必要的照明关掉，在需要时自动开启。同时，系统还能充分利用自然光，自动调节室内照度。控制系统实现了不同工作场合的多种照明工作模式，在保证必要照明的同时，有效减少了灯具的工作时间，节省了不必要的能源开支，也延长了灯具的寿命。
1.2.2 改善工作环境，提高工作效率
良好的工作环境是提高工作效率的一个必要条件。合理地选用光源、灯具及性能优越的照明控制系统，都能提高照明质量。智能照明控制系统具有开关和调光两种控制方法，可以有效地控制各种照明场所的平均照度值，从而提高照度均匀性。同时，系统能根据不同的时间段，人们的不同需要，自动调节照度。
1.2.3 提高管理水平
智能照明控制系统是以自动控制为主、人工控制为辅的系统。在一般的情况下，不需要有人的参与，照明系统自动实现开关和调光功能，既大大减少了管理人员的数量，也排除了由于人为因素而出现的不定时开关，影响学校的正常教学、生活秩序的情况。
1.2.4 较好的投资收益效果
智能照明控制系统在节能和节省灯具使用的同时，有效节省了电费与管理费用的支出。根据一般的办公大楼运营的经验来看，节能效果能达到40％以上，一般的商场、酒店、地铁站等节能效果也能达到25％～30％。
2.硬件电路设计与实现
2.1 系统硬件总述
系统以单片微型计算机为核心外加多种接口电路组成，共有六个主要部分：STC89C52芯片、红外传感电路、光信号采集电路、AD转换电路、LED驱动电路、亮度等级显示电路。
2.2 CPU性能介绍
本系统采用了MCS-51系列单片机中的STC89C52芯片，它是低压高性能CMOS 8位微处理器，带有8k字节Flash闪速存储器，128字节内部RAM，15个I／O口线，两个16位定时／计数器，—个5向量两级中断结构，一个全双工串行通信口。
2.3 主控制机电路设计
主控制器采用STC89C52单片机作为微处理器，STC89C52是国产低电压、高性能CMOS 8位单片机，片内含8K bytes的可反复擦写的Flash只读程序存储器和128 bytes的随机存取数据存储器（RAM），器件采用高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准MCS-51指令系统，片内置通用8位中央处理器（CPU）和Flash 存储单元。
主控制器系统的外围接口电路由信号处理电路、LED显示及控制电路、时间显示电路等几部分组成。
2.4 红外探测电路
红外探测器检测是否有人进入房间，当有人进入房间，红外探测器输出高电平，单片机开始工作。
2.5 光照检测电路
当外界环境光照强时，光敏电阻阻值较小，电阻两端分压较低；当外界环境光照弱时，光敏电阻阻值较大，电阻两端分压较高。将光敏电阻两端电压输入到ADC0804芯片中。
2.6 AD转换电路
ADC0804检测vin输入的模拟电压，电压范围应在0 到Vcc之间，否则超过检测范围无法检测。单片机P0^5引脚输出低电平选通AD芯片，P0^6引脚输出1个机器周期的低电平信号使AD芯片开始转换，AD芯片的INTR引脚接到单片机P3^2引脚，采用外部中断方式，当AD转换结束，INTR引脚置低，单片机检测到下降沿，外部中断产生，控制P0^7引脚输出读信号，持续一个时钟周期，同时打开锁存器，LE置1，保存此次的8位数字信号，同时单片机P1口读取8位数字信号。
2.7 数码管显示电路
单片机P2^4、P2^3、P2^2引脚从高位到地位分别输出当前亮度等级的3位数字信号，74LS48译码芯片接收到3位数字信号，译码位数码管使用的8位数字信号（“点”可以不使用），打开锁存器，保存当前的8位数字信号，将8位数字信号输入到数码管中，显示当前亮度等级。
2.8 LED驱动电路
P0^4引脚输出单片机模拟的PWM信号，通过改变PWM信号一个周期内的占空比，改变LED灯的导通时间，根据人眼的视觉暂留效应，若频率达到1KHz以上，人眼只会感到亮暗变化，导通时间越长，LED灯越亮。
采用低电平导通方式，LED灯正极接Vcc，负极接限流电阻和PWM信号，当PWM信
号为低电平是LED导通。采用这种方式的原因是51单片机的驱动能力有限，若LED灯较多时，高电平驱动无法提供足够的导通电流。
2.9 键盘按键
P0^2、P0^1、P0^0引脚分别检测手动切换、亮度上升和亮度下降按键是否按下，低电平有效。手动切换用于自动检测光亮度和手动调节光亮度之间切换、在手动调节光亮度状态下，亮度上升有效则增大PWM信号占空比，亮度下降有效则减小PWM信号占空比。在自动检测状态下，亮度上升和亮度下降按键均无效。
3. 系统工作流程
红外探测模块检测房间是否有人，若有人，输出高电平，单片机继续工作；若没有人，则继续等待，单片机暂停工作。有人进入房间后，AD芯片采样光敏电阻两端的电压，进行转换，转为8位数字信号传递到锁存器中锁存，之后单片机读取锁存器中的数据，进行处理。8位数字信号转换为0 - 7之间数字，对应为LED灯的亮度等级。输出PWM信号占空比根据LED亮度等级数据进行修改。0为低电平输出，7为高电平输出，0 - 7之间输出矩形波。同时单片机输出3位二进制数，通过74LS48译码，74hc573锁存后输出到数码管，显示当前亮度等级。手动切换开关按下后，停止AD采样，保持当前亮度等级，检测亮度上升和下降按键是否有效，手动控制LED灯亮暗。当手动切换开关再次按下后，AD采样开始。
4. 仿真环境介绍
4.1 Keil介绍
随着单片机开发技术的不断发展，从普遍使用汇编语言到逐渐使用高级语言开发，单片机的开发软件也在不断发展，Keil软件是目前最流行开发MCS-51系列单片机的软件，这从近年来各仿真机厂商纷纷宣布全面支持Keil。该软件是美国Keil Software公司出品的软件开发系统，其允许用户使用汇编或者C语言来开发MCS-51单片机（或与MSC-51指令兼容的其它单片机）的应用软件。功能上，Keil C51软件提供丰富的库函数和功能强大的集成开发调试工具，包括C编译器、宏汇编、连接器、库管理和一个功能强大的仿真调试器等在内的完整开发方案，通过一个集成开发环境（uVision）将这些部份组合在一起。外观上采用全Windows界面，容易上手。性能上，即便是使用高级语言开发应用程序，其生成的目标代码效率也非常高，多数语句生成的汇编代码很紧凑。
5 系统可靠性技术
在实验室里设计的控制系统，在安装、调试后完全符合设计要求，但把系统置入现场后，系统常常不能正常稳定地工作。产生这种情况的原因主要是现场环境复杂和各种各样的电磁干扰，所以单片机应用系统的可靠性设计、抗干扰技术变得越来越重要了。
工业现场环境中干扰是以脉冲产的形式进人单片机系统的，其主要的渠道有三条，即空干扰多发生在高电压、大电流、高频电磁场附近，并通过静电感应，电磁感应等方式侵入系统内部；供电系统干扰是由电源的噪声干扰引起的；过程通道干扰是干扰通过前向通道和后向通道进入系统的。干扰一般沿各种线路侵入系统。系统接地装置不可靠，也是产生干扰的重要原因；各类传感器，输人/输出线路的绝缘损坏均有可能引入干抚。
5.1单片机应用系统的硬件抗干扰设计
（1）供电系统。①防止从电源系统引入干扰，可采取交流稳压器保证供电的稳定性，防止电源的过压和欠压。使用隔离变压器滤掉高频噪声，低通滤波器滤掉工频干扰。②采用开关电源并提供足够的功率余量，主机部分使用单独的稳压电路，必要时I/O供电分别采用DC-DC模块隔离，以避免各个部分相互干扰。
（2）注意电路板的布线与工艺。①尽量采用多层印制电路板，多层板可提供良好的接地网，可防止产生地电位差和元件之间的耦合。②印制电路板要合理分区。模拟电路区、数字电路区、功率驱动区要尽量分开，地线不能相混，分别和电源端的地线相连。③元件面和焊接面
应采用相互垂直、斜交、或者弯曲走线，避免相互平行以减小寄生耦合：避免相邻导线平行段过长；加大信号线间距。高频电路互联导线尽量短，使用45°或者圆弧折线布线，不要使用90°折线，以减小高频信号的发射。④印制电路板要按单点接电、单点心接地的原则送电。三个区域的电源线、地线分三路引出。地线、电源线要尽量粗，噪声元件与非噪声元件要尽量离远一些。时钟振荡电路、特殊高速逻辑电路部分用地线圈起来，让周围电场趋近于零。⑤使用满足系统要求的最低频率的时钟，时钟产生器要尽量靠近用到该个TTL或20多个CMOS。如果输出负载过重，会降低输出电平，使电平处于或低于被驱动器件的输入门槛电平，从而造成系统不稳定。
（3）提高元器件的可靠性。①选用质量好的电子元件，并进行严格的测试、筛选和老化。
②设计时元件技术参数要有一定的余量。③提高印制板和组装的质量
5.2 软件抗干扰技术
5.2.1．数据采集误差的软件对策
（1）用软件滤波算法，可滤掉大部分由输入信号干扰而引起的输出控制错误。最常用的方法有算术平均值法、比较舍取法、中值法、一阶递推数字滤波法。具体选取何种方法，必须根据信号的变化规律选择。对开关量采用多次采集的办法来消除开关的抖动。
（2）关键数据可使用软件冗余技术，即给数据增加一定的冗余位，以实现数据的检错和纠错功能。
6程序
6.1AD转换
#include"AD.h"
extern BIT flag_1 = 1;
void AD(INT * level)
{
INT a = 0;
INT i = 0;
cs = 0;
wr = 1;
rd = 1;
IT0 = 0;
EX0 = 1;
P1 = 0xff;
for(i = 0; i < 1; ++i)
{
flag_1 = 1;
wr = 1;
_nop_();
_nop_();
wr = 0;
_nop_();
//_nop_();
wr = 1;
P1 = 0xff;
while(flag_1);
rd = 1;
_nop_();
rd = 0;
_nop_();
AD_Latch = 1;
// for(j = 0; j < 10; j++)
// {
// delay(20);
// }
delay(100);
AD_Latch = 0;
rd = 1;
a = P1;
// delay(100);
P1 = 0xff;
//P1[i] = P1;
//sum = sum + P1;
}
//a = (DOUBLE)(sum) / (i + 1);
if(a < 32)
{
(*level) = 0;
}
else if(a < 64)
{
(*level) = 1;
}
else if(a < 96)
{
(*level) = 2;
}
else if(a < 128)
{
(*level) = 3;
}
else if(a < 160)
{
(*level) = 4;
}
else if(a < 192)
(*level) = 5;
}
else if(a < 224)
{
(*level) = 6;
}
else if(a < 255)
{
(*level) = 7;
}
}
void into() interrupt 0
{
EX0 = 0;
flag_1 = 0;
EX0 = 1;
}
6.2延时
//******************延时函数********************* #include"delay.h"
void delay(USHORT a)
{
USHORT j;
for(; a > 0; --a)
{
for(j = 110; j > 0; --j)
{
;
}
}
}
6.3按键
#include"keyboard.h"
extern BIT flag;
INT keyboard(INT * level)
{
DWORD i = 0;
if(key == 0)
delay(50);
if(key == 0)
{
flag = !flag;
while(key == 0)
{
;
}
//i = 0;
}
}
//level = level;
if(key_up == 0 && flag == 0)
{
delay(50);
if(key_up == 0 && flag == 0)
{
if((*level) < 7)
{
(*level) = (*level) + 1;
}
while(key_up == 0)
{
;
}
//i = 0;
}
}
if(key_down == 0 && flag == 0) {
delay(50);
if(key_down == 0 && flag == 0)
{
if((*level) > 0)
{
(*level) = (*level) - 1;
}
while(key_down == 0)
{
;
}
}
}
return 0;
}
6.4数码管
#include"segdisplay.h"
void segdisplay(INT level) {
switch(level)
{
case(0):
SEG1 = 0;
SEG2 = 0;
SEG3 = 0;
break;
case(1):
SEG1 = 1;
SEG2 = 0;
SEG3 = 0;
break;
case(2):
SEG1 = 0;
SEG2 = 1;
SEG3 = 0;
break;
case(3):
SEG1 = 1;
SEG2 = 1;
SEG3 = 0;
break;
case(4):
SEG1 = 0;
SEG2 = 0;
SEG3 = 1;
break;
case(5):
SEG1 = 1;
SEG3 = 1;
break;
case(6):
SEG1 = 0;
SEG2 = 1;
SEG3 = 1;
break;
case(7):
SEG1 = 1;
SEG2 = 1;
SEG3 = 1;
break;
default:
;
//
}
SEG_Latch = 1;
delay(100);
SEG_Latch = 0;
}
6.5主函数
#include
#include"typedef.h"
#include"delay.h"
#include"keyboard.h"
#include"segdisplay.h"
#include"AD.h"
extern DWORD num = 0; extern BIT flag = 0;
INT level = 4;
INT * plevel = &level;
void main()
{
// //打开外部中断0
// IT0 = 1;
// EX0 = 1;
//
// //设置外部中断1，不打开// IT1 = 1;
// EX1 = 0;
open = 0;
delay(100);
while(1)
{
if(open != 0)
{
break;
}
}
TMOD = 0x11;
//打开定时器
TH0 = (65535 - 40) / 256;
TL0 = (65535 - 40) % 256;
TH1 = (65535 - 1000) / 256;
TL1 = (65535 - 1000) % 256;
//打开总中断
EA = 1;
ET0 = 1;
ET1 = 1;
TR0 = 1;
while(1)
{
//检测键盘
//TR0 = 0;
keyboard(plevel);
segdisplay(level);
//TR0 = 1;
if(flag == 1)
{
AD(plevel);
//TR0 = 0;
//TR1 = 1;
//TR0 = 1;
}
else
{
TR1 = 0;
}
}
}
void T0_time() interrupt 1
{
TR0 = 0;
TH0 = (65535 - 40) / 256;
TL0 = (65535 - 40) % 256;
num++;
if(num > 7)
{
num = 0;
}
if(num >= level)
{
PWM = 1;
}
else
{
PWM = 0;
}
TR0 = 1;
}
void T1_time() interrupt 3
{
TR1 = 0;
AD(plevel);
TH1 = (65535 - 1000) / 256;
TL1 = (65535 - 1000) % 256;
TR1 = 1;
}
7 成果展示
7.1 最终实物图
7.2 实物演示
（1）当有人来时，红外模块检测到人并启动LED，进入自动亮度模式。如图，当前亮度等级为4；
（2）切换进入手动模式，按动增大键至亮度等级6，如图，亮度明显增强；
（3）按动减小按键，减至亮度等级2，如图，亮度明显减弱；
（4）切换按键进入自动模式，用手电筒照射光敏电阻，并逐渐远离使亮度逐渐减弱，LED 亮度逐渐从0（暗）到3，LED逐渐变亮；
（5）用手逐渐遮住光敏电阻，模拟暗环境，当周围环境越黑时，LED越亮，亮度等级从4到7；
参考文献
[1] 张友德著.单片微型计算机原理、应用与实验.复旦大学出版社
[2] 徐煜明、韩雁著.单片机原理及接口技术.电子工业出版社
[3] 何立民著.单片微型计算机原理及应用.航空航天大学出版社
[4] 王文升.智能照明控制与节能[J].智能建筑与城市信息.2005
[5] 陈涛,毛信伟.智能照明控制系统的工程应用[J].智能电气,2004
[6] 何立民著.单片机高级教程.北京航空航天大学出版社
智能照明系统的设计 1引言 随着人民生活水平的不断提高，人们对工作和生活环境的要求越来越高，同时对照明系统的要求也越来越高。照明领域的能源消耗在总的能源消耗中占了相当大的比例，节约能源和提高照明质量是当务之急。照明用电作为电力消耗的重要部分，已经占到了电力消耗的10%左右，并且随着我国国民经济的迅猛发展和人民生活水平的不断提高，照明用电还将不断增加。[1] 传统照明技术受到了强烈冲击。一方面，由于信息技术和计算机的发展对照明技术的变化提供了技术支撑；另一方面，由于能源的紧缺，国家对照明节能越来越重视，新型的照明技术得以迅速发展，以满足使用者节约能源、舒适性、方便性的要求。 智能照明系统是最先进的一种照明控制方式，它采用全数字、模块化、分布式的系统结构，通过五类控制线将系统中的各种控制功能模块及部件连接成一个照明控制网络，它可以作为整个建筑物自动化管理系统（BA系统）[2]的，一个子系统通过网络软件接入BA系统，也能作为独立系统单独运行，在照明控制实现手段上更专业、更灵活，可实现对各种照明灯的调光控制或开关控制，是实现舒适照明的有效手段，也是节能的有效措施。 智能照明系统可对白炽灯、日光灯(专用镇流器)、节能灯、石英灯等多种光源调光,满足各种环境对照明的要求。适用范围有:大型公共建筑,如会展中心、航站楼、客运站、体育场馆、大型商场等;博物馆、美术馆、图书馆等文化建筑和教学建筑;星级酒店和高档写字楼的宴会厅、多功能厅、会议室、大堂、走道等场所。 通过采用智能照明系统,可实现以下控制功能:
(1)时钟控制:通过时间设定实现各照明区域的不同控制。 (2)调光控制:通过照度探测器和调光模块,达到各区域照度值始终在预先设定值范围。 (3)区域场景控制:通过控制面板和调光模块,实现各照明区域的场景切换控制。 (4)动静探测控制:通过动静探测器和调光/开关模块,实现各照明区域的自动开关控制。 (5)手动遥控器控制;通过红外线遥控器,实现在正常状态下各区域内的照明灯具的手动控制和区域场景控制。 (6)应急照明控制:系统对特殊区域内的应急照明所执行的控制。 3智能照明控制系统原理与组成 智能照明系统是基于计算机控制平台的全数字、模块化、分布式总线型控制系统。中央处理器、模块之间通过网络总线直接通信，利用总线使照明、调光、百叶窗、场景、控制等实现智能化，并成为一个完整的总线系统。可依据外部环境的变化自动调节总线中设备的状态，达到安全、节能、人性化的效果，并能在今后的使用中根据用户的要求通过计算机重新编程来增加或修改系统的功能，而无须重新敷设电缆，智能照明控制系统的可靠性高，控制灵活，是传统的照明控制方式所无法做到的。 智能照明的系统通常主要由调光模块、开关模块、控制面板、液晶显示触摸屏、智能传感器、PC接口、时间管理模块、手持式编程器、监控计算机（大型网络需网桥连接）等部件组成。 线路系统：总线式智能照明简单的开关特点：负载回路连线接到输出单元的输出端，控制开关用五类线与输出单元相连。负载容量较大时仅考虑加大输出单元容量，控制开关不受影响；开关距离较远时，只须加长控制总线的长度，节省大截面电缆用量；可通过软件设置多种功能（开/ 关、调光、定时等）。总线式智能照明系统双控电路特点：实现双控时只需简单地在控制总线上并联一个开关即可；进行多点控制时，依次并联多个开关即可，开关之间仅用一条五类线连接，线路安装简单省事。 控制方式：智能照明控制，采用低压二次小信号控制，控制功能强、方式多、范围广、自动化程度高，通过实现场景的预设置和记忆功能，操作时只须按一下控制面板上某一个键即可启动一个灯光场景（各照明回路不同的亮暗搭配组成一种灯光效果），各照明回路随即自动变换到相应的状态。上述功能也可以通过其他界面如遥控器等实现。 照明方式：智能照明控制系统采用“调光模块”，通过灯光的调光在不同使用场合产生不同灯光效果，营造出不同的舒适的氛围。
设计名称：智能照明控制系统组别：第五组 组长：XX 组员：XX
基于单片机的智能照明控制系统设计 随着电子技术的飞速发展，基于单片机的控制系统已广泛应用于工业、农业、电力、电子、智能家居等行业，微型计算机作为嵌入式控制系统的主体与核心，代替了传统的控制系统的常规电子线路。 本文介绍了基于单片机AT89C51的室内灯光控制系统及其原理，提出了有效的节能控制方法。该系统采用了当今较成熟的传感技术和计算机控制技术，利用多参数来实现对学校教室室内照明的控制。 系统设计包括硬件设计和软件设计两部分。工作时,光信号取样电路采集光照强弱、人体信号采集电路采集室内是否有人、是否为工作时间等信息并将信号送到单片机,单片机根据这些信息通过控制电路对照明设备进行开关操作,从而实现照明控制,以达到节能的目的。
目录 1 引言....................................................................... 1.1 研究背景.............................................................. 1.2 智能照明控制系统的优点................................................. 2 设计部分................................................................... 2.1设计要求............................................................... 2.2系统设计............................................................... 2.3逻辑控制............................................................... 2.4硬件设计............................................................... 2.4.1 系统硬件总述....................................................... 2.4.2 AT89C51单片机介绍................................................. 2.4.3 光照检测电路....................................................... 2.4.4 人体信号采集电路................................................... 2.4.5 比较电路........................................................... 2.4.6 延迟时间选择电路................................................... 2.4.7 输出控制电路....................................................... 3 系统软件设计及实现......................................................... 4 结论...................................................................... 5 评价……………………………………………………………………………………………….. 6 组员分工…………………………………………………………………………………………..
灯光控制系统方案
一、系统概述 系统原理概述 系统所有的单元器件（除电源外）均内置微处理器和存储单元，由一对信号线（UTP5）连接成网络。每个单元均设置唯一的单元地址并用软件设定其功能，通过输出单元控制各回路负载。输入单元通过群组地址和输出组件建立对应联系。当有输入时，输入单元将其转变为数字信号在系统总线上广播，所有的输出单元接收并做出判断，控制相应回路输出。 系统通过两根总线连接成网络。总线上不仅为每个组件提供24伏直流电源，还加载了控制信号。通过系统编程使控制开关与输出回路建立逻辑对应关系。 系统元件采用 模块化结构、并已 经有系统化产品、 系统扩展方便。同 时，通过专用接口 元件及软件，可能 直截接入电脑进行 实时监控，或接入 以太网进行远程实 时监控。因此在设 计时更加简单、灵活。 系统为分布式控制，模块化结构，可靠性高。任何控制模块均内置CPU，每个输入模块（场景开关、多键开关、红外传感器等）都可直接与输出模块（调光器、输出继电器）通讯（发送指令→接受指令→执行指令），避免了集中式结构中央CPU一旦出现故障造成整个系统瘫痪的弱点。 与BA系统的集成 诺雅照明控制系统是一个开放的系统，通过专用接口软件，可方便地与其他系统连接，如楼宇自控系统、门禁系统、保安监控系统、消防系统等。
中央监控计算 机 Networ k Interface 网络接 系统结构图 网络接口 MR BA 中央监控计 局
二、系统功能和优点 智能照明控制系统在学校应用的功能和优点： 1、实现照明控制智能化 可用手动控制面板，根据一天中的不同时间，不同用途精心地进行灯光的场景预设置，使用时只需调用预先设置好的最佳灯光场景，使人产生新颖的视觉效果。随意改变各区域的光照度。 2、美化环境以达到吸引学生的注意力 好的灯光设计，能营造出一种温馨、舒适的环境，增添其艺术的魅力。良好的环境可以培养学生对其产生更大的兴趣，从而得到更好的学习效果。 利用灯光的颜色、投射方式和不同明暗亮度可创造出立体感、层次感，不同色彩的环境气氛，不仅使学生有个很好的学习环境，而且还可以产生一种艺术欣赏感，对课程产生强烈的研究精神。 3、可观的节能效果 由于智能照明控制系统能够通过合理的管理，根据不同日期、不同时间按照各个功能区域的运行情况预先进行光照度的设置，不需要照明的时候，保证将灯关掉；在大多数情况下很多区域其实不需要把灯全部打开或开到最亮，智能照明控制系统能用最经济的能耗提供最舒适的照明；系统能保证只有当必需的时候才把灯点亮，或达到所要求的亮度，从而大大降低了学校的能耗。 4、延长灯具寿命 灯具损坏的致命原因是电压过高。灯具的工作电压越高，其寿命则成倍降低。反之，灯具工作电压降低则寿命成倍增长。因此，适当降低灯具工作电压是延长灯具寿命的有效途径。智能照明控制系统能成功地抑制电网的冲击电压和浪涌电压，使灯具不会因上述原因而过早损坏。还可通过系统人为地确定电压限制，提高灯具寿命。智能照明控制系统采用了软启动和软关断技术，避免了灯丝的热冲击，使灯具寿命进一步得到延长。 智能照明控制系统能成功地延长灯具寿命2-4倍。不仅节省大量灯具，而且大大减少更换灯具的工作量，有效地降低了照明系统的运行费用，对于难安装区域的灯具及昂贵灯具更具有特殊意义。 三、设计依据 《民用建筑设计通则》GB503522005 《民用建筑电气设计规范》JGJ/T 16-92
基于AT89C52单片机和BIS0001的智能照明控制系统设计 类别：网文精粹阅读：1013 对一些照明时间较长、照明设备较多的场所(如学校教室、商场等)，其照明系统的使用浪费现象屡见不鲜。由于缺乏科学管理和管理人员的责任心不强，有时在借助外界环境能正常工作和夜晚室内空无一人时，整个房间内也是灯火通明。这样下来，无形中所浪费的电能是非常惊人的。据测算，这种现象的耗电占其单位所有耗电的40％左右。因此，有必要在保证照明质量的前提下，实施照明节能措施。这不仅可以节约能源，而且会产生明显的经济效益。 1系统结构和工作原理 系统结构图如图1所示。本系统主要由光照检测电路、热释电红外线传感器及处理电路、单片机系统及控制电路组成。工作时，光照检测电路和热释电红外线传感器采集光照强弱、室人是否有人等信息送到单片机，单片机根据这些信息通过控制电路对照明设备进行开关操作，从而实现照明控制，以达到节能的目的。
2系统硬件设计 按图1构成的系统硬件电路如图2所示。为了使系统功能更加完善，在该系统中可以增加时间显示电路，用于显示当前的时间。由于该部分硬件与软件均已成熟，在此不做详细介绍。 2.1中心控制模块 目前较为流行的单片机有AVR和51单片机，从系统设计的功能
需求及成本考虑，51单片机性价比更高。AT89C52是拥有2个外部中断、2个16位定时器、2个可编程串行UART的单片机。中心控制模块采用AT89C52单片机已完全满足设计需要，实现整个系统控制。 2.2光照检测电路 如图2所示，当外界环境光照强时，光敏电阻R13阻值较小，则A点电平较低；当外界环境光照弱时，光敏电阻R13阻值较大，则A 点电平较高，将此电平送到单片机，由程序控制是否实现照明。 2.3热释电传感器及处理电路 2.3.1热释电红外线传感器 热释电红外传感器能以非接触形式检测出人体辐射的红外线，并将其转变为电压信号。热释电传感器具有成本低、不需要用红外线或电磁波等发射源、灵敏度高、可流动安装等特点。实际使用时，在热释电传感器前需安装菲涅尔透镜，这样可大大提高接收灵敏度，增加检测距离及范围。实验证明，热释电红外传感器若不加菲涅尔透镜，则其检测距离仅为2 m左右；而配上菲涅尔透镜后，其检测距离可增加到10 m以上。 由于热释电传感器输出的信号变化缓慢、幅值小(小于1 mV)，不能直接作为照明系统的控制信号，因此传感器的输出信号必须经过一个专门的信号处理电路，使得传感器输出信号的不规则波形转变成适
LED智能照明系统设计 LED被称为第四代照明光源或绿色光源，LED的发光器件是冷光源，具有节能、环保、寿命长、体积小等特点。白炽灯，卤钨灯的光效为12～24lm/W，荧光灯50～70lm/W，钠灯90～140lm/W，而且大部分的耗电变成了热耗。LED可达到50～200lm/W，而且单光的单色性好，光谱窄，无需过滤，可直接发出有色可见光。在相同照明效果的情况下，耗电量约为白炽灯的十分之一，荧光灯的二分之一。同样效果的一支日光灯40多瓦，而采用LED每支的功率只有8瓦。LED的平均寿命达10万小时，安全可靠性强，不含汞，钠元素等可能危害健康的物质，有利于环保，被称为“绿色照明光源”。 2 智能照明控制方案设计 利用光敏电阻检测室内光线的强弱，被动热释红外探测器可探测人体的特征，传感器将检测数据传送给控制核心———单片机，根据处理结果去控制照明设备的开启、关闭和照度。图1为智能照明控制方案原理框图。 该系统主要由三部分组成：传感器部分，控制器部分和LED驱动电路和照明系统，见图1。 3 系统硬件设计3.1 传感器部分 3.1.1 被动式热释电红外探测器 该探测器有三个关键元件：菲涅尔滤光芯片，它通过截止波长8～12μm的滤光芯片，起带通滤波器的作用，使环境的干扰受到明显的控制；菲涅尔透镜，聚焦作用，即将热释的红外信号折射（反射）在热释电红外传感器上，第二个作用是将警戒区内分为若干个明区和暗区，使进入警戒区的移动物体能以温度变化的形式在热释电红外传感器上产生变化热释红外信号，这样热释电红外传感器就能产生变化的电信号；热释电红外传感器将透过滤光芯片的红外辐射能量的变化转换成电信号，即热电转换。 人体都有恒定的体温，一般在37度，所以会发出特定波长10μm左右的红外线，被动式红外探头就是靠探测人体发射的10μm左右的红外线而进行工作的。人体发射的10μm 左右的红外线通过菲涅尔滤波片增强后聚集到红外感应源上。红外感应源通过采用热释电
智能照明系统 1、概述 办公环境不仅要有足够的工作照明，更应营造一个舒适的视觉环境，减少光污染。现代办公楼的照明已经成为直接影响办公效率的主要因素之一，因此,越来越引起人们的高度重视。做好照明设计，加强照明控制设计，已成为现代智能办公大楼的一个重要内容。据国内外有关资料介绍，办公照明用电量占整幢大楼能耗的约1/3，办公照明的设备费用（包括照明器件和配布线工程费）约占电气工程费用的10%以上，因此选择合理的照明方案，配置先进的控制系统，不仅能大大简化穿管布线的工作量，而且能有效地节约能源，降低用户运行费用，提高大楼管理水准，具有极大的经济意义和社会效益。在一些欧美发达国家，照明系统的智能化控制已成为智能化大楼不可分割的组成部分，而且应用范围越来越广。 智能照明控制系统的技术，随着现代建筑技术的发展而不断更新以适应各种建筑结构布局，不同灯具的选配，实现多样化的控制模式。由于这是一个开放式的系统，采用标准接口可以方便地与其它系统诸如BA、安保、消防等相互连接完成系统集成功能；同时利用系统配备的监控软件，大楼管理工作人员借助“友好”的用户界面，能极其方便地遥控、监控大楼所有控制设备的工作状态。 2、智能照明系统 长期以来智能照明在国内一直受到忽视，绝大多数建筑物仍然沿用传统照明控制方式。部分智能区域照明和定时开关功能，很难实现调光、场景控制等负责多变的功能，澳洲奇胜的C－BUS正是为了满足这些更高的照明需求而开发出来的新一代智能照明控制系统。就照明管理系统而言，它不仅要控制照明光源的发光时间、亮度来配合不同应用场合做出相应的灯光处理，而且还要考虑到管理智能化和操作简单化以及灵活适应未来照明布局和控制方式变更等要求。一个优秀的智能照明系统可以提升照明环境的品质，确保在建筑物里工作和生活群体的舒适和健康。
大功率LED隧道智能照明控制系统设计 【摘要】本文分析了原有高速公路照明控制存在的问题，采用大功率LED 智能照明控制系统的组成，给出了上位机软件设计结构图、控制终端设计框图及改造后的效果。 【关键词】隧道照明；智能控制；控制终端；LED 0 前言 随着我国高速公路的发展，特别是山区高速公路需穿越大量的隧道，为了确保车辆通行的安全，需配置大量的照明，隧道的运行成本越来越高。为了实现隧道照明降低用电量、避免洞内、洞外光差，确保车辆安全、实行分段照度控制、提高照明灯具的使用寿命，提高隧道照明安全稳定运行、便于日常维护管理等。采用光效好，无污染的冷光源节能的大功率LED灯作为隧道照明灯具，并采用智能控制系统实现隧道照明控制是技术发展的必然，是节能减排的需要，也是实现高速公路安全运行的必然。 1 智能照明控制系统的组成 隧道照明系统采用分布式控制，通讯采用RS485通信，系统组成如图1所示。系统主要由上位控制计算机、控制终端设备和现场采样设备组成。上位机与中间层、现场层设备之间通过RS485通信总线进行信息的传递，实现数据的上传和下达。上位机是大功率LED隧道照明控制的心脏，也是系统的控制中心和信息处理中心，负责系统的决策、指令发送、数据采集、显示和存储系统数据等任务。控制终端主要实现LED照明灯具的控制，采集照明灯具的温度和照明通过的电流、调节照明灯的工作电流等。同时把相应的参数上传到上位机，并执行上位机发出的相应得控制命令，对照明进行及时的调控。采样设备主要由通行车辆检测器、光亮度检测器和车速检测器，用来采集隧道通过的车辆、隧道洞内洞外光亮度、运行车速等相关的现场实时数据。 2 上位机软件设计 隧道智能照明控制系统上位机软件结构按结构层次可以划分为人机对话界面层、现场数据采集层、隧道现场车辆检测通信层，软件系统结构框图如图2所示。人机对话界面为操作员工提供简单方便的操作平台，有系统的主界面和相应的对话框。现场数据处理层是计算机处理采样数据的，计算机中的数据包括终端采集的原始数据，中间处理数据和计算好的输出的最终数据，分别保存在上位机不同的储存器中。数据处理层需计算判断的数据很多、计算函数复杂多样，有采样原始数据的采集函数，有计算中间数据的各种相关的关系函数和计算最终数据需要的调用函数等。隧道检测通信层是软件的现场间隔层，是系统的输入输出口，负责对各种信号的进行采集和把最终结果输出控制照明灯具。三层软件结构紧密相连，实习系统软件的全部功能。上位机软件结构按使用功能的不同可分为：
摘要 目前，大多数校园照明系统仍然使用人工控制，大学的电能消耗中,照明用电占了绝大部分，工作时间长,且常采用手动控制方法,造成了浪费，其缺点是控制复杂、修理困难、容易发生误动作。针对这种情况，本设计使用西门子S7-200 PLC代替传统的人工控制校园照明系统。采用了PLC智能控制，系统稳定可靠，完全满足学校的照明要求，校园照明系统主要有道路控制输出信号、景观灯输出信号、公共绿地输出信号，根据PLC控制原理对其进行I/0分配和绘制照明系统流程图及编写校园照明智能控制系统梯形图控制程序。最后经过模拟仿真运行，能够实现当设备发生故障或出现某些不正常运行情况时，由自动控制变换人工控制，在排除故障后再次实现自动控制满足照明智能控制系统的要求。通过测算,每年节约电能达25%以上,灯具的使用寿命也有所提高,系统稳定可靠,完全满足了学校的照明要求,达到了预想的结果。 关键词：照明系统西门子S7-200 输出信号智能控制节能
Abstract At present, most campus lighting systems still use manual control, University of electric energy consumption, lighting electricity accounted for the vast majority, long working time, and often uses the method of manual control, resulting in a waste, the disadvantage is the control of complex, difficult, error prone repair action. In view of this situation, the artificial control of campus lighting system uses the design of Siemens S7-200PLC instead of the traditional. The PLC intelligent control, the system is stable and reliable, fully meet the requirements of the school campus lighting, lighting system main road control output signal, the output signal of the public green space landscape lamp, the output signal, according to the I/0 distribution and rendering lighting system flow chart and the preparation of intelligent lighting control system of campus ladder diagram of control program for the PLC control theory. Finally through the simulation operation, can be achieved when the equipment failure or some abnormal operating conditions, by automatic control transform manual control, automatic control meet again intelligent lighting control system requirements in troubleshooting. Through the calculation, annual savings of electricity can reach above 25%, the service life of the lamp is increased, the system is stable and reliable, fully meet the school lighting requirements, to achieve the desired result Keywords： Lighting system Siemens the output signal of the S7-200 intelligent control Energy saving
基于单片机实现智能照明控制系统的设计 摘要 随着社会的发展人们对生活质量的要求越来越高，为方便生活人们越来越多的在各个场所引入照明设备，照明在能耗中所占的比例日益增加。为了达到方便生活的目的，这些照明设备有时会彻夜开着，从而造成了大量电力能源的浪费。据统计，在楼宇能量消耗中，仅照明就占33%，因此照明节能日显重要。现在国内外普及使用的节能开关基本有声控型、触摸型、感光型等。这几种开关各有自己的弊端，如声控型不适合环境嘈杂场所、触摸型虽然能自动关闭但不能自动打开、感光型开关在无人期间不能自动关闭……由此研究设计一种既智能又节能的控制系统来替代现有的产品是一件极其有意义的工作。本设计通过AT89C51单片机结合LED显示技术、红外传感技术、光感技术、延时技术、按键采集与处理等技术来实现对照明设备的智能控制。其原理为：1、单片机通过继电器控制照明设备的打开或者关闭。2、单片机通过光照检测电路对照明设备周边亮度进行检测，如果亮度满足生活需要则保持照明设备的关闭状态；如果亮度不够则由单片机同时检测BIS0001芯片是否采集到了人体热释电传感信号。3、如果芯片 BIS0001检测到人体信号，单片机立刻控制照明设备打开；如果该芯片没有检测到人体信号，单片机控制照明设备继续保持关闭状态。4、照明设备打开时，如果某一时刻单片机检测不到人体信号则延时一段时间后关闭，延时期间如果又检测到人体信号则结束延时。5、根据应用场所及使用人群的不同可以通过设置单片机P1.0—P1.4引脚的状态来设置不同的延时时间值。 本设计的程序采用C语言来编写，并且通过单片机仿真软件Proteus对程序进行仿真，大大提高了设计时间和设计的可靠性。 关键词单片机传感器 BIS0001 照明控制节能
正奇金融广场 智能照明控制系统 设 计 方 案 书 项目名称：正奇金融广场 项目类别：智能照明控制系统 文本类型：设计方案
概述 *****多功能商业大楼。该大楼智能照明控制系统为地上二至五层，其主要功能区有上百间商铺，走廊，卫生间及一些公共区域。
第一部分：前言 网络时代的发展，应引入智能化的概念。在传统的楼宇自控系统中，一般只包括了综合布线、计算机网络、安防、消防、闭路电视监控等子系统。但近年来，随着经济的发展和科技的进步，人们对照明灯具节能和科学管理提出了更高的要求，使得照明控制在智能化领域的地位越来越重要。而在楼宇大厦建设热潮中，各大公司企业和他们的建设者也意识到了智能照明的重要性。商业楼宇大功率动力和制冷设备比重较少，照明灯具则相对比重更多。使用照明控制系统，更能体现其在节能与管理方面的优势，提高学校的科学管理水平。 节能是照明控制系统的最大优势。传统的楼宇公共区域照明工作模式，只能是白天关灯，晚上开灯。而采用了智能照明控制系统后，我们可以根据不同场合、不同的人流量，进行时间段、工作模式的细分，把不必要的照明关掉，在需要时自动开启。同时，系统还能充分利用自然光，自动调节室内照度。控制系统实现了不同工作场合的多种照明工作模式，在保证必要照明的同时，有效减少了灯具的工作时间，节省了不必要的能源开支，也延长了灯具的寿命。 第二部分：商场用电现状 2.1商场用电概述 随着改革开放的不断深入和发展，各行各业正在发生着日新月异的变化，建筑行业的崛起和变化更是来势迅猛、内容纷繁，现代化的建筑千姿百态、造型各异并逐步呈现出高、大、全、新的特点。现代建筑的层数越来越高，占地面积越来越大，内部设施越来越完善，功能越来越齐全，所用设备和材料则越来越新。商业建筑的发展必然伴随着照明创新的繁荣，现代商业建筑照明设计的发展趋势
基于PLC的校园照明智能控制系统设计 ［摘要］目前，大多数校园照明系统仍然使用人工控制，其缺点是控制复杂、修理困难、容易发生误动作。针对这种情况，本设计使用西门子S7-200PLC代替传统的人工控制校园照明系统。采用了PLC智能控制，系统稳定可靠，完全满足学校的照明要求，校园照明系统主要有道路控制输出信号、景观灯输出信号、公共绿地输出信号，根据PLC 控制原理对其进行I/0分配和绘制照明系统流程图及编写校园照明智能控制系统梯形图控制程序。最后经过模拟仿真运行，能够实现当设备发生故障或出现某些不正常运行情况时，由自动控制变换人工控制，在排除故障后再次实现自动控制满足照明智能控制系统的要求。 ［关键词］照明系统；西门子S7-200；输出信号；智能控制 Intelligent Control of Campus Lighting Based on Programmable Logical Controller Electrical Engineering And Automation Specialty* * * Abstract:At present the illumination system of the majority of our campus is still using the traditional manual control system, whose disadvantages are complex control, difficult to repair, prone to malfunction. For this situation, this paper uses the Siemens S7-200 and designs the system to control the campus lighting system instead of traditional artificial control，Programmable Logical Controller intelligent control system was adopted on the new campus, the control system is reliable enough to meet the requirement of campus lighting, The system mainly includes incident the output signal of the road、the decorative lights and the green fields. Which composes the I/0 allocation tables and flowing diagram and the ladder diagram control programs of the illumination system of the campus. Through the simulation, it is able to turn to manual control from the automatic system when the facilities generate the phenomenon of the malfunction and abnormal,the automatic system turn on after people to find and orderly deal with the malfunction ,and fulfills the requirements of the system of the intelligent control. Key words:The illumination system; Siemens S7-200; the output signal; intelligent control
地下停车场LED智能照明控制系统 设计报告 Underground parking lot LED intelligent lighting control system design repo r t
原创性声明 本组郑重声明：本小组声明所呈交的电子设计作品是该小组所有成员在导师指导下进行的创新设计工作及取得的研究成果。尽我们所知除了文中特别加以标注和致谢的地方外论文中不包含其他人已经发表和撰写过的研究成果。 项目负责人签名：蔡茂何承谦张伟忠莫永强 日期：2013年10月30日
目录 摘要.............................................................. I Abstract ........................................................... I I 引言............................................................ I II 1. 地下停车场LED智能照明控制系统总体设计方案 (1) 2. 系统设计与方案选择 (1) 2.1照明灯的选择 (1) 2.2照明灯的控制方式 (2) 2.3检测器件的选择 (2) 2.4显示屏的选择 (3) 2.5无线小车通信方式选择 (3) 2.6控制核心选择 (4) 3. 单元硬件电路设计 (5) 3.1照明灯控制电路设计 (5) 3.2自动调光电路设计 (5) 3.3.LED照明灯低功耗与正常状态切换电路设计 (6) 3.4射频感应电路设计 (6) 3.5红外对管电路设计 (7) 3.6烟雾监测电路设计 (7) 4. 软件实现与相关流程图 (8) 4.1系统总流程图 (8) 4.2无线小车控制流程图 (9) 5. 地下停车场LED智能照明控制的开发特色与创新之处 (9) 6. 作品设计图与实物图 (10) 参考文献 (11)
XX学校照明控制系统 解决方案
一、项目概况： 本项目XXX大学，学校位于高校云集的北京市海淀区学院路，占地约80.46万平方米（包括管庄校区），校舍建筑总面积84.49万平方米（包括管庄校区）。学校现有1个国家科学中心(筹)，2个国家重点（专业）实验室，2个国家工程（技术）研究中心，2个国家科技基础条件平台，21个省、部级重点实验室、工程研究中心。学校在校师生数全日制在校生2.3万余人，教职工总数2933人。校内共设有教学楼4栋，图书馆1栋，实验室2栋，学生宿舍楼6栋，其余还有食堂、体育场、报告厅等多种建筑。 学校建筑中，建筑用房类型较多，有教学楼、图书馆，还有体育中心(包括体育场、馆，风雨操场等)、食堂、宿舍、学生活动中心、文化交流中心等。本次需要照明控制提案的主要区域为下图中红色标注区域。
以教学为例，学校照明中最主要的是教室照明，一般教学形式分为正式教学和交互式教学，正式教学主要是教师与学生之间交流，即教师看教案、观察学生、在黑板上书写，学生看书、写字，看黑板上的字与图，注视教师的演示等；交互式教学增加了学生之间的交流，学生之间应能互相看清各自的表情等。目前教室中除传统的教学区的黑板和学生区之外，教学区中大多采用投影等多种形式，学校以白天教学为主，有效利用自然采光以利节能。另外教室多为单侧采光或窗外有遮阳设施时，未考虑到学生学习上课时要求的照度水平较高，因此有时即使是白天，天然采光也不够。教室内需辅以人工照明做恒定调节。教室深处与近窗口处对人工照明的要求是不同的。为改善教室内的亮度分布，便于人工照明的恒定调节与节能，宜对教室深处及靠近窗处的灯具分别控制。考虑幻灯、投影和电影的放映方便，宜在讲台和放映处对室内照明进行控制。有条件时，可对一般照明的局部或全部实现调光控制。
1、概述 “节能、智能科技与美学是21世纪建筑业的主题。” 现代建筑中照明系统对于能源的消耗已经高达35%，建筑界已经引入“绿色”照明的概念，其中心思想是最大限度采用自然光源、设置时钟自动控制、采用照度感应和动静传感器等新技术。现代东莞商业中心环境不仅要有足够的工作照明，更应营造一个舒适的视觉环境，减少光污染。照明已经成为直接影响工作效率的主要因素之一，因此，越来越引起人们的高度重视。做好照明设计，加强照明控制设计，已成为现代化东莞****智能化设计的一个重要内容。 2、项目需求分析 作为大量使用灯光的建筑，对于智能照明的需求具有以下特点： 控制区域类型较多，包括大堂区，走廊，楼梯间，电梯厅等；以及6－38层写字楼的公共走廊，室外亮化景观照明，地下车库照明，地下商业部分等的照明控制。 ●灯光耗能量大，因此对于照明节能的要求较高，效果要求显著； ●人流量和照明量存在线性比例关系，人流量越多，需要打开的光源越多； ●顾客对于灯光有较高的指标要求，在不同的区域、不同的场合来设置不同的场景。 根据本项目业主、设计单位针对本项目的直接沟通交流，并结合以往智能灯光在项目实施中的实际经验，我们对于本项目各控制区域需要用到的控制手段分析如下：
3、方案设计 根据需求，我们设计以下控制方案： 照明控制区域说明： 3.1公共区域（大堂、走廊、电梯厅） 走道、电梯厅在*****是必不可少的，在大楼走道、电梯厅等区域的照明是最能体现智能照明的节能特点。没用到智能照明的情冴下，当走道无人经过的时候灯却依然亮着，这就大大浪费了电能，而智能照明系统可以有效的进行管理。 大堂 大堂是客人进入****商务区的必经之路，是光临****的第一感觉，其灯具的选用和灯光布置不只是为了大堂照明的需要，更应考虑照明的气氛及照明与建筑装潢的协调。作为一个高级大楼的大堂应该最大限度地为客人提供一个舒适、优雅、端庄的光环境。 大堂采用场景控制，在大堂内配置可编程控制面板迚行灯光控制。通过可编程控制面板可以实现多种不同场景的切换，如：“白天模式”、“傍晚模式”、“夜间模式”等，不同模式开启不同的灯光。 同时，在一层的大堂内配置一个液晶触摸屏，该触摸屏可对整座大厦内所以智能照明受控回路的控制。 走廊 走廊采用自动照明控制，正常工作时间全开，非工作时间改为减光照明，节假日无人时可以只亮少量灯。在电梯厅入口处配置一个可编程控制面板，可根据需要手动控制就近灯具的开关。在走廊通道中，配置相应数量的红外感应器，可实现随着人员走动开启灯光的功能。当人员离开红外探测范围内，灯光延时自动关闭。 下图为公共区域（走廊）照明控制原理图（仅供参照）： 值班模式：半开
智能照明控制系统毕业设计 篇一：基于单片机的智能照明控制系统设计 本科生毕业论文(设计) 题目室内智能照明控制系统的研究与设计学生姓名李天顺学号 XX专业班级建筑电气与智能化10101班指导老师曾进辉 XX年11月 基于单片机的智能照明控制系统设计 摘要 随着电子技术的飞速发展，基于单片机的控制系统已广泛应用于工业、农业、电力、电子、智能楼宇等行业，微型计算机作为嵌入式控制系统的主体与核心，代替了传统的控制系统的常规电子线路。楼宇智能化的发展与成熟，也为基于单片机的照明控制系统的普及与应用奠定了坚实的基础。 本文介绍了基于单片机AT89C51的室内灯光控制系统及其原理，提出了有效的节能控制方法。该系统采用了当今比较成熟的传感技术和计算机控制技术，利用多参数来实现对学校教室室内照明的控制。 系统设计包括硬件设计和软件设计两部分。该照明控制系统的主控制器、分控制器分别是以AT89C51和AT89C2051单片机为基础，实现了通信、信号采集、控制与显示等功能。使用光电子镇流器，使光源具备自动调节功能。文中详细地
描述了控制电路的设计过程，包括：光信号取样电路、人体信号采集电路、键盘与LED显示电路、RS485通信电路、照明灯控制电路、看门狗电路以及信号处理电路等。对于软件设计主要有主控制器、分控制器的有线通信程序设计以及灯光控制、定时控制、键盘扫描与LED显示等程序设计。 工作时,光信号取样电路采集光照强弱、人体信号采集电路采集室内是否有人、是否为工作时间等信息并将信号送到单片机,单片机根据这些信息通过控制电路对照明设备进行开关操作,从而实现照明控制,以达到节能的目的。 关键词：智能控制，主控制器，分控制器，单片机，定时控制 The Control System for Intelligent Lighting Based on Single–chip Microcomputer Author: Li Guozhong Tutor: Sun Man Abstract With the rapid development of electronic technology, the system of control based on Single-chip Microcomputer is widely applied in industry, agriculture, electric power, electron, intelligent building and so on. Microcomputer, as the subject and
基于单片机的智能照明控制系统 一、产品介绍 本系统设计了一套应用于宿舍、工作室及大型停车场的LED智能照明系统。利用9 V变压器与LM7805组成交流转直流5 V稳压源为系统供电,通过热释电红外探测器采集数据,无线模块实现全区域内的数据传输,采用大功率LED恒流驱动方案,并利用可调光芯片BP1360和先进的PWM技术对LED灯进行调光,同时利用脉宽调制技术控制舵机,使得LED灯在两个自由度(各180°)上自由旋转,自动锁定空间的5个位置实现照明,同时可以通过手动遥控器进一步对系统进行控制,自由选择照明方式,体现对LED灯的智能化和人性化,进一步实现绿色照明。 本设计无论是单个模块还是整体的功能，都能较好地实现。针对照明时出现的一些资源浪费进行改善，通过检测是否有人控制灯的亮灭．而且根据人数的多少进行亮度的调整和区域照明范围的改变，实现资源利用的极大化，更满足人们对照明的需求。本系统稳定性较好，实现了既定的各个功能，即能准确检测到人出现在区域的位置(0，1，2，3，4)，并发出对应的信号给单片机，单片机根据信号相应调整LED灯的亮度和舵机转向位置，达到了资源利用的高效化，同时也能实现手控遥控器控制。
二、产品功能 产品功能： （1）可以通过热释电红外探测器感应是否有人，将此信号传给单片机，单片机来控制灯的亮灭。 （2）可以实现根据人数的多少进行亮度的调整和区域照明范围的改变，实现资源利用的极大化。 三、产品特色 1、恒流驱动电路和单片机PWM 调光的设计的应用 2、利用单片机作为主控芯片，控制简单、易操作、维修成本低。 3、利用稳压源为系统供电。通过热释电红外探测器采集数据监测移动物体和光 亮度的设计，无线模块实现全区域内的数据传输。 4、采用大功率LED恒流驱动方案，并利用可调光芯片对LED灯实行调光；同 时利用脉宽调制技术控制舵机，使得LED射灯在两个自由度(各180°)上自由旋转，自动锁定空间的5个位置实现照明，同时可以通过手动遥控器进一步对系统进行控制．自由选择照明方式． 四、产品的系统构成以及应用领域 产品总体框图如下图所示： 产品总体框图 恒流驱动电路和单片机PWM 调光的设计 选用贴片的STC89C52RC单片机作为主控制芯片，大大地节省了驱动电路的体积。电源方面采用220 V转9 V变压器．再通过稳压芯片LM7805和一些滤波电容等器件做成。本设计LED光源采用相互并联方式，共由5只1 W 高亮度白光LED灯珠组成；每只LED灯珠的压降约3.1 V，工作电流约20 mA。由白光LED的正向伏安特性可知，当LED端电压超过其正向导通电压后，较小的电