本科生毕业设计（论文）
题 目： 基于Zigbee 的智能灯光
控制系统设计
姓 名： 冯祥勋
学 号： 11S010900926
学 院： 电气工程与自动化学院
专 业： 电气工程与自动化（自动化方向）
年 级： 2009级
指导教师： （签名）
2013 年 05 月 20 日
摘要
在现代社会，自动化与智能程度不断提高的今天，家居智能管理必然是人们今后的唯一选择。本文主要研究对象为家庭的照明，在通过比较传统照明方式，研究目前较应用的照明控制中发现家庭照明中往往存在一些致命的问题，如照明控制方式落后，甚至很大程度都还是采用机械开关，安全系数低，舒适性差，布线复杂等。由于这些控制方式上的不足，极大的造成能源的浪费，甚至在控制的误区里出现室内无人，却灯火通明的现象。针对这些不足，需要对控制做一个进一步的研究与开发。
本文较全面的研究了传统照明、现代照明的特点，通过比较得出优缺点，提出一种基于Zigbee的无线智能控制方案，即采用两块Zigbee功能板，一块导入光敏传感器和热释红外传感器，用作信号发射，另一块接入继电器模块，接收信号并控制灯光亮灭。在这种控制方式下，只有室内有人，且光线不足时才点亮所需灯光，而在室内无人，光线不足的情况下，灯不亮，采用这样的控制方式能很好解决误开断和能源浪费的问题。论文中详细介绍了整个控制系统的功能和控制策略，软件程序设计包括LED灯初始化、光敏传感器初始化、PIR传感器初始化、协议栈初始化，串口通讯等。
最后，在模拟实际环境下，测试可行性与性能。实验证明，采用Zigbee无线控制能有很好的控制效果，并且可以显著提高节能效果，改善“无人灯亮”的问题。
关键词：Zigbee，光敏传感器，热释红外传感器，节能
Abstract
With the improvement of the automation and intelligence in the modern society, home intelligent management inevitably becomes the only option for people in the future. By comparing the traditional lighting, this paper discovers some fatal problems on the control of home lighting, such as backward way of lighting control, namely, mechanical switch, which has low coefficient of safety, poor comfortablity and complex wiring. These shortages result in great waste of energy as well as nobody appears but brightly lighted in mistaken area. In order to make up these deficiencies, it needs to make a further research on the control system.
This paper has made a comprehensive study on the characteristics of traditional lighting and modern lighting by comparing the advantages and disadvantages and has put forward a wireless intelligent control scheme based on Zigbee, which use two pieces of Zigbee function board: one worked as a signal emission, conducting the photosensitive sensor and pyroelectric infrared sensor; the other connected to the relay module receives the signal and controls the lights. Under this kind of control mode, only when the interior has people with insufficient light will the light lights. Otherwise it won’t. T his control method can well solve the problem of open circuit by mistake and energy waste. This paper details the function of control system, control strategy and software design including the LED lights initialization, light sensor initialization, PIR sensor initialization, protocol stack initialization and serial communication, etc..
Finally, this paper tests the feasibility and performance in a simulated environment. The result shows that Zigbee wireless control not only has a good control effect, but also significantly improve the effect of energy saving and improve the problem of lighting up while there is nobody.
目录
摘要......................................................................................................................... I Abstract ................................................................................................................. II 第1章绪论. (1)
1.1 基于Zigbee灯光控制系统研究的背景 (1)
1.2 现有灯光控制方案 (2)
1.2.1 传统灯光控制 (2)
1.2.2 声控有线自动控制 (2)
1.2.3 光强无线灯光控制 (2)
1.3 方案比较 (2)
1.3.1 传统灯光控制方式 (2)
1.3.2 声控有线自动控制 (3)
1.3.3 光强无线灯光控制 (3)
1.4 本文设计方案 (3)
1.4.1 Zigbee无线智能控制 (3)
1.4.2 Zigbee控制方案优势 (3)
1.4.3 Zigbee控制研究意义 (4)
第2章Zigbee简介 (5)
2.1 Zigbee介绍 (5)
2.2 CC2530 (5)
2.3 基于CC2530实验板 (6)
2.4 光敏传感器 (8)
2.5 热释电红外线传感器 (9)
第3章Zigbee无线智能灯光控制 (11)
3.1 Zigbee无线控制结构 (11)
3.2 设计说明 (11)
3.3 系统软件的实现 (13)
3.3.1 开发环境介绍 (13)
3.3.2 系统初始化 (14)
第4章硬件仿真结果分析 (19)
4.1 硬件仿真调试内容 (19)
4.2 调试结果分析 (19)
4.2.1 模拟环境中，光照不足，但是有人的情景 (19)
4.2.2 模拟环境中，光照不足且无人员 (20)
4.2.3 模拟环境中光照充足，但没有人员 (21)
4.2.4 模拟环境中光照充足，且有人员经过 (21)
4.3 创新点及应用 (21)
4.3.1 创新点： (21)
4.3.2 应用： (21)
4.4 存在的不足 (22)
第5章总结 (22)
5.1 工作内容 (22)
5.2 展望 (23)
参考文献 (25)
致谢 (26)
基于Zigbee的无线智能灯光控制系统设计
第1章绪论
1.1基于Zigbee灯光控制系统研究的背景
随着电子技术的高速进步，社会经济的不断发展，人们的生活质量也不断的提高，生活节奏的不断加快。信息化社会在改变人们生活方式与工作习惯的同时，也对传统的灯光控制系统提出了挑战。单纯的物理意义上的生存空间已不仅局限为传统灯光与自然光的结合，而更多的是一个安全性、舒适、方便、廉价的生活环境。再结合完备的信息终端、先进的通讯设备、自动化和智能化的家用电器，使之成为更加的便捷与舒适。这种现代的家居灯光设计理念已形成一个便捷化、高效化与智能化的趋势，灯光设备的高度智能化已经成为一种强烈的消费需求[1]。同时在科学技术的快速发展的推动下，实现这种需求已经不再是天方夜谭。由于电子技术的进步，灯光产品已与计算机、网络通信技术紧密地结合在一起，智能化的家用电子电器产品应运而生，智能灯光系统越来越得到人们的重视，使得家居智能化势在必然。
另外，在灯光控制领域，人们已经不满足于单纯的提供亮度这一功能，而是面向系统控制方式的灵活、高效和视觉上的美感发展。显然，传统的灯光控制系统已经不能满足现代化的控制需求。如何节约能源，提高灯光控制系统的有效管理水平，是目前急需解决的课题。当前，在灯光控制领域，普遍存在能源利用率低的问题。特别是子夜过后，对灯光的要求很低，可以适当对相应灯光进行控制，以避免能源浪费。以街灯为例，子夜过后，街道上的车辆和行人相对较少，街灯没有必要全部打开，可以适当关闭部分路灯，以前采用人工控制的方式对灯光进行管理控制。但是，由于传统灯光控制方式在控制上功能相对分散和无法实现有效管理，既浪费人力、操作繁琐且各时间段街灯关闭时间不准，人为因素影响太大，并不能对灯光进行灵活，有效的控制管理[2]。后来又采用设置光电控制电路，利用光敏电阻器件的变化，控制街灯在晚上天黑之后自动点亮，早上天亮之后自动关闭。这种方法存在可靠性低、易受外界干扰、后半夜灯光照明浪费能源，也不能对灯光实行有效的节能控制[2]。针对传统灯光控制系统所存在的问题，基于Zigbee的无线网络技术正在悄然兴起。
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1.2现有灯光控制方案
1.2.1传统灯光控制
即在建筑照明中，照明灯需要通过电线与机械开关连接，形成照明控制的开关电路，然后才能使用开光控制照明灯；而对于实现不同的照明灯光控制效果，也需要通过设计或者改变开光电路的接法来达成。完成照明灯光控制所需的必要条件是：照明灯、供电回路、控制回路、人工操作。少其一项，都无法实现照明控制。
1.2.2声控有线自动控制
这是一种声控电子照明装置，由音频放大器、选频电路、延时开启电路和可控硅电路组成。是一种操作简便、灵活、抗干扰能力较强，控制灵敏的声控灯，当附近有人经过发出声音时，声控灯由话筒传入，并经过功率放大使电路接通，从而实现灯的智能控制。声控灯由话筒、音频放大器、选频电路、倍压整流电路、鉴幅电路、恒压源电路、延时开启电路、可控延时开关电路、可控硅电路组成[18]。
1.2.3光强无线灯光控制
根据外界灯光强弱，通过光敏传感器将信号反馈回中央处理器，并根据内置程序通过红外线，蓝牙等技术发送到信号接收端进而控制灯的开断，从而实现无线灯光智能控制。
1.3方案比较
1.3.1传统灯光控制方式
成本低廉，能充分满足家庭内不同年龄、不同职业、不同习惯的家庭成员及访客的操作需求；不会因为局部智能设备的临时故障，导致不能实现控制的尴尬。但其铺设复杂，使用电路较多，对电线的使用也较多，为了实现复杂的照明控制，通常需要更多的机械开关。这就导致了材料浪费问题。其次，传统的照明控制需要人工控制，这就必然出现能源浪费的问题。不符合现代节能减排理念的要求。此外，传统照明系统的检修工作也较为复杂。由于线路繁多，检修工作不易进行，
基于Zigbee的无线智能灯光控制系统设计
往往因为一个小问题而耗时耗力。现代化节奏上，传统灯光控制不仅不能很好的控制灯光亮度，而且在开断瞬间会有火花，存在安全隐患。
1.3.2声控有线自动控制
智能化程度较高，控制方式接近全自动化。但抗干扰能力依然有所有不足，声控开关干扰因素较多，如风大时声大，误接通；人在室内无声时又自动关断，一定程度上带来很大的不便。另外采有有线的布线方式，影响环境美观，布线复杂，维修工作量大。
1.3.3光强无线灯光控制
此控制方式设备简单、价格低廉，很容易推广。而且现有的家电通常具有红外线遥控功能，只需稍加改造就能很容易融入到智能家居控制网络中。但信号发射通过红外线，蓝牙传媒介质，无热释电红外线传感器够成回路。容易造成室内无人却灯火通明的现象，极大的造成能源的浪费。另外红外线波长在760nm 和400um之间，由于波长短，对障碍物的衍射能差，要求控制器与接收器之间必须达到可视，并且通信角度不能大于35，通信距离短通常最大不超过10m。这些条件使得它不便于大范围组建家庭通信网络。
1.4本文设计方案
1.4.1Zigbee无线智能控制
Zigbee无线智能灯光控制系统由无线灯节点接收端和无线传感器发射端组成。每个Zigbee功能板内部都集成了无线收发的功能。灯节点由PCB 天线模块，CC2530 模块，灯驱动继电器模块，灯电路模块以及传感器模块组成。PCB 天线模块及CC2530 内部的无线收发器负责与其他的节点进行无线通信。CC2530 模块负责接收，处理其他节点发送过来的数据，并且发送给灯具节点的数据，灯驱动模块负责驱动灯模块，实现灯的亮灭等功能。
1.4.2Zigbee控制方案优势
现有方案中只采用光敏电阻或者光照度传感器的话，虽然可以在光照度较弱的情况下开启灯光，但由于没有考虑到是否有人的情况，非常容易造成“无人灯亮”的浪费。即便是辅助以时间段控制，也不能够很好地根据室内部的人数来
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调节灯光的强弱和开启的数量，合理达到节能减排的目的。
而本文采用的传感器电路由光敏传感器和热释电红外线传感器组成，两种传感器，双线程控制灯光，提高照明控制的智能化程度，可以根据不同场合在不同时段中不同的情景需求，准确、人性化地提供灯光节能策略。很好的解决室内无人却灯火通明的不足。采用无线控制方式，可以极大的摆脱空间上的束缚，传统意义上的有线布线不仅浪费很多的有效空间，而且影响室内美观，而采用套管内墙布线在一定程度上克服美观性问题，但布线方式复杂且线路一旦出现问题，维修难度极高。而Zigbee无线控制方式能很好的解决传统照明方式的不足，由于其设备简单、价格低廉，很容易在广大家庭中推广。
1.4.3Zigbee控制研究意义
1，提高照明光环境质量。推行可持续发展的策略，节约能源，维护管理方便，真正实现绿色照明。
2，体现以人为本的照明控制思想，根据人们的行为模式和住宅光环境决定照明的控制思想，创造一个个性化、艺术化、舒适、高雅的家庭光环境。
3，构成智能建筑系统的一部分。智能照明控制系统可以独立运行，实现对光环境的合理控制；同时，其具有通信功能以及可扩展性，可把住宅智能照明系统作为住宅的子系统，并与家居自动控制系统，电视，多媒体，探测，警报系统共同构成家庭智能化网络系统。
基于Zigbee的无线智能灯光控制系统设计
第2章Zigbee简介
2.1Zigbee介绍
Zigbee是基于IEEE802.15.4标准的低功耗个域网协议。使用Zigbee协议可以建立一套无线通信系统，这种无线通信系统功耗极低，且技术结构较为简单清晰，建造成本低，但是这种系统只能在有限的空间范围之内进行通信[4]。无线通信系统适合用于设计开发智能控制系统和无线传感网络，可以结合使用各种功能的传感器等设备。简而言之，ZigBee就是一种低成本、低功耗但极富开发意义的有现代特色的无线组网通信技术[4]。
利用Zigbee协议可以一个无线数据传输网络，网络可以由多达65000个的无线数据传输模块组成。无线传输网络内，每一个传输模块都有其相应的地址，利用Zigee协议中的通讯协议，可以使每个传输模块之间相互通信。还能使用点播，组播协议，对一部分传输模块的进行加密，保证数据仅传输到制定地址的模块上，功能相当强大。
Zigbee无线数据传输网络目前主要是用于工业之中，在工业自动化的无线数据传输模块中起到了相当重要的作用。由于在工业现场中使用，无线数据传输网络具有安装简单，使用方便，可靠性高，低成本等特点[5]。每个ZigBee网络节点本身就可以作为感应终端，在感应终端上安装传感器来实现检测数据的无线传输，还可以成为协调器来接收并转发别的网络节点传过来的数据。除此之外，每一个Zigbee节点还可在其信号所及的范围内，和其他不需进行数据中转工作的单独网络节点进行无线对接。
Zigbee成本低廉，功能完备全面，十分符合课题研究的需求。因此，在进行多方比较和研究分析后，本课题最终确定使用Zigbee协议栈，建立无线传感网络，并将此无线传感网络用于设计方案之中，作为区别于传统照明控制回路的控制方式和数据传输方式。
2.2 CC2530
CC2530 ，是用于2.4-GHz IEEE 802.15.4、ZigBee 和RF4CE 应用的一个真正的片上系统（SoC）解决方案。它能够以非常低的总的材料成本建立强大的网
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络节点。CC2530 结合了领先的RF 收发器的优良性能，业界标准的增强型8051 CPU，系统内可编程闪存，8-KB RAM 和许多其他强大的功能。CC2530 有四种不同的闪存版本：CC2530F32/64/128/256，分别具有32/64/128/256KB 的闪存。CC2530 具有不同的运行模式，使得它尤其适应超低功耗要求的系统。运行模式之间的转换时间短进一步确保了低能源消耗[6]。功能引脚图如图2-2所示。
CC2530F256 结合了德州仪器的业界领先的黄金单元ZigBee 协议栈（Z-Stack），提供了一个强大和完整的ZigBee 解决方案。
CC2530F64 结合了德州仪器的黄金单元RemoTI，更好地提供了一个强大和完整的ZigBee RF4CE 远程控制解决方案。
图2-2 CC2530功能引脚图
2.3基于CC2530实验板
本课题经过深入研究分析现有照明控制方案后，结合Zigbee无线数据传输技术，设计出一套基于光照传感器和热释电红外传感器的无线传感照明控制方案。而要验证该方案的可行性，必须设计一套硬件实验对方案中的各部分功能进行模拟。这套硬件实验，就需要在CC2530开发板上完成。实验用开发板如图2-3所示。
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图2-3 CC2530实验板
本实验中所用到的CC2530开发板功能如下：
（1）4色LED
4色LED由左至右分别为蓝、橙、红、绿。对应编号为LED4、3、2、1。四色LED的IO口为：LED4--P0.1、LED3--P1.4、LED2--P1.1、LED1--P1.0。在Zigbee 协议栈将其中任一IO口置1，就能使其对应编号的LED灯亮起。P0.1口的LED4可与光敏座联动，当插入光敏电阻后，LED4就能根据光敏电阻检测的光照程度自动调整亮度。P1.4口同时也与继电器口互通，控制P1.4口就可以同时控制LED3以及继电器的通断。
（2）人体红外座
人体红外座上可插入红外传感器。本课题中设计的硬件实验所需PIR传感器就需要在此座插入。人体红外座对应IO口为P0.5默认高电平也即是有人状态。
（3）光敏插座
光敏插座与LED4共用一个IO口，P0.1。当插入光敏电阻后，LED4就能根据光敏电阻检测的光照程度自动调整亮度。
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（4）USB供电串口
在进行实验时，共需用三块CC2530节点，实验时，需在供电串口处连接USB线与电脑相接为其供电，如此CC2530节点才能工作。
（4）电源切换开关
为体现无线传输功能，实验中选协调器端作为电池供电，不需用USB线供电，此时，按下电源切换开关即可实现。
（5）复位按键
对CC2530节点进行初始化的按键，一般捎入程序后需要按动此键。
（6）Debug口
仿真驱动器插入此口后，可与电脑连接并捎入程序。此口也可以作为供电用。
2.4光敏传感器
随着现代电测技术飞速发展和完善，各种功能的传感器层出不穷。而在众多种类的传感器中，运用较为普遍的就是光敏传感器。光敏传感器对非电量检测和智能、节能控制系统有着较为重要意义，其在各种照明控制工程或监测工作中都被广泛使用[7]。最简单的光敏传感器就是光敏电阻。而本课题中，所使用的光敏元件也是光敏电阻。
光敏电阻又称光导管，常用的制作材料为硫化镉，另外还有硒、硫化铝、硫化铅和硫化铋等材料。这些制作材料具有在特定波长的光照射下，其阻值迅速减小的特性。这是由于光照产生的载流子都参与导电，在外加电场的作用下作漂移运动，电子奔向电源的正极，空穴奔向电源的负极，从而使光敏电阻器的阻值迅速下降[8]。
通常，光敏电阻器都制成薄片结构，以便吸收更多的光能。当它受到光的照射时，半导体片（光敏层）内就激发出电子—空穴对，参与导电，使电路中电流增强。为了获得高的灵敏度，光敏电阻的电极常采用梳状图案，它是在一定的掩膜下向光电导薄膜上蒸镀金或铟等金属形成的[8]。光敏电阻的结构图如图2-4所示。
光明传感器的工作原理是：利用光敏元件，将所检测到的光信号，可以使照度信息，也可以是光照强度信息等这些非电量，转换为电量，也就是电信号的形式，具体应用在本课题中，其电信号的值有两种情况，1或0。
本课题中需要使用光敏电阻进行室内光照信息检测。若室内光照强度不足，则光敏电阻将输出值为1的信号。
基于Zigbee的无线智能灯光控制系统设计
图2-4 光敏电阻结构图
光敏传感器敏感波长在可见光波长附近，包括红外线波长和紫外线波长。光传感器不只局限于对光的探测，它还可以作为探测元件组成其他传感器，对许多非电量进行检测，只要将这些非电量转换为电信号的变化即可。当光子冲击接合处就会产生电流，使其接通，转化成所需的电信号。
2.5热释电红外线传感器
热释电红外线传感器主要是由一种高热电系数的材料，如锆钛酸铅系陶瓷、钽酸锂、硫酸三甘钛等制成尺寸为2*1mm的探测元件。在每个探测器内装入一个或两个探测元件，并将两个探测元件以反极性串联，以抑制由于自身温度升高而产生的干扰。由探测元件将探测并接收到的红外辐射转变成微弱的电压信号，经装在探头内的场效应管放大后向外输出。为了提高探测器的探测灵敏度以增大探测距离，一般在探测器的前方装设一个菲涅尔透镜，该透镜用透明塑料制成，将透镜的上、下两部分各分成若干等份，制成一种具有特殊光学系统的透镜，它和放大电路相配合，可将信号放大70分贝以上，这样就可以测出10~20米范围内人的行动[9]。
热释电红外传感器在结构上引入场效应管，其目的在于完成阻抗变换。由于热电元输出的是电荷信号，并不能直接使用，因而需要用电阻将其转换为电压形式。故引入的N沟道结型场效应管应接成共漏形式来完成阻抗变换。热释电红外传感器由传感探测元、干涉滤光片和场效应管匹配器三部分组成。设计时应将高热电材料制成一定厚度的薄片，并在它的两面镀上金属电极，然后加电对其进行极化，这样便制成了热释电探测元。由于加电极化的电压是有极性的，因此极化后的探测元也是有正、负极性的。该传感器将两个极性相反、特性一致的探测元串接在一起，目的是消除因环境和自身变化引起的干扰。它利用两个极性相反、大小相等的干扰信号在内部相互抵消的原理来使传感器得到补偿。对于辐射至传
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感器的红外辐射，热释电传感器通过安装在传感器前面的菲涅尔透镜将其聚焦后加至两个探测元上，从而使传感器输出电压信号[10]。
如今，热释电红外传感器已被广泛运用于许多方面的解决方案之中。例如：过道、走廊的照明灯光控制、私人车库照明、超市等。究其原因，除了其价便宜，成本较低外，还因为其功能实用度高，较为符合实际需求等原因。热释电红外传感器在照明系统控制、运动检测、安防监控中都有着不可替代的地位。
本课题中设计的实验需要采用热释电红外传感器中的无源红外传感器（PIR 传感器），如图2-5所示。
图2-5 PIR传感器
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第3章Zigbee无线智能灯光控制
3.1 Zigbee无线控制结构
采用树状簇型结构，整体结构布局及组网方式如图3-1所示。
图3-1
3.2设计说明
传感器电路由光敏传感器和热释电红外线传感器组成，两种传感器，双线程控制灯光，提高照明控制的智能化程度，可以根据不同场合在不同时段中不同的情景需求，准确、人性化地提供灯光节能策略。很好的解决传统照明系统中单传感器的不足，如室内无人却灯火通明。采用两块PCB进行无线传输控制，可以极大的摆脱空间上的束缚，有效的解决有线布线方式浪费意象派，影响室内美
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观，维修难度高的问题。Zigbee无线控制方式仅用两块功能板，功能板上集成了相关的光敏传感器和热释电红外线传感器并有继电器外接端口。一块功能板用作信号发送，另一块用作信号接收。
本课题设计的照明系统控制的流程，首先由光照强度采集和室内人员采集开始。当系统启动时，光敏传感器和热释电红外传感器同时运作，将检测得到的光照度和人员信息以电信号形式，发送给终端CC2530芯片。CC2530接收信号后，根据设计过程中捎写的程序，完成控制指令的判断，并输出控制指令。而后就是本设计中的特色环节，无线传感网络的建立。通过对Zigee协议栈的编写和运用，建立点对点无线传输网络。而后，终端输出的控制指令通过无线传输，传输给接收端的CC2530芯片。协调器CC2530芯片根据设计过程中捎写的接收端指令处理函数，判断执行何种指令并输出相应的执行命令，而与接收端相连的LED就能做出正确的反映。
当传感器检测到的信号发生变化时，终端CC2530可以立刻接收并进行判断，按照上文所述的途径，完成新的指令传输，接收端也能立刻对接收指令做出相应的执行操作。根据设置状态扫描间隔时间，可以有效防止信号干扰，和无用的信号判断。
本课题设计的照明控制系统实现流程如图3-2所示。
图3-2 系统运行流程图
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具体实现过程包括：
（1）光敏终端检测到光照强度信息，若环境中光照强度不足，则光敏传感器对应IO口的值为1，终端将发送的光照信息数据包内容也为1。红外传感终端检测室内人员情况，若室内有人，红外信息输出值为1，无人则输出值为0.
（2）接收端分别接收光敏终端信息以及红外传感终端信息，即终端所发送出的数据包，并提取数据包中的内容。该部分为无线数据传输部分，通过对开发板编写Zigbee点对点无线通讯协议，设置终端以及协调器的地址，并保证终端所发送数据仅能发送到指定地址的协调器，消除了在多个协调器情况下的信号误传问题以及干扰问题。
（3）进行环境判断。接收端对数据包内容进行逻辑判断，当且仅当两个数据包内容且为1时，也就是说当前环境状态为光照不足但室内有人的情况，协调器上继电器开通，继电器通电指示灯亮起。若判断出的环境状态不是光照不足且室内有人的状态，则继电器保持断开，指示灯不亮。
当系统开启后，整个系统处于一个循环运作过程中，通过对Zigbee协议栈的编写，可以改变对传感器信息的采集时间，以此消除环境中干扰信号的影响。
3.3系统软件的实现
3.3.1开发环境介绍
IAR Embedded Workbench是一个非常有效的集成开发环境（IDE），它使用户充分有效地开发并管理嵌入式应用工程。作为一个开发平台，它具备任何在用户每天的工作地方所想要的特性。
IAR Embedded Workbench 提供一个框架，任何可用的工具都可以完整地嵌入其中，这些工具包括：高度优化的IAR A VR C/C++编译器； A VR IAR汇编器；通用IAR XLINK Linker IAR XAR库创建器和 IAR XLIB Librarian 一个强大的编辑器；一个工程管理器；IAR C-SPYTM调试器，一个具有世界先进水平的高级语言调试器。嵌入式IAR Embedded Workbench适用于大量8位、16位以及32位的微处理器和微控制器，使用户在开发新的项目时也能在所熟悉的开发环境中进
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行。它为用户提供一个易学和具有最大量代码继承能力的开发环境，以及对大多数和特殊目标的支持。嵌入式IAR Embedded Workbench有效提高用户的工作效率，通过IAR工具，用户可以大大节省工作时间。图3-3为IAR Embedded Workbench软件界面。
图3-3 IAR Embedded Workbench软件界面
3.3.2系统初始化
完成对单片机中的各模块包括外设的相应控制寄存器中写入正确的数据，设定各部分的工作方式。系统初始化主要包括LED初始化、USART(串口通讯)、光敏传感器和I／O(一般输入输出端口)等的操作，设置相应的寄存器。
本课题所设计系统需要使用两个Zigbee模块进行模拟实验。两个模块分别设计捎写不同的Zigbee协议栈语句。
（1）光敏传感器终端代码
本段代码能够实现对光敏传感器所检测光信号的采集以及光照信息的无线传输。
智能家居照明控制 系统设计 1
本科毕业论文(设计) 题目智能家居照明控制系统设计学院电信学院 专业电子信息工程 班级电子信息工程统本(01)班学号 学生姓名谢国鑫 指导教师田新志 完成日期 5月 西安思源学院教务处制 二〇一六年五月
摘要 人们日常生活照明是必不可少的,随着老百姓生活水平的提高,普通照明达不打那种随心所欲的要求,而且电子的发展,通信和计算机网络技术为智能照明控制系统提供了条件,具有广阔的发展前景。 本课题中所设计的系统中使用CC2530作为无线网络设备, MSP430F2619 微控制器芯片作为处理器,并结合TI公司Z -堆栈协议栈来实现打开和关闭以及控制LED灯泡。本设计在上位机经过节点之间关系的灵活配置进而能达到智能控制。 本设计中的电气系统的自组网功能,用户能够经过路由器到路由器节点控制协调器发送信号任何终端设备,终端接收到命令和PWM信号,实现每个灯导致多级调光和场景模式控制功能,具有一定的实用价值。 关键词: 智能照明系统 ZigBee 无线网络 CC2530
Abstract Lighting is essential to People's Daily life, as people living standard rise, the requirements of general lighting up to don't play that follow one's inclinations, and the development of electronic, communication and computer network technology provides conditions for the intelligent lighting control system, has a broad development prospects. This topic in the design of the system used in CC2530 as wireless network equipment, MSP430F2619 microcontroller chip as the processor, and connecting with the TI company Z - stack protocol stack to achieve open and close and control LED bulbs. This design through the node in the upper machine of the relationship between the flexible configuration which can achieve intelligent control. Electrical system in the design of the ad-hoc network function, the user can control the coordinator to send signals through the router to router nodes any
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。
目录摘要 III ABSTRACT IV 1前言 6 1.1选题背景和意义 6 1.2课题关键问题及难点 7 1.3调研综述 7 1.3.1目前国内、国外该项目的研究状况 7 1.3.2目前项目的发展趋势 8 1.4主要研究内容 8 2 基于CAN总线的系统结构 9 2.1 CAN技术简介 9 2.2基于CAN总线的控制系统网络拓扑结构 10 2.3 CAN总线系统的通信方式 11 2.4 CAN总线的分层结构 11 2.5 CAN总线报文格式与类型 12 2.5.1 数据帧 12 2.5.2.远程帧 13 2.5.3 出错帧 13 2.5.4超载帧 14 2.5.5 错误检测 14 2.6 本系统结构及特点 15 3．智能照明系统的硬件设计 17 3.1 系统简介 17
3.2 CAN通信接口模块的设计 17 3.2.1 芯片介绍 17 3.2.2 SJA1000工作原理 19 3.2.3 基于SJA1000的CAN总线硬件接口电路设计 20 3.2.4采用MAX232芯片接口ＰＣ机与单片机的连接 21 3.3控制面板模块的设计 22 3.3.1 74HC164芯片说明 22 3.3.2显示部分设计 24 3.3.3键盘部分设计 25 3.3.4基于74HC164的中断串行键盘硬件设计 26 3.3.5矩阵式键盘的按键识别方法 27 3.4智能继电器模块 27 3.4.1电压-频率变换器LM331的介绍 28 3.4.2继电器模块基本原理结构 29 3.4.3整流模块设计 29 3.4.4 V/F转换器LM331模块 30 3.4.5光电耦合器6N137 31 3.4.6单片机AT89C51模块 31 3.5传感器模块 33 3.5.1热释电传感器的工作原理 33 3.5.2芯片介绍 35 3.5.3热释电传感器原理 36 3.5.4照度传感器的设计 37 3.5.5 A/D转换部分 38 3.6调光模块 40 3.6.1电子镇流器调光功能的主要实现方法 41 3.6.2基于IR2159的荧光灯可调光电子镇流器的电路设计 42 3.6.3基于IR21592的调光电子镇流器 43 3.7远程控制模块 45
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…………………………………………………………………………………………..
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。
令狐文艳 室内灯光控制系统的设计 令狐文艳 毕业设计（论文）
摘要 本课题主要研究的是针对室内灯光的自动控制展开研究，提出了室内灯光控制的具体原理以及它的具体设计思路，提出了基于室内灯光控制系统的详细设计详细内容，在研究该课题的途中努力学习了智能室内灯光控制系统的硬件设备以及相应的软件。本研究以STC89C52单片机为主要操作核心，本研究采用了光敏三极管做为对外界自然光线的强度来进行详细检测，采用热红外人体传感器检测教室有没人进出；再根据本控制系统对外界自然光信号与人体存在的红外信号采取的智能判断，以及对室内需要合理打开灯的条件，以完成对室内照明回路智能控制，从而以达到合理节约利用电能的目的。此外，采用了LCD液晶显示器以用来显示室人数。本研究主要采用的结构为模块化设计，具有简单，体积小等很多优点，以用来满足本研究达到室内灯光控制系统的要求。 [关键词] :STC89C52；热红外人体传感器；光敏三极管；自动控制； Abstract The design analyzes the principle and realization method of the classroom light automatic control, and puts forward the classroom lighting design idea of automatic control system, and on this basis to develop the intelligent control system hardware and corresponding software through researching on automatic control method for classroom lighting. This study adopted the light activated triode as to outside natural light intensity to a detailed inspection; According to the control system’s intelligent judgment of the environmental light signal and the human existence signal, as well as to the classroom reasonable conditions, opening the lamp to complete automatic control of the classroom lighting circuit, so as to achieve the purpose of saving electricity，to meet the requirements of this study to the indoor lighting control system. Key words: STC89C52; pyroelectricinfrared sensor; automatic control; light activated triode
智能家居系统设计方案四篇 篇一：智能家居系统设计方案 智能系统设计范围： 本设计包含的系统为：智能门锁、安防、可视对讲、厨房室内可视分机、灯光、空调、电动窗帘（百叶窗、气窗）、背景音乐、环境监测（红外亮度、然气感应）、视频监视、集中控制和远程WEB控制等。并且，以上所有系统都不是独立的，而是和其他系统相互联系，融合为一个统一的整体，并相互响应，做到真正意义上的智能。 智能系统设计的原则： 用户需要操作方便，功能实用，外观美观大方的智能家居系统。系统要有吸引来宾的外观和功能，能体现用户高人一等的生活品位。同时要化繁为简、高度人性、注重健康、娱乐生活、保护私密。 系统功能描述： 以下，我们跟据房型结构，设计的智能家居系统： 区域：主楼一层：大门、门厅、客厅、餐厅、厨房、客卧室、主卧室及阳台、洗衣间、卫生间、楼梯、后门厅.主楼二层:二层休闲厅、主卧室及阳台、主卫、次卫、儿童房、书房及阳台. 1、大门 设备设置：电子锁、门口设置可视对讲门口机、夜视防水摄像机、门磁功能描述：
①可视对讲门口机实现访客和主人的对讲，并有留言和保存图像功能。 ②大门处另外设置具有夜视功能的彩色摄像机，以方便主人可以通过电视、触摸屏、Internet随时观察大门处的影像，并记录保存20天。 ③门磁与报警主机联接，可在第一时间防范非法闯入. 2、门厅 设备设置：二路调光模块、可视智能终端机、6键场景触控面板、彩色触摸屏。功能描述： ①主人在入户门口，押下智能门锁的指纹辨识器，入户门打开。 ②进门后进行安防系统撤防；出门时安防系统布防。 ③安防系统报警，布防LCD屏幕上显示报警区域。 ④6键场景触控面板“在家模式”，灯光受控制，“离家模式”，关闭所有的灯光，空调,灯光电器自动设定到节能模式或关闭,离家设防,回家撤防。 ⑤可视智能终端，完成与访客对讲，开门功能。 ⑥通过彩色触摸屏，平面图，浏览别墅中的各个系统；控制各个区域的灯光；查看视频监视；调节客厅空调温度；设定背景音乐系统； 3、客厅/餐厅设备设置：电动窗帘面板、背景音乐面板、RF多功能无线遥控器、三路调光模块、三路红外控制模块、无线接收模块。 功能描述： ①用1只触控开关取代普通的多个开关，客厅设计出如下场景：会客、休闲、明亮、全关等；餐厅设置如下多个场景：用餐、酒会、烛光、全关等。不同场合，弹指之间，灯光瞬息变换，细微处彰显气派和尊贵。
智能照明方案设计 一、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。例如在上下班时间段，将所有的出入口照明全部打开，在平时打开部分照明，深夜打开深夜模式。室外景观照明根据时间自动运行：根据泛光要求，对灯光控制系统进行了设计，日常模式通过控制室的管理，配合各区域的控制面板实现智能人性化管理。 二、设计方案 2.1 设计依据 本方案的设计依据为： 业主提供的相关装修照明设计说明； YOCMOON产品相关技术要求； 国家照明电器相关技术标准 2.2. 设计范围 按照图纸的描述，我司要设计的范围为：
负一楼 一二楼裙楼及核心筒 三至18楼三个楼梯间及核心筒 室外景观照明(暂按1个配电箱、8个回路考虑) 2.3 配置具体说明 分布式智能控制系统，通常可以由三部分组成，一、模块部分（包括调光器、开关控制器）二、现场控制部分（包括控制面板、液晶显示触摸屏、智能传感器、时钟管理器）三、监控，调试部分（包括调试软件和PC监控机）等部件组成，将上述各种具备独立功能的模块用一根五类四对数据通讯线手牵手联接起来组成一个控制网络，其典型系统如图1所示： 根据业主提供的初步技术要求，系统的拟配备情况如下： ①负一层 负一层照明分布在11个配电箱内， 设计配置YCM-ZM-J4-C，4回路，10A/回路智能照明开关控制器6台YCM-ZM-J8-C，8回路，10A/回路智能照明开关控制器2台 YCM-ZM-J10-C，10回路，10A/回路智能照明开关控制器3台 YCM-ZM-MB2-C，2键， 2 键智能开关面板15块共计70个回路。 负一层照明可设置手动模式，定时模式。可以通过监控中心控制开关，也可通过现场开关面板实现开关。 ②景观照明 景观照明分布在1个配电箱内，
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
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
智能家居系统设计方案 时间:2014-09-24 分类:方案来源:书通网 方案一：智能家居系统设计方案 智能系统设计范围： 本设计包含的系统为：智能门锁、安防、可视对讲、厨房室内可视分机、灯光、空调、电动窗帘（百叶窗、气窗）、背景音乐、环境监测（红外亮度、然气感应）、视频监视、集中控制和远程控制等。并且，以上所有系统都不是独立的，而是和其他系统相互联系，融合为一个统一的整体，并相互响应，做到真正意义上的智能。 智能系统设计的原则： 用户需要操作方便，功能实用，外观美观大方的智能家居系统。系统要有吸引来宾的外观和功能，能体现用户高人一等的生活品位。同时要化繁为简、高度人性、注重健康、娱乐生活、保护私密。 系统功能描述： 以下，我们跟据房型结构，设计的智能家居系统： 区域：主楼一层：大门、门厅、客厅、餐厅、厨房、客卧室、主卧室及阳台、洗衣
间、卫生间、楼梯、后门厅.主楼二层:二层休闲厅、主卧室及阳台、主卫、次卫、儿童房、书房及阳台. 1、大门 设备设置：电子锁、门口设置可视对讲门口机、夜视防水摄像机、门磁功能描述： ①可视对讲门口机实现访客和主人的对讲，并有留言和保存图像功能。 ②大门处另外设置具有夜视功能的彩色摄像机，以方便主人可以通过电视、触摸屏、随时观察大门处的影像，并记录保存20天。 ③门磁与报警主机联接，可在第一时间防范非法闯入. 2、门厅 设备设置：二路调光模块、可视智能终端机、6键场景触控面板、彩色触摸屏。 功能描述： ①主人在入户门口，押下智能门锁的指纹辨识器，入户门打开。
②进门后进行安防系统撤防；出门时安防系统布防。 ③安防系统报警，布防屏幕上显示报警区域。 ④6键场景触控面板“在家模式”，灯光受控制，“离家模式”，关闭所有的灯光，空调,灯光电器自动设定到节能模式或关闭,离家设防,回家撤防。 ⑤可视智能终端，完成与访客对讲，开门功能。 ⑥通过彩色触摸屏，平面图，浏览别墅中的各个系统；控制各个区域的灯光；查看视频监视；调节客厅空调温度；设定背景音乐系统； 3、客厅/餐厅设备设置：电动窗帘面板、背景音乐面板、多功能无线遥控器、三路调光模块、三路红外控制模块、无线接收模块。 功能描述： ①用1只触控开关取代普通的多个开关，客厅设计出如下场景：会客、休闲、明亮、全关等；餐厅设置如下多个场景：用餐、酒会、烛光、全关等。不同场合，弹指之间，灯光瞬息变换，细微处彰显气派和尊贵。 ②通过背景音乐面板，随时选定不同的音乐，播放、3、任由选择，并可调节音量的
第1章绪论 1.1 引言 随着社会经济和科学技术的发展，人们的生活水平也不断提高，导致用电负荷的加剧，又由于世界性的能源危机，能源缺乏已成为世界所面临的严峻问题。而此问题对我国来说尤为严重。随着各类大、中专院校的扩招，教室的扩建，教室照明的需求也越来越多，而教室照明的管理不到位，往往造成电能的巨大浪费，这样，提高教室用电效率就成为首要考虑的问题。 目前对灯光的智能控制，国内外己经开始采用，但对教室灯光的控制，尤其是我国教室灯光的智能控制尤为缺乏和不完善，依然是传统式的人工管理。各类大、中专院校不断扩招，教室不断扩建，教室的用电负荷不断加大，教室用电管理不善，造成学校电能浪费，经济损失，这种的浪费与当今的节约能源理念相违背。再者，现代自动化程度不断提高，计算机技术的普及，灯光的管理也在朝着自动化、智能化方向发展。例如楼道灯光的自动控制等等。所有这些使得教室灯光控制也应该朝着智能的方向发展。于是，开发简便、实用的教室灯光自动控制系统便具有重要的现实意义。 1.2 课题的来源、意义及研究目的 世界各地发电的主要原料是煤炭、石油和天然气，而丹麦在能源利用方面的成功经验提供了很好的借鉴。从1974年以来，尽管丹麦国民收入增长了50%，丹麦总的能源消费量并没有增加。丹麦是OECD成员国中能源消耗量和国民收入比值最小的国家。他们不断地提供一些节能供热系统，例如丹麦热电同供热电厂(CHP)，而且，他们尽可能的有效利用资源。这
样，他们的能源使用总效率达到了90%。丹麦政府很重视住房空间用电的节能，并设立了对新建房屋节能的诸多要求。数据显示，居民入住有节能装置的房子时，他们要支付比没有节能方案房屋高出8%的费用。其节能项目经验在欧盟国家中广为流传。还有，欧司朗一斯维尼亚公司不断的推出新型高输出的荧光灯，节约6%的总系统功率，并具有更高的光通和平均光通量。飞利浦照明公司推出的陶瓷金卤灯代替过去的卤钨灯，可节能60%的电能。种种迹象表明世界各国都在采取不同方式来节约能源，节约 电能。 中国经济持续多年的高速发展让能源问题日益突出。虽然我国能源总储量不低，但由于我国人口众多，所以人均储量少，单位产值的能耗是发达国家的3-10倍。能源问题已成为制约我国国民经济发展的关键问题。从环境和自然资源角度出发，能源问题也是我国长期可持续发展战略中一个关键因素。此外，能源问题不仅关系经济发展和环境生态，在特定情况下还会对社会稳定有很大影响。鉴于能源问题的重要性，我国在绿色照明工程新闻发布，绿色照明工程未来五年间将在公用设施、宾馆、商厦、居民住所等全国建筑物中推广1.5亿只节能灯，节电290亿度电。上海、河北等一些地方采取政府对节能灯大宗采购每只补贴3至4元的方式进行推广。从普通白炽灯到高效节能灯，使我国的电光源产品结构逐步向节电型转变，荧光灯与普通白炽灯的比例由1995年的l:6.25前的l: 1. 5。 目前，我国照明用电约占社会总用电量的12%，采用高效照明产品代替传统的低效照明产品可节电60%到80%。如今，北京正在大力推行绿色照明工程，己推出上百万只绿色照明光源和部分节能电器，据测算年节约用电可达3442万千瓦时，节约电费2519.7万元。政府己经在商厦、学校、医院等更换了24万只节能灯具。在奥运工程的建设上，也大量运用节能
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。
系统结构图
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
毕业论文（设计）开题报告 题目基于单片机的智能家居照明系统系部 专业年级级学生姓名 学号 指导教师 教务处制表 年月日
选题意义 近些年来，随着国民经济的快速发展，特别是地产行业的高歌猛进，国内智能照明行业迅速发展，涌现出了各种技术类型的厂家，市场上也出现了各种类型，别具特色的智能开关产品，智能照明系统也应运而生。智能照明系统其独特的特性，迎合了人们绿色、环保、节能，智能化生活的观念。与核心控制器相结合，可实现如下几项功能：1.全自动调光，2.自然光源的充分利用，3.照度的一致性， 4.光环境场景智能转换，5.节能，6.延长光源寿命。 与其功能相适应的是其广阔的应用环境，无论在交通路灯的控制，还是办公大楼照明的控制，或是家居生活中都能发现它的身影。在家居领域中能为人们提供舒适的生活空间；在办公领域，在节能中提高效率；在公共设施领域中绿色安全环保。 该选题的意义在于迎合当前社会的发展趋势，绿色节能，开发出一个即节能，又不影响人们正常生活的智能家居照明系统，实现节能与智能控制的合二为一。 国内外研究现状概述1.控制模式上： 长期以来，大多数建筑物采用传统的照明控制方式，随着各项技术的前进和发展，部分智能大厦采用楼字自控( B A) 系统来监控照明，但都只能实现简单的区域照明和定时开关功能．（E I B）系统是由子网和主干网组成的控制网络。 2.各自优缺点： ( B A) 楼宇自控系统该系统应用于照明的控制系统，一般是在某些照明回路中串联交流接触器触点，通过控制这些触点实现诸如区域控制、定时开关、中央监控等功能．所有照明回路通过 B A 中控室控制，现场无法干预照明状态，使用不便．控制功能简单，只能实现定时、开关的功能，若要实现场景预设、亮度调节，软启动软关断等复杂的功能技术难度较大．由于照明系统并不是一个独立的系统，所以，在 B A系统出故障时，照明系统也受到影响． （E I B）系统是由子网和主干网组成的控制网络，每个子网分别通过网桥与主干网相连，网络的传输速率为9 6 0 0波特，没有高速信息通道，如果系统做大就会丢失信息，造成系统失控，该系统是 8 0年代末推出的第三代照明控制系统，需要配置独立的电源模块，当电源模块一旦出现故障，整个系统即处于瘫痪，具有可靠性差的致命弱点．传感器和总线耦合器必须连在一起，不方便调试、检修． 相比较而言，采用一种全新的智能照明控制系统以克服以上系统的缺点显得尤为重要．
比较全的一套智能家居设计方案 智能系统设计范围： 本设计包含的系统为：智能门锁、安防、可视对讲、厨房室内可视分机、灯光、空调、电动窗帘（百叶窗、气窗）、背景音乐、环境监测（红外亮度、然气感应）、视频监视、集中控制和远程WEB控制等。并且，以上所有系统都不是独立的，而是和其他系统相互联系，融合为一个统一的整体，并相互响应，做到真正意义上的智能。 智能系统设计的原则： 用户需要操作方便，功能实用，外观美观大方的智能家居系统。系统要有吸引来宾的外观和功能，能体现用户高人一等的生活品位。同时要化繁为简、高度人性、注重健康、娱乐生活、保护私密。 系统功能描述： 以下，我们跟据房型结构，设计的智能家居系统： 区域： 庭院 主楼负一层：影音娱乐室、储藏间、楼梯 主楼一层：大门、门厅、客厅、餐厅、厨房、客卧室、卫生间、楼梯 主楼二层: 二层休闲厅、主卧室及主卫、次卫、儿童房、书房及阳台. 负一层： 1、影视娱乐室 ①控制对象：灯光开关、灯光调光、电动窗帘、电视、AV播放设备、中央空调。 ②在入口安装1只“智能控制面板”，对以上设备进行智能化控制，设置6组常用场景模式：“准备”、“电影”、“中间休息”、“纯音乐”、“调光”、“离场”。 按下“准备”模式，灯光自动调亮，空调自动启动，人员入场，做准备工作。 按下“电影”模式，灯光逐渐暗下（过度时间2秒），只留有最后面的两个壁灯在5%的亮度，电动窗帘自动闭合，电视机自动打开。 按下“中间休息”模式，灯光渐亮，方便休息，喝点咖啡。 按下“纯音乐”模式，单独的音乐欣赏，灯光调节到一个温和的亮度。 按下“调光”模式，可对以上四个场景的灯光亮度做手动调节，以适合不同人的要求。
毕业设计（论文） 题目：智能家居中的空调与照明系统设计系（分院）：信息学院专业：计算机网络技术（物联网) 姓名：费炎良 指导教师：洪顺利 年月日
费炎良 浙江交通职业技术学院，信息学院125112班 12511219 摘要：智能家居是随着人们对居住环境的要求的提高而逐渐形成发展起来的。相对于传统家居环境，智能家居能满足人们对家庭设备间互联互通以及家庭环境全方位监控要求。而空调与照明系统的设计则是对其舒适度方面进行着手。传统的智能家居系统多采用有线方式组建，如CEBus,Ethermet,RS485等，它们最大的缺点就是增减设备都需要重新布线，不二麻烦而且影响美观；另一方面，系统的可扩展性和移动性也差，安装和维护成本高。当今短距离无线技术已经得到了很到的突破，采用短距离无限通信技术很很好的解决以上问题，并且能减小能耗，提升可扩展性。 本文在设计基于ZigBee家庭短距离无线通信技术基础上的智能家居中的空调与照明系统。详细分析了ZigBee协议各个层次在此基础上，选择采用ZigBee 星型网络拓扑模型实现智能家居中空调与照明传感器网络系统，并给出了系统方案的设计原理图，做到最舒适最健康的家居体验。 关键词：ZigBee；智能家居；空调照明 1 ZigBee 1.1了解ZigBee ZigBee是基于IEEE802.15.4标准的低功耗局域网协议。根据国际标准规定，ZigBee技术是一种短距离、低功耗的无线通信技术。这一名称（又称紫蜂协议）来源于蜜蜂的八字舞，由于蜜蜂(bee)是靠飞翔和“嗡嗡”(zig)地抖动翅膀的“舞蹈”来与同伴传递花粉所在方位信息，也就是说蜜蜂依靠这样的方式构成了群体中的通信网络。其特点是近距离、低复杂度、自组织、低功耗、低数据速率。主要适合用于自动控制和远程控制领域，可以嵌入各种设备。简而言之，ZigBee就是一种便宜的，低功耗的近距离无线组网通讯技术。ZigBee是一种低速短距离传输的无线网络协议。ZigBee协议从下到上分别为物理层(PHY)、媒体访问控制层(MAC)、传输层(TL)、网络层(NWK)、应用层(APL)等。其中物理层和媒体访问控制层遵循IEEE 802.15.4标准的规定。 1.2 ZigBee协议分析
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