客厅智能照明系统设计与实现.docx
《客厅智能照明系统设计与实现.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《客厅智能照明系统设计与实现.docx(40页珍藏版)》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。
1、摘 要 摘 要传统照明系统的一开一关控制方法限制了当代人的快节奏生活方式,同时也限制了其在现代家庭中的功能性应用。人们对照明的需求从最初的提供亮度的基本功能到现在产生了多方面的需求。相比传统的照明系统,客厅智能照明系统不仅能控制照明光源的开关与亮度,而且有着管理智能化和操作简单化的特性。本文主要设计了一种基于Arduino的客厅智能照明系统。系统以Arduino处理器为核心,使用Arduino Mega 2560开发板,与红外线传感器、光敏电阻传感器相连,以实现对客厅LED照明的智能控制,使用ESP 8266WIFI模块连接中国移动物联网平台OneNet,利用EDP协议上传光照数据以达到实时监
2、测的目的。文章详细介绍了客厅智能照明系统的硬件电路和软件设计。硬件部分基于Arduino Mega 2560开发板进行电路连接。软件部分利用C/C+语言进行编程,并采用模块化设计。本系统的硬件电路简单,子程序通用,达到功能设计要求。在整个客厅智能照明系统设计完成后,对其进行调试与实时监测。测试结果为:该系统能够正常实现对LED亮灭的控制、亮度的调节和软启功能,并在OneNet网站上实时监测到周围环境的亮度。关键词:智能照明;Arduino 处理器;光敏电阻传感器;红外线传感器IIABSTRACTABSTRACTThe on-off control method of traditional l
3、ighting restricts the fast-paced lifestyle of contemporary people, and also limits its functional application in modern homes. From the basic function of providing brightness to the present, there are many demands. Compared with the traditional lighting system, the living room intelligent lighting s
4、ystem can not only control the brightness and switch of the lighting source, but also has the characteristics of intelligent management and simple operation.This article mainly designs a living room intelligent lighting system based on Arduino. The system uses the Arduino processor as the core, uses
5、 the Arduino Mega 2560 development board, connects with infrared sensors and photoresistor sensors to achieve intelligent control of the living room LED lighting, uses the ESP 8266WIFI module to connect to the China Mobile Internet of Things platform OneNet, and uses the EDP protocol to upload Illum
6、ination data and commands to control LED lights. The article details the hardware circuit and software design of the living room intelligent lighting system. The hardware part uses the Arduino Mega 2560 development board for circuit connection. The software part is programmed with C / C + language a
7、nd adopts modular design. The hardware circuit of this system is simple, and the subroutines are universal, meeting the functional design requirements.After the design of the entire living room intelligent lighting system is completed, it is debugged and monitored in real time. The test result is: t
8、he system can normally control the LED on and off, adjust the brightness, realize the soft start function, and monitor the brightness of the surrounding environment on the OneNet website in real time.Keywords:Intelligent lighting; Arduino processor; Photoresistor sensor; Infrared sensorIII目 录目 录1 绪
9、论11.1 课题研究的目的和意义11.2 国内外发展现状11.3 论文主要工作22 系统总体方案设计32.1 系统总体方案42.2 主程序设计52.3 章节小结63 系统硬件设计83.1 处理器模块83.2 传感器模块103.2.1 光敏电阻传感器103.2.2 红外传感器113.3 LED模块123.4无线通信模块133.4 章节小结164 系统软件设计174.1 自动控制模块174.2 云端数据上传设计184.3 软启功能模块设计184.4 编译环境194.5 章节小结225 系统功能测试225.1 光敏电阻传感器功能测试245.2 无线通信模块功能测试235.3 系统调试235.4 章节
10、小结256 总结与展望266.1 总结266.2 展望26致 谢27V1 绪 论1.1 课题研究的目的和意义在当今这个科技高速发展的社会里,人们希望获得更加健康、舒适方便的生活。然而更舒适、更方便的生活就意味着更多的能源消耗。由于人类社会的整体进步、经济的提高,整个地球的资源已无法应对这种持续的巨大能源消耗,所以倡导节能低碳生活已经成为全球趋势。由于传统照明光亮固定化,消耗功率大,一定程度上也造成了能源的大量浪费。由于现代人处于快节奏的生活模式,在家、在公司、在路上都能看到人们忙碌的身影,显然传统照明的一开一关方式限制了快节奏的生活,同时,随着科技的快速发展,生活水平的不断提高,人们对家庭照明
11、系统也提出了更多新的需求,与传统照明相比,智能照明不仅提供照明功能,而且还提供舒适、便捷、高品位的居住环境。此外,智能照明系统还具有智慧识别判断功能,可根据当前周围环境自动智能控制,并实现节能的效果。鉴于传统照明系统的控制不便、节能不佳等缺点,本设计开发了一种基于Arduino处理器的客厅智能照明系统。系统中的智能LED灯通过定期采集室内光线强度以及人员出入等信息,可实现灯光亮度根据室内光线强度自适应地调节以及灯光自动开启或关闭的智能控制等功能。其具有智能化控制、节能、安全高效、改善环境等优点。随着社会的进步,智能照明目前已经有很大发展,很多产品已推向市场,为人们的工作和生活提供了便利。智能照
12、明系统作为一项综合技术,其结合了计算机网络技术、无线通信技术、自动控制技术和传感器技术,并且以飞快的速度渗透到各个专业领域。智能照明系统也是使照明走向绿色可持续发展的重要方向。智能照明是未来智能家居的重要组成部分,智能化也是所有电子产品发展的必然方向之一,发展前景十分乐观。1.2 国内外发展现状智能照明行业最早是从上世纪90年代进入了中国市场,但是,由于当时的市场环境不景气、产品的价格过高以及消费者的消费意识和水平达不到等各方面的影响,在国内一直没有受到人们广泛的关注。据调查,在当时国外的智能照明产品价格十分昂贵,在国内,一些知名品牌的智能照明产品达到了500元左右,一些比较抵挡品牌的产品一般
13、在300元左右。在一般双层及以上别墅内的全套智能照明系统只需要七八千,但是这样的全套智能照明系统在国外也就相当于简单的智能开关和插座的价格。在国内,由于智能照明是一个兴起行业,智能照明系统的推广力度还需要大大加强。只有在一些高端场所或者是富裕家庭能够偶尔看到智能照明相关的产品,而在大多数人们经常活动的场所却不常见。进入21世纪后,随着经济的发展、技术的提高,路创、飞利浦Dynalite等一些国际品牌进军了中国市场,推动了国内的智能照明行业的发展,使得国内智能照明的厂家迅速发展,如海尔、瑞郎、索博等企业。随着计算机网络技术、无线通信等技术的发展,智能家居的概念被更多的商家所重视起来,受到社会的极
14、大关注。通过技术的不断成熟,目前市场上一些有代表性的产品已基本进入了实用、可靠和成熟阶段。随着经济的进一步发展,网络技术、无线通信等技术与传媒业的高度结合,使得智能照明行业得到了更好的宣传。在不久的将来,智能照明系统将真正进入普通老百姓家里,让更多家庭能够体验到智能照明系统带来的舒适、健康方便的生活。 国内对智能照明的相关需求保持强劲增长。根据相关数据显示,到现在为止,中国“智慧城市”试点城市总数已达193个,在智能照明产品方面的需求每年就超过一千万,据专家估计,未来几年,智能照明系统将会彻底取代传统照明系统。1.3 论文主要工作本系统的设计主要是基于Arduino处理器,通过硬件的搭载以及相
15、对应软件的编程实现客厅智能照明系统的各项功能。本系统的硬件部分主要包括:LED模块、Arduino处理器模块、传感器模块和无线通信模块。通过对室内光强信息的检测与分析,以及室内是否有人活动,进行LED灯亮度的调节和LED灯的开启和关闭。在硬件功能模块的基础上,软件利用Arduino Mega 2560的控制板进行编程控制。本论文的工作将从以下几个方面展开:第一章:主要介绍了本次客厅智能照明系统研究的目的及意义,同时概括了客厅智能照明系统在国内外的发展现状以及发展前景。第二章:客厅智能照明系统的总体设计,通过对现在市场情况的调查分析与研究,分析了现有的传统照明系统的优点与缺点,设计出客厅智能照明
16、系统的总体方案并且设计每个模块所需要实现的功能。第三章:客厅智能导照明系统硬件开发与设计,将客厅智能照明所需硬件进行逐个分析,并且设计出方案,最终得出完整系统的开发方案。第四章:客厅智能照明系统软件的开发与设计,环境编译的介绍。第五章:客厅智能照明系统的调试与测试,实现各模块功能。第六章:对本课题进行总结与展望。2 系统总体方案设计本章在前期对目前市场的调查与分析的基础上,通过对传统照明缺陷的分析,对客厅智能照明系统进行总体方案设计。2.1 系统总体方案据调查,传统照明系统一般只能够实现单纯的开、关操作,也有能调节亮度的照明设备,但这些都需要人为操作,极其不方便。而且室内安装的灯具越多,墙壁上
17、的开关就越多,从而影响环境的整体美观。另外,传统照明通常采用的是红外线遥控,光亮固定化无法自动调光,没有护眼功能,没有节能功能,消耗功率较大,能源浪费。相较于传统照明,客厅智能照明系统在Arduino处理器的基础上,通过硬件的搭载以及相对应软件的编程实现智能照明系统的各项功能,有着很大的优势,例如在自动开关、自动调光、软启动等方面。所以本文“客厅智能照明系统”的设计主要分为两个部分:软件程序设计部分和硬件电路设计部分。其中,软件程序设计部分由Arduino IDE软件编程开发完成;而硬件电路部分主要由四个模块组合而成,分别是LED模块、Arduino处理器模块、传感器模块和无线通信模块。根据“
18、客厅智能照明系统”在软硬件方面的需求,本方案决定采用光敏电阻传感器模块和人体红外传感器模块作为传感器模块,与Arduino Mega 2560开发板相连接。将光敏电阻传感器和人体红外传感器放置在客厅内,用于采集光照信息和有无人体活动信息,然后将两个传感器采集到的所有数据信息下载烧录到Arduino处理器内,Arduino处理器把所有信息进行分析和处理,当处理后的数据低于或高于最初所设定的阈值时,LED模块会自动接收到Arduino处理器发送的相应指令,控制LED灯的开关和亮度,其中LED的开关使用了软启功能。Arduino处理器通过无线通信模块连接中国移动物联网平台OneNet,利用EDP协议
19、上传光照数据,实现实时监测。客厅智能照明系统模块图如图2-1所示。图2-1 系统模块图2.2 主程序设计客厅智能照明系统的主程序流程图如图2-2所示。首先将人体红外传感器、光敏电阻传感器、LED灯和ESP8266无线通信模块与Arduino开发板进行连接,检查各个引脚与Arduino开发板连接准确无误后,再将Arduino开发板的USB接口与计算机端的USB接口相连接,然后通过Arduino IDE软件烧录程序,系统将开始进行初始化,初始化完毕,进入自动控制阶段。具体流程如下:1) 系统初始化,传感器模块、LED模块、无线通信模块、处理器模块准备开始工作;2) 光敏电阻传感器采集周围环境光线信
20、息;3) 人体红外传感器采集信息;4) 根据两个传感器采集到的信息判断感应范围内(2m)是否有人,周围环境是否较暗或者黑暗。如果两个条件中任意一个不满足或都不满足,LED灯不亮,并且便通过无线通信模块将光线数据发送到OneNet物联网平台;如果两个条件都满足,LED灯开始软启,并且根据环境光线调节灯的亮度,若周围环境光线较高,LED亮度下调;若周围环境光线较低,LED亮度增加,并通过WiFi模块将光线数据发送到OneNet物联网平台。5) 回到起始点继续循环。 图2-2 主程序流程图2.3 章节小结本章进行了客厅智能照明系统的总体设计,说明了客厅智能照明系统的总体设计方案,并根据方案设计了整体
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 客厅 智能 照明 系统 设计 实现
限制150内