基于单片机的智能调光系统设计(论文)
基于单片机的PWM调光控制系统的设计
基于单片机的PWM调光控制系统的设计一、引言随着人们对照明舒适度的要求越来越高，灯光调光控制技术变得越来越重要。
PWM（Pulse Width Modulation）调光技术通过改变光源的亮度，实现灯光的调光控制。
本文将介绍一种基于单片机的PWM调光控制系统的设计。
二、系统组成系统主要由以下几部分组成：1.光源：光源可以是常见的白炽灯、荧光灯、LED等。
这里我们以LED灯为例。
2.单片机：系统使用单片机作为中央控制器，用于生成PWM信号。
3.外围电路：包括功率驱动电路、电源电路、传感器等。
三、系统原理PWM调光控制系统的原理是通过改变PWM信号的占空比来改变光源的亮度。
PWM信号是一种特殊的脉冲信号，其通过控制信号的高电平时间与周期的比值来控制亮度。
信号高电平时间占整个周期的比值越高，亮度越大。
四、系统设计1.单片机选择：选择一款具有PWM功能的单片机作为控制芯片，如STC12系列。
2.PWM输出：通过设置单片机的定时器/计数器的初值和自动重装载值，以及相应的工作模式，配置单片机的PWM输出，并通过外部计数器来控制PWM信号的频率。
3.控制电路设计：a.电源电路：使用适当的电源电路，将电源的直流电压转换为单片机工作所需的电压。
b.SOC：按照系统需求，选择适当的光源常用的驱动器电路，将单片机产生的PWM信号转换为驱动LED灯的电流信号。
这里可以使用LED驱动芯片或者自制电路进行驱动。
c.传感器：使用适当的传感器，获取环境亮度信号，并通过单片机进行采集和处理，根据需要调整PWM信号的占空比。
4.控制算法设计：根据环境亮度信号和用户设置的目标亮度，设计合适的控制算法，使得PWM信号的占空比按照要求进行调整。
5.软件设计：编写相应的程序，实现PWM信号的生成、传感器数据的采集和处理、控制算法的执行等功能。
五、系统功能经过上述设计，PWM调光控制系统可以实现以下功能：1.自动调光：系统能够根据环境亮度自动调整灯光的亮度，保持环境亮度在一些合适的范围内。
基于单片机的智能调光灯设计
基于单片机的智能调光灯设计一、设计背景与意义随着科技的不断进步，人们对于生活品质的要求越来越高。
传统的固定亮度灯光已经无法满足多样化的需求。
智能调光灯能够根据环境光线、时间以及用户的个人喜好自动调节亮度和颜色，不仅为人们提供了更加舒适的照明体验，还有助于节约能源。
在办公场所，合适的灯光亮度可以提高工作效率，减少眼睛疲劳；在家庭中，智能调光灯可以营造出温馨、浪漫的氛围；在公共区域，如走廊、楼梯等，根据人员活动情况自动调节亮度，能够有效降低能源消耗。
二、系统总体设计本智能调光灯系统主要由单片机控制模块、光线传感器模块、按键输入模块、LED 驱动模块和 LED 灯珠组成。
单片机作为核心控制部件，负责接收来自各个模块的数据，并根据预设的算法进行处理，输出相应的控制信号。
光线传感器用于检测环境光线强度，将其转换为电信号传输给单片机。
按键输入模块供用户手动设置亮度、颜色等参数。
LED 驱动模块根据单片机的控制信号，为 LED 灯珠提供合适的电流和电压，实现亮度和颜色的调节。
三、硬件设计1、单片机选择选用 STM32 系列单片机，具有高性能、低功耗、丰富的外设接口等优点，能够满足本系统的控制需求。
2、光线传感器采用 BH1750FVI 光线传感器，它具有高精度、低功耗的特点，能够准确测量环境光线强度，并通过 I2C 接口与单片机进行通信。
3、按键输入采用独立按键，通过检测按键的按下状态，实现用户对灯光的手动控制。
4、 LED 驱动模块选择恒流驱动芯片，如 XLSEMI XL7015，能够为 LED 灯珠提供稳定的电流，确保灯光的稳定性和可靠性。
5、 LED 灯珠选用高亮度、低能耗的贴片式 LED 灯珠，如 5050 型号，具有发光均匀、色彩丰富等优点。
四、软件设计1、主程序流程系统初始化后，单片机不断读取光线传感器和按键输入的数据。
根据光线强度和用户设置，计算出 LED 灯珠的亮度和颜色值，并通过LED 驱动模块进行控制。
基于单片机的智能照明系统的设计与实现毕业设计
基于单片机的智能照明系统的设计与实现
毕业设计
简介
本毕业设计旨在设计一种基于单片机的智能照明系统，通过智能化控制达到节能、环保、舒适的效果。
本设计主要包括硬件设计和软件设计两个方面。
硬件设计
硬件设计主要包括电路设计、PCB设计和元器件选型。
电路设计主要涉及如何根据控制信号控制灯光的开关，如何接收和解析用户的控制指令等。
PCB设计主要是将电路设计进行排版，使其能够方便地制作成实体电路板。
元器件选型是指挑选合适的LED灯、芯片、传感器等元器件，以实现智能控制和节能。
软件设计
软件设计主要包括嵌入式程序设计和手机APP 开发两个方面。
嵌入式程序设计主要是编写程序，使单片机能够根据用户的指令控
制灯光的开关，同时在特定情况下自动调节灯光亮度。
手机 APP
开发主要是无线控制用户利用手机APP 对智能照明系统进行控制，例如开关、颜色选择以及亮度调节等。
总结
本设计成功地实现了基于单片机的智能照明系统的设计与实现。
通过控制智能照明系统实现灯光节约和智能控制，从而达到舒适、
节能的效果。
该设计应用于室内或户外照明都可以实现较好的效果。
基于单片机的智能照明控制系统设计论文
基于单片机的智能照明控制系统设计论文智能照明控制系统设计摘要：随着科技的进步与发展，智能家居设备也在不断提升，智能照明控制系统是智能家居的重要组成部分。
本论文以单片机为核心，设计了一种基于单片机的智能照明控制系统。
该系统通过感应器和环境光传感器，实现了自动控制灯光的亮度和开关，并可通过手机APP进行远程控制。
通过实验验证，表明该系统具有良好的稳定性和可靠性，能够满足用户对智能照明的需求。
关键词：智能照明，单片机，感应器，环境光传感器，手机APP1.引言随着能源消耗问题的日益突出，节能减排成为了当代社会的重要任务。
智能照明控制系统作为一种新型的照明技术，通过利用传感器和控制器，实现智能化的照明控制，可以有效地降低能源消耗，提高照明质量。
基于单片机的智能照明控制系统通过集成传感器和控制器的功能，可以实现自动调光、自动开关、定时控制等功能，并可以通过手机APP进行远程控制，方便用户使用。
2.系统设计2.1系统硬件设计该系统由单片机、感应器、环境光传感器和手机APP等组成。
单片机作为系统的核心，负责接收传感器的信号并控制灯光的亮度和开关。
感应器负责检测周围环境中的人员活动，当有人进入房间时，感应器会发送信号给单片机，触发灯光的开启。
当人员离开房间一段时间后，感应器会发送信号给单片机，触发灯光的关闭。
环境光传感器用于检测周围环境的光强度，根据光强度的变化，单片机可以调节灯光的亮度，以达到节能的目的。
手机APP通过与单片机的通信模块建立连接，可以实现远程控制灯光的开关和亮度调节。
2.2系统软件设计系统的软件设计主要包括单片机的程序设计和手机APP的开发。
单片机的程序设计包括感应器的信号处理和灯光控制的算法。
当感应器检测到有人进入房间时，单片机会根据环境光传感器的数据进行灯光的亮度调节。
当人员离开一段时间后，单片机会根据预设的时间延迟关闭灯光。
手机APP的开发包括与单片机通信的模块设计和用户界面设计。
通过APP，用户可以实时控制灯光的开关和亮度调节，并可以设置定时控制等功能。
基于单片机的PWM调光控制系统的设计
初始化I/O、定时器
P1.0输出230Hz占空比为 20% 的PWM
是否有键按下？
NO
YES
亮度+ YES PWM占空比加1
亮度— YES PWM占空比减1
复位 YES PWM占空比为20%
结束
12
实物调试图
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光强度系统检测上位机VB界面图
◆在VB界面设置光强的上限值必须 在180~220之间，下限值必须在 20~60之间，光强超过上限值或 低于下限值都会自动报警。
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衷心感谢各位老师的耐心指导及同 学们热忱帮助，使我成功的完成此 次毕业设计！
Thanks For Your Attention！
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PWM简介
脉冲宽度调制(PWM)，是英文 “Pulse Width Modulation”的缩写， 简称脉宽调制，PWM方法的基本思想就 是利用单片机具有的PWM端口，在不改 变PWM方波周期的前提下，通过软件的 方法调整单片机的PWM控制寄存器来调 整PWM的占空比，从而控制充电电流。
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PWM控制LED暗亮原理
2014届光电信息工程专业毕业设计
基于单片机的调光控制系统的设计
指导老师： 汇报人： 日期：2014年5月21日
论
文
概
述
设计一个基于单片机调光控制系统的设计，该 系统利用STC12C5616AD单片机作为核心控制器件， STC12C5616AD单片机是新一代高速、低功耗、超 强抗干扰的8051单片机，指令代码完全兼容传统 8051，但速度快8-12倍，且内部集成MAX810专用 复位电路，4路PWM，8路高速10位A/D转换。
可以通过调整pwm的周期pwm的占空比而达到控制充电电流的目这次设计利用stc12c5616ad单片机产生占空比可变的矩形波当产生此矩形波的io口通过滤波电路再与led灯相接后由于输出矩形波占空比不断变化那么一个周期内有一部分时间led导通一部分时间截止从整体来看有一个平均电压pwm信号频率很高的我们无法通过肉眼来观察到每一个周期led灯亮灭的变化过程所以只好通过平均电压这样一种方式来决定这个led的亮的程度了
基于51单片机的智能灯设计论文
基于51单片机的智能灯设计论文基于51单片机的智能灯设计智能家居系统作为当今科技发展的重要领域之一，已经在人们的生活中起着越来越重要的作用。
其中，智能照明系统是智能家居的基础之一，其设计和应用旨在提高居民居住环境的舒适度和便利性。
本文将介绍基于51单片机的智能灯设计，以实现远程控制、光照感应和定时开关等功能。
通过该设计，用户可以随时随地控制灯光，提高生活品质。
一、设计方案的理论基础基于51单片机的智能灯设计理论基础主要包括单片机技术、电路基础和通信协议等方面。
在本设计中，我们选择了51单片机作为系统的控制核心，其具有良好的稳定性和可编程性。
同时，我们利用电路设计实现了灯光的控制和反馈，以及与外部通信的功能。
通过蓝牙技术和手机终端的配合，用户可以远程控制智能灯的开关和亮度。
二、设计方案的硬件实现基于51单片机的智能灯主要包括硬件电路和软件程序两个部分。
硬件电路部分包括电源管理模块、51单片机控制模块、驱动模块和传感器模块等。
电源管理模块主要负责对整个系统的电源进行管理和稳定输出；51单片机控制模块是系统的核心，负责接收用户指令并控制灯光的开关和亮度；驱动模块用于实现灯光的亮度调节；传感器模块则用于检测周围环境的光照强度。
三、设计方案的软件实现基于51单片机的智能灯的软件实现主要通过C语言进行编程。
编程部分需实现用户手机与智能灯之间的通信交互，以及相应指令的解析和执行。
为了提高用户体验，我们可以利用手机APP实现对灯光的远程控制和定时开关功能。
此外，还可以通过光照传感器实时检测光照强度，并根据设定的阈值自动调整灯光亮度。
四、设计方案的应用场景基于51单片机的智能灯设计方案可以广泛应用于家庭、办公场所和公共空间等多个场景。
在家庭中，用户可以通过手机APP随时随地对灯光进行控制，实现夜间自动开关、按需调光等功能，提高居住舒适度。
在办公场所中，智能灯可以根据员工的作息时间和环境需求进行智能调光，提高工作效率和员工的舒适度。
基于单片机的智能照明控制系统设计
基于单片机的智能照明控制系统设计设计一个基于单片机的智能照明控制系统。
1.引言：现代社会对于能源的需求越来越大，电力消耗持续增长。
照明是我们日常生活中消耗电力的一个重要组成部分。
为了降低电力消耗，减少能源浪费，设计一个基于单片机的智能照明控制系统显得尤为重要。
2.系统功能：该系统的主要功能是根据照明需求智能调节照明亮度。
当光线较暗时自动增加照明亮度，当光线较亮时自动减小照明亮度。
3.系统设计：a.硬件设计：系统硬件包括一个单片机控制模块、光线传感器、执行器（例如LED 灯）、电源模块等。
光线传感器用于检测周围的光线强度。
光线传感器输出的模拟信号连接到单片机的ADC输入端，通过单片机进行读取和转换。
执行器用于调节照明亮度。
在本系统中，以控制LED灯亮度为例。
执行器连接到单片机的PWM输出端，单片机通过改变PWM的占空比来调节LED灯的亮度。
电源模块用于为系统提供电力供应。
b.软件设计：单片机采用嵌入式C语言开发，编写相应的代码实现系统功能。
主要的软件设计包括以下几个部分：-光线检测：通过读取光线传感器的模拟信号，获取光线强度数据。
-亮度控制：根据光线强度数据来判断当前的照明需求，在代码中设置一个阈值，当光线强度低于阈值时增加LED灯亮度，当光线强度高于阈值时降低LED灯亮度。
可以通过改变PWM占空比来实现LED灯的亮度调节。
-系统运行：初始化单片机的外设和寄存器，使用循环来不断读取光线强度和调节LED灯亮度，以实现智能照明控制。
4.系统优势：该智能照明控制系统具有以下优势：-节约能源：根据实际光照需求智能调节亮度，避免了长时间照明亮度过高造成的能源浪费。
-自动化控制：无需人工干预，系统自动根据光线强度调节照明亮度，方便省事。
-节省成本：单片机控制模块的成本相对较低，而且系统的节能效果能够降低电费开支。
5.结论：。
基于单片机的遥控调光灯系统设计
基于单片机的遥控调光灯系统设计一、综述随着科技的不断发展，智能家居已成为现代家庭的重要组成部分。
其中，遥控调光灯作为家庭照明的一种，更是备受青睐。
基于单片机的遥控调光灯系统能够实现智能调光、节能等功能，大大提高了生活品质。
本文将介绍该系统的设计原理、内容及实现方法。
二、设计原理该系统采用了微机控制技术，使用单片机作为系统的核心，以红外遥控方式进行控制，实现了智能调光功能。
其中，遥控器是用户对灯光进行控制的主要途径，为了使系统更加智能化，还可在不接受遥控器信号时自动控制。
三、系统设计1. 控制系统该系统采用单片机 AT89C51 作为中央处理器，实现对系统的精确控制。
通过灰度加权平均法，将 0-100% 的光强度精确地映射到 0-255 的调光等级，实现精准调光。
2. 传感系统光敏传感器采用光敏二极管作为传感器，将光信号转换为电信号，并经过放大、滤波等处理，送入单片机的 ADC 输入端。
根据输入的电压值，单片机可以获取当前光照强度，并实现自动调光控制。
3. 照明系统照明系统采用 LED 灯作为光源，通过 MOSFET 电源开关控制电流，可实现精细的调光和节能效果。
同时，还需要加入开关和保护电路，以达到更好的使用效果。
4. 遥控系统遥控系统采用常用的红外遥控技术，实现对灯光的遥控。
具体实现方法是，遥控器通过红外发射二极管发射红外光信号，单片机通过红外接收二极管进行接收，并解析遥控信号，准确地转换为灯光亮度调节信号。
四、实现方法1. 系统硬件实现硬件电路采用标准电路设计，包括控制系统、传感系统、照明系统、遥控系统等。
其中，控制系统采用 AT89C51 单片机作为核心处理器，传感系统采用光敏二极管作为传感器，照明系统采用 LED 灯和 MOSFET 电源开关控制电流，遥控系统采用常用的红外遥控技术。
2. 程序设计实现程序采用 C 语言编写，主要实现以下功能：（1）红外遥控接收：使用外部中断，实现对红外遥控信号的捕捉和解析。
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学院本科生毕业设计（论文）学院：电子与自动化学院专业：电子信息工程大连理工大学城市学院本科生毕业设计（论文）基于PIC单片机的智能调光系统设计总计毕业论文（论文）45 页表格0 个插图22 个摘要智能照明行业自从上世纪90年代进入中国市场以来，受市场的消费意识、市场环境、产品价格、推广力度等各方面的影响，一直处于缓慢发展的态势。
行业人士均认为，消费者对智能照明认识不足是市场处于初级阶段是最主要的原因。
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。
建筑设计行业正向着更舒适、安全和节约能源的方向发展，由于目前室内传统照明布线麻烦、费电、安装困难、成本高等问题，智能调光系统应运而生正成为智能家居的趋势之一，为此设计出节能、舒适、安全的智能调光系统并投入实际使用，本文详细介绍了智能调光系统及设计过程中的关键技术环节，包括系统网络设计、控制器CPU设计、可控硅和光耦控制，描述了智能调光系统的主要应用，并讲解了结合TI公司的Z-Stack协议栈来实现对室内所有灯节点的单控、全控、开关控制、256级调光控制以及情景模式转换等功能，同时提出了一种室内多个LED灯节点对定点精确调光的方案，从而达到使照明系统更加人性化、安全和节能的设计目的。
关键词：智能调光系统；控制器；可控硅；光耦AbstractIntelligent lighting industry since the 1990s to enter the Chinese market, affected all aspects of consumer awareness of the market, market environment, product price, promotion efforts, etc., has been in the slow development of the situation. Industry are of the view, lack of consumer awareness of the intelligent lighting market in its infancy is the main reason. In recent years, with the rapid development of the national economy, especially the rapid development of the real estate industry triumph, the intelligent lighting industry, the emergence of a variety of types of technology manufacturers, the market also appeared in various types, distinctive smart switching products.Abstract with the development of society,architectural design also was requested toward more comfortable safe and energy efficiency.In view of the present traditional interior lighting, it is electrical energy waste,troublesome wiring, high system installation cost.Intelligent light-control system meets the development demand,and it is also one of the trends of intelligent house.A intelligent light-control system with energy efficiency and safe was designed and put into practice.Firstly the intelligent light-control system and its demanding techniques were outlined.And then the key techniques of system were introduced,including the design of system network,the design of CPU controller,technique of voltage controlled by silicon and optical coupler.Finally the application of system were introduced and combined with the TI Z-Stack protocol stack to provide the realization of all the interior lights nodes in a single control, full control, switching control, level 256 dimming control and scenario mode conversion function.At the same time, a kind of interior multiple LED lamp node to point precise dimming scheme is put forward to make the lighting system more humane, safe and energy-saving design.Key words：intelligent light-control system；CPU controller；silicon；optical coupler目录摘要 (I)Abstract (II)目录 (III)第1章绪论 (1)1.1 设计的目的及意义 (1)1.1.1 设计目的 (1)1.1.2 设计的意义 (1)1.2 设计的任务、重点研究内容和技术方案 (2)1.2.1 设计的任务 (2)1.2.2 设计原则 (2)1.2.3 设计的重点研究内容 (2)1.2.4 设计方案和章节安排 (3)第2章照明系统 (5)2.1传统照明系统 (5)2.2 智能调光系统 (5)2.3 智能调光系统与传统照明系统比较 (5)2.3.1 单控电路系统比较 (5)2.3.2 双控电路系统比较 (6)2.3.3 控制方式比较 (6)2.3.4 照明方式比较 (6)2.3.5 管理方式比较 (7)第3章智能调光系统的硬件设计 (8)3.1 PIC单片机 (8)3.1.1 PIC单片机简介 (8)3.2 PWM调光 (8)3.2.1 PWM调光简介 (8)3.2.2 PWM调光原理 (8)3.2.3 PWM调光技术 (10)3.3 过零检测电路 (11)3.3.1 过零检测电路简介 (11)3.3.2 过零检测原理图 (12)3.4 调光控制电路 (14)3.4.1 调光控制电路简介 (14)3.4.2 调光控制电路原理图 (15)第4章智能调光系统软件设计及实现 (17)4.1 软件设计 (17)4.1.1 软件流程图 (17)4.1.2 程序源代码 (18)4.2 软件开发平台 (19)4.2.1 软件开发平台介绍 (19)第5章系统调试 (21)5.1 工具介绍 (21)5.1.1 软件开发工具 (21)5.1.2 硬件开发工具 (22)5.2 设计调试时遇到的问题及解决 (22)第6章智能调光系统的应用和扩展 (23)6.1 智能调光系统的扩展应用领域 (23)6.1.1 智能调光系统的扩展技术介绍 (23)6.1.2 智能调光系统的实际应用 (27)6.2 智能调光系统的发展前景 (30)第7章基于Zigbee技术的智能调光系统 (36)7.1 基于Zigbee技术的智能调光系统 (36)7.1.1 基于Zigbee技术的智能调光系统介绍 (36)7.1.2Zigbee技术简介 (36)7.2 基于Zigbee技术的智能调光系统样例 (37)7.2.1 硬件部分 (37)7.2.2 软件部分 (39)结论 (44)致谢 (45)参考文献 (46)附录 (48)附录A：主控板原理图 (48)附录B：实物图 (48)第1章绪论1.1 设计的目的及意义1.1.1 设计目的设计基于PIC单片机的智能调光系统，设计实现PIC单片机调节220V交流白炽灯光强，可以结合我们生活中的不同用光需求，实现便捷调光，节能环保。
此设计可根据需求扩展改进成适用于更多领域的调光系统，主要运用于家庭及医院、学校、机场、酒店等公共场所。
1.1.2 设计的意义我国是一个资源紧缺的国家，但在日常的生活中，人们并没有意识到这一点。
以室内照明为例，在很多公共场合中都采用手动开关，经常出现没有及时关灯的现象，从而造成能源的浪费，也会缩短灯具的使用寿命。
针对这一现象，有必要研究一种智能照明控制系统。
利用智能调光系统调节灯光，以保持室内光照度，既能使室内有最佳照明环境，又能达到节能的效果。
实际应用：①主要运用于家庭及医院、学校、机场、酒店等公共场所，以满足实际生活中人们不同的用光需求，达到舒适、节能的目的。
②智能调光系统具有很强的灵活性，经过稍微的改动，即可以实现更多所需求的功能，如在硬件上添加红外或RF模块可以实现无线控制，添加光照传感器可自动调节光照强度，软件上进行更多方案的制定，可实现不同的情景模式等。
1.2 设计的任务、重点研究内容和技术方案1.2.1设计的任务硬件：完成智能调光系统的硬件设计，包括：交流过零检测电路和调光控制电路。
软件：完成软件设计，包括：过零中断和PWM输出控制调光。
1.2.2设计原则可行性和适应性：保证技术上的可行性和系统的可适应性实用性和经济性：贯彻全面应用，坚持实用、经济的原则标准性和开放性：为了能够满足所选用的技术和设备的协同运行能力、系统投资的长期效应以及系统功能不断发展的需求。
必须严格追求系统的标准性和开放性。
成熟性和先进性：既应该采用先进的技术、理念和方法，又要注意结构、设备的相对成熟。
不仅能反映当今的先进水平，而且还具有发展潜力，能够适应未来多年内的发展趋势。