基于单片机的智能调光系统设计(毕业论文)Word格式.docx

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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

II

Abstract

Intelligentlightingindustrysincethe1990stoentertheChinesemarket,affectedallaspectsofconsumerawarenessofthemarket,marketenvironment,productprice,promotionefforts,etc.,hasbeenintheslowdevelopmentofthesituation.Industryareoftheview,lackofconsumerawarenessoftheintelligentlightingmarketinitsinfancyisthemainreason.

Inrecentyears,withtherapiddevelopmentofthenationaleconomy,especiallytherapiddevelopmentoftherealestateindustrytriumph,theintelligentlightingindustry,theemergenceofavarietyoftypesoftechnologymanufacturers,themarketalsoappearedinvarioustypes,distinctivesmartswitchingproducts.

Abstractwiththedevelopmentofsociety,architecturaldesignalsowasrequestedtowardmorecomfortablesafeandenergyefficiency.Inviewofthepresenttraditionalinteriorlighting,itiselectricalenergywaste,troublesomewiring,highsysteminstallationcost.Intelligentlight-controlsystemmeetsthedevelopmentdemand,anditisalsooneofthetrendsofintelligenthouse.Aintelligentlight-controlsystemwithenergyefficiencyandsafewasdesignedandputintopractice.Firstlytheintelligentlight-controlsystemanditsdemandingtechniqueswereoutlined.Andthenthekeytechniquesofsystemwereintroduced,includingthedesignofsystem network,thedesignofCPUcontroller,technique of voltage controlled by silicon and opticalcoupler.FinallytheapplicationofsystemwereintroducedandcombinedwiththeTIZ-Stackprotocolstacktoprovidetherealizationofalltheinteriorlightsnodesinasinglecontrol,fullcontrol,switchingcontrol,level256dimmingcontrolandscenariomodeconversionfunction.Atthesametime,akindofinteriormultipleLEDlampnodetopointprecisedimmingschemeisput forward to make the lighting system more humane, safe andenergy-savingdesign.

Keywords：

intelligentlight-controlsystem；

CPUcontroller；

silicon；

opticalcoupler

III

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

3.1PIC单片机 8

3.1.1PIC单片机简介 8

3.2PWM调光 8

3.2.1PWM调光简介 8

3.2.2PWM调光原理 8

3.2.3PWM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 1

致 谢 1

参考文献 2

附 录 4

附录A：

主控板原理图 4

附录B：

实物图 4

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。

9

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。

稳定性和可靠性：

在考虑技术新进和开放性的同时，还应从设备性能、技术措施、系统管理、系统结构等方面着手，保证系统运行的可靠性和稳定性，为了使之能最大程度上减少故障时间。

易维护性和可扩展性：

因为系统需要达到不同扩展需求，必须尽量使用最简洁的方法，最低的投资，实现系统的扩展和维护。

保密性和安全性：

设计过程中既要达到到信息资源的共享，更需要注意信息的隔离和保密，为此系统应充分根据不同的网络通信环境和不同的应用，采取不同措施，包括系统安全机制、数据存取的权限控制等。

1.2.3设计的重点研究内容

在硬件上，重点要研究光耦隔离元件和可控硅、电阻的选取，交流过零检测电路及整体电路设计的最佳方案，例如过零检测电路