智能家居照明控制系统

摘 要随着科学技术的不断发展，人类社会迎来了电子信息时代。而智能家居照明控制技术随着智能化住宅的蓬勃兴起而飞速发展，成为照明控制技术发展的一个重要方向。因此，针对现有的智能照明控制系统的优缺点，根据人们的行为模式和住宅的光环境决定照明的控制规律，研究智能家居照明控制系统对提高人们的生活质量、节约能源和提倡绿色照明等具有十分重要的现实意义。本论文主要从智能照明的基本概念、照明质量、家居照度标准、照明方式和种类、电光源的选择、智能照明控制系统的控制方式、智能家居照明控制系统设计等方面研究了家居式照明系统的设计的常用的方法，并且给出了智能化住宅各房间的典型照明技术。同时指出在进行照明系统的设计时，不仅要根据场合的具体环境使照明系统能够实现视觉需求的光环境，同时要注意节约能源，实现绿色照明。本论文分析了现有的智能照明控制方式的控制原理及其优缺点，设计了基于家居环境的智能照明系统，并介绍了该系统的功能及软、硬件的设计方法。系统中的控制装置采用AT89S51单片机作为控制器，用C语言编程，采用光敏二极管检测光照度和PWM方式进行调光，同时设计了正负12伏直流供电电源。在具体硬件设计中，本文主要设计了光照度检测、显示及补偿部分，经过调试，该部分完全能够实现设计系统的功能。此外，还设计了灯光调节部分，根据环境调光或进行手动调节，同时还预留了RS232串行接口，为今后采用数字网络化调节的应用预留了空间。关键词：智能家居；照明控制技术；光环境；照明质量；照度检测；照度补偿AbstractWith the development of science and technology，human come in the era of electronic information. So the technology of the electronic home lighting control make a great development with the rise of electronic home. So the research on electronic home lighting control system is of great practical significance to improve peoples life quality and to promote green lighting against with the Advantages and disadvantages of the existing Intelligent Lighting Control System and according to people's behavior patterns of residential and light environment. This paper mainly does research in the commonly used method of the design of the home-lighting systems, according to the basic concept of smart lighting, lighting quality, home illumination standards, methods and types of lighting, the choice of light source, the control of the electronic home and gives the typical residential lighting technology of every room. At the same time this paper pointed out that in the design of lighting systems, not only need according to the specific occasion to achieve the demand lighting environment, but also should pay attention to energy conservation and green lighting.This paper makes an analysis on the control theory and the advantages and disadvantages of the existing smart lighting. It designs the electronic home lighting systems and introduces the method of the software system and hardware system in designing. The controller of this system uses AT89S51 and makes program with C language. It uses the photodiode to detect light and make a dimming in the PWM way. At the same time it designs a plus and minus 12-volt DC power supply. In the specific design of hardware this paper mainly designs for lighting detection, display and some compensation. After commissioning, the design can completely realize the function of system. Furthermore, it reserves the RS232 interface， make the space for the using digital networks in future.Key words: intelligent home; lighting control technology; light environment; lighting quality; lighting detection; light compensation目 录引言11 绪论11.1 智能家居的概念11.2 智能家居照明的发展概况11.3 智能照明控制系统的优势11.4 现有智能照明控制系统的分析41.5 本课题的研究意义41.6 本文的主要研究内容52 智能家居的照明设计62.1 智能照明的基本概念62.1.1 人类的视觉特性62.1.2 光照度及其单位72.2 照明质量82.3 家居照度标准82.4 照明方式和种类92.4.1 照明方式92.4.2照明方式的确定92.4.3照明的种类102.5 电光源的选择102.6 智能照明控制系统的控制方式122.6.1 开环控制122.6.2闭环控制132.6.3应急照明控制132.7 智能家居照明控制系统设计142.7.1系统的基本功能142.7.2系统的基本结构142.7.3 各个房间的照明设计及要求153 智能家居照明控制系统硬件电路设计183.1 主要元器件的选取183.1.1控制器的选择183.1.2显示器件的选择183.1.3光照度检测元件的选择193.2电源电路设计203.3主控制电路设计203.4数据采集及处理电路223.4.1数据采集电路223.4.2AD转换电路233.5显示电路设计253.6照度补偿电路设计263.7调光电路263.8串行接口电路设计274 智能家居照明控制系统软件设计294.1 结构设计294.2 流程图294.2.1主程序294.2.2显示子程序305 实验与调试315.1 实验模拟装置的制作315.2实验模拟装置的调试316 结论与展望32谢 辞33参考文献34附 录35引言我国是一个人口众多的、资源相对不足的国家，发展节约型、创新型社会是我国的一项长期基本国策,在现续代化建设中必须实施可持发展战略。“智能家居照明工程”是可持续发展战略的一个内容，做好智能照明工程的工作一方面可以大幅度的节约照明用电，减少发电排污，保护环境；另一方面可以改善照明质量，形成一个优质高效、经济、舒适、安全可靠、有益人们工作和生活的照明环境。智能照明工程的内涵是节能、高效、舒适、安全，有益于环保。家居照明设计应坚持“以人为本”的原则。按照现代绿色照明设计的原则，使照明系统产生综合的效益：既要降低能耗指标，满足环保的要求，又要创造良好的照明环境，保证人们的身心健康，促进国民经济的迅速发展。本文具体对于家居环境的特点,提出了相应的节能措施，设计了相应的智能照明装置。先介绍了智能家居的的具体含义、存在的背景以及智能照明的现状与发展趋势，然后重点介绍设计的照明装置各个模块的原理与设计思路，最后叙述了硬件的设计调试过程和软件的编程。1 绪论1.1 智能家居的概念智能家居，或称智能住宅，目前与此含义近似的词汇相当多，诸如:家居智能化电子家庭（Electronic Home）、数字家园（Digital Family）、家庭自动化（Home Automation）、家庭网络（Home Net）/网络家居（Network Home）、智能家居/建筑（Intelligent Home/Building）。实际上智能化住宅的发展分为三个层次，首先是家庭电子化（HE，Home Electronic），其次是住宅自动化（HA，Home Automation），最后是住宅智能化，美国又称智慧屋（WH，Wise Home），欧洲称为时髦屋（SH，Smart Home）。尽管名称五花八门，但它们的含义和所要完成的功能大体是相同。曾经有文章这样描写一种智能家居：当早晨起床时间一到，卧室音响设备就会自动播放主人爱听的“起床曲”唤醒主人；卧房浴室的电灯也会在主人进入梳洗时自动亮起，这时，厨房的煮咖啡器也会自动煮水，等主人出来时，就有热腾腾的咖啡等着他；在客厅里，主人只需轻轻按动综合功能遥控器，就可以十分方便地通过家庭影院系统播放电视节目、CD点播、DVD播放、上网查询邮件和当天的新闻，以及多媒体游戏。当主人出门后，智能家居系统就会自动启动安全保卫系统，一旦有人非法进入住宅或发生意外事故（如火灾、煤气泄漏、老人疾病紧急救助），系统就会自动拨电话通知主人，或向有关部门报警。在外的主人接到报警后，也可以拨电话回家接上家庭智能化系统，开启家中的数码电话机上的特别对讲器，听听家里有没有奇怪的声音，甚至质问不速之客“你想干什么”。主人在下班回家前，可以通过电话遥控家里的空调并调节到舒适的温度上，以及其他的电器设备，当主人完成操作后，电话里会传来优美的应答声。1.2 智能家居照明的发展概况智能家居是综合计算机、信息通信等方面最先进的技术，使住宅内的电力、空调、照明、防灾、防盗、运输设备等，实现住宅综合管理自动化、远程通信和办公事自动化的有效运作，并使这三种功能结合起来的家居环境。随着智能建筑，特别是智能家居式建筑的出现，使建筑要求和设计方法跟传统的住宅比，大为不同。照