智能化照明节能系统的设计.docx

智能化照明节能系统的设计.docx

《智能化照明节能系统的设计.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《智能化照明节能系统的设计.docx（38页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。

智能化照明节能系统的设计

武汉工业学院

毕业论文

论文题目：

智能化照明节能系统的设计

姓名梁昌银

学号071203222

院（系）数理科学系

专业电子信息科学与技术

指导教师吕强

2011年6月11日

摘要....................................................................................................................................Ⅰ

Abstract..............................................................................................................................Ⅱ绪言....................................................................................................................................1

1.1课题背景.................................................................................................................1

1.2课题研究的目的和意义.........................................................................................1

1.3国内外概况.............................................................................................................1

2智能照明系统简介...........................................................................................................3

2.1智能照明系统的概念和意义.................................................................................3

2.2智能照明与常规照明系统的区别.........................................................................4

2.2.1线路系统区别...................................................................................................4

2.2.2控制系统区别....................................................................................................4

2.3智能照明的节能空间.............................................................................................5

2.4智能照明控制方式.................................................................................................5

3系统硬件电路设计..........................................................................................................7

3.1系统设计方框图.....................................................................................................7

3.2电源.........................................................................................................................7

3.3遥控模块.................................................................................................................8

3.3.1信号选择..........................................................................................................8

3.3.2遥控电路主要芯片介绍...................................................................................8

3.3.3遥控电路..........................................................................................................10

3.3.4遥控编码..........................................................................................................12

3.3.5PT2262/2272地址码的设定...........................................................................13

3.4控制电路................................................................................................................13

3.4.1单片机的前向通道..........................................................................................13

3.4.2柔和度调节......................................................................................................13

3.4.3其他功能电路..................................................................................................15

3.4.4显示电路..........................................................................................................16

4系统软件设计..................................................................................................................17

4.1程序流程图.............................................................................................................17

4.2主要程序分析.........................................................................................................20

4.2.1INT0外部中断控制......................................................................................20

4.2.2显示控制........................................................................................................20

结论.....................................................................................................................................22

谢辞......................................................................................................................................23

参考文献..............................................................................................................................24

附录1主电路....................................................................................................................25

附录2部分程序................................................................................................................26

摘要

常言道“眼睛是心灵的窗口。

”我认为灯则是指引心灵的方向标。

我们时时刻刻都在使用着灯，诸如台灯，路灯，日光灯，彩灯等等。

因此设计一种方便实用又节能的照明系统是很有实用价值意义的一件事。

随着科学技术的发展以及人们生活水平的提高，智能照明系统便自然的成为了当今时代的关注点。

本设计是基于红外控制的新型智能照明系统，它综合利用红外线遥控技术，单片机控制技术，实现对照明的智能控制。

它能让拥有者对照明系统进行遥控控制，实行灯组的任意点亮或亮度调节，不同场景的选择，以及灯组的总开总关和定时光灯等功能，方便实用，具有良好的节能功效。

关键词：

智能照明；遥控；单片机；声光控

Abstract

Asthesayinggoes,"theeyesarethewindowtothesoul."Ithinkthelightsarestandardguidelinesforthedirectionofthemind.Weusethelightsallthetime,suchastablelamps,streetlamps,fluorescentlamps,lanternsandsoon.Therefore,todesignapracticalandconvenientenergy-efficientlightingsystemisverypracticalandmeaningful.Withthedevelopmentofscienceandtechnologyaswellastheimprovementofpeople'slives,intelligentlightingsystemwillnaturallybecomethefocusofthepresentera.

Thedesignisbasedoninfra-reddesignoftheintelligentlightingsystem.Itmakeintegrateduseofinfra-redremotecontroltechnologyaswellassingle-chipcontroltechnologytocontroltheintelligentcontroloflighting.Itallowstheownertoremotelycontrolthelightingsystemtoachieveanylitlanternsorbrightnessadjustment,underdifferentcircumstancesthechoiceofscenes,aswellasthetotallamptoopenGroupChiefCustomsandtiminglightsandotherfunctions,soconvenientandpractical,andwithenergy-savingeffect.

Keywords:

SmartLighting;RemoteControl;Single-Chip;SoundandLightControl

1绪言

随着经济的进一步发展，人们的生活水品逐渐提高，人们对生活品质的要求也越来越高，传统的照明系统虽然简单、易于实现，但对于照明的控制，人们希望能更加方便，于是智能照明系统应运而生[1]。

电子技术的发展，尤其是数字技术的发展推动了通讯技术、网络技术、传媒业的发展,数字化家居将得到进一步的快速提升，技术也将进一步成熟，在不久的将来，智能照明将真正得到普及。

1.1课题背景

照明，不仅改变了人们“日出而作，日落而息”的生活方式，也充斥丰富了我们的精神世界，而照明系统是我们生活中最常用的基础系统[2]。

随着智能家居产业的兴起,充满人性化的家居智能照明系统将带给你浪漫，温馨舒适的家居环境，智能照明可以控制照明光源的发光时间和亮度，它不仅具有软起，调光，全开全关等基本的功能，而且与其它智能系统连动还能实现具有场景设置等更具人性化的功能。

实现照明管理智能化，操作简单灵活。

是的，也许你不禁要问：

“为什么一个小小的照明系统能实现这么多功能。

”我想这要归功于它的结构及发明原理[3]。

这当中到底包含了多少我们去探索,去发现的奥秘呢?

带着这个问题，我选择了这个课题，从课题研究中寻找答案!

1.2课题研究的目的和意义

研究目的：

通过这次的课题研究我希望在理清它的发展脉络上进一步了解它的发明原理，将平时所学知识运用到实验探索上，这对提高我们的动手能力，创新意识，以及锻炼思维活动无疑是一个莫大的帮助。

同时我们也希望这次的研究能让我更一步的了解照明系统，而不是仅仅局限于课本知识以内[4]。

从小的突破点入手，掌握又一项科技知识，从而实现课堂外的又一次提高。

研究意义：

节能环保是当今世界的主潮流，传统的照明系统由于其高耗能，不便控制等已渐渐不能满足现代人的需要，智能照明系统作为智能化家居的重要组成部分面临着很大的发展机遇，智能化家居作为人类通信、网络、建材、安防等行业发展之集大成，受到社会的极大关注[5]。

它不仅方便了人们的生活，提高了家居品味，还从一定程度上改变了人们的生活方式。

从而改变了人们的生活质量。

所以研究智能照明的节能系统的设计具有相当重要的意义。

1.3国内外概况

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、产品价格、市场环境、推广力度等各方面的影响，一直没有太大的起色，其原因主要有以下几个方面：

1、智能照明的宣传推广远远不够

由于这是一个新兴行业，不同于普通消费品市场的建设，消费观的形成也需要时间，产品的宣传力度还需要加大。

但是随着经济的发展，相关行业对外开放力度的加大，部分国际照明品牌进军中国市场，与国内智能照明厂家和商家等企业相互取长补短，在良性的市场竞争中，推动了智能照明行业的发展与增长[6]。

另外由于市场没有成型，还没有形成大的消费市场，大部分智能照明厂家在市场渠道的建设上也一直在探索着适合这个行业的模式。

由于各方面的原因，电工经销商很难推动，装饰公司又不够专业等因素使智能照明使智能还没有形成稳定的销售渠道。

2、消费者在认识上存在误区

普通家庭在照明问题上由于传统观念的影响，普遍感觉照明系统是否智能并不十分必要，由于文化素质高低的差异，许多人虽然对智能照明有些了解，但又担心对这种高科技产品不会用，有的甚至担心维修保养问题，从而造成更大的麻烦。

3、经济基础因素

我国现阶段虽然国民经济取得了长足的进步，人们生活水品达到了总体小康的水平，但绝大数家庭还处于温饱阶段，来自生活各方面的经济压力使人们还不会过分追求家居的舒适，通常的对策是增加储蓄，以备不时之需。

而且，普通家庭住房一般都是二居室或三居室,是否采用智能化照明，现实意义不大。

因此，对于智能照明，智能家居等先进的时尚商品，采取观望的态度[7]。

总之，国内绝大多数家庭的经济状况，也是影响智能照明系统普及的重要原因，尽管智能照明系统的价格并不昂贵。

4、智能照明的产品因素

市面上个别智能产品水品不高，也不能满足人们的需要。

有的产品只能在一个地方控制，部适合大房子；有的遥控灯不能实现网络化的控制方式，不能用一个遥控器控制所有的灯；有些单独的调关开关只是调光，没有记忆功能，不能自动延时或进行南其他高级操作等[8]。

在一定程度上，也影响人们对智能产品的看法。

2智能照明系统特点

采用智能照明控制系统，可以使照明系统按设定的若干状态进行工作，这些状态按预先设定的时间相互自动地切换。

另外，还可以通过编程随意改变各区域的光照明度，以适应各种场合的不同场景要求。

智能照明可将照度自动调整到工作最合适的水平。

相比较传统照明而言，智能照明有很多无可比拟优越性。

2.1智能照明概念及意义

智能照明的概念：

智能照明系统是指利用计算机，网络技术、无线通讯数据传输、电力载波通讯技术、计算机智能化信息处理技术、传感技术及节能型电器控制等技术组成的分布式无线或有线控制系统，通过预设程序的运行，根据某一区域的功能、每天不同的时间、室外光亮度或该区域的用途来自动控制照明[9]。

照明控制系统是一个总线型式或局域网型式的智能控制系统。

所有的单元器件均内置微处理器和存储单元，并由信号总线连接成网络，每个单元均可分配唯一的单元地址。

当有输入时，输入单元首先将其转变为总线信号，然后在控制系统总线上进行广播，所有的输出单元接收信号后进行判断，继而控制相应回路输出。

智能照明意义：

1、节能：

当前我国的宏观经济建设中，节电节能的任务越来越紧迫。

智能照明系统借助各种不同的智能设置控制方式和控制元件，对不同时间不同环境的光照度进行精确设置和管理来实现最大的节能效果。

2、延长灯具寿命：

无论是热辐射光源，还是气体放电光源，电网电压的波动是光源损坏的一个主要原因。

智能照明系统可以有效抑制电网电压的波动，通过系统对电压的限定和轭流滤波等功能，避免过电压和欠电压对灯具的损害[10]。

另外，智能照明系统还可以利用软启动和软关断技术，避免冲击电流对光源的损害。

3、改善照明质量：

智能照明系统以调光模块控制面板代替传统的平开关控制灯具，可以整体的控制各房间内照度值，提高照度均匀性。

同时，智能照明系统也可以避免频闪效应。

4、实现多种照明效果：

智能照明系统易于实现多种照明场景控制方案，按不同时间、不同用途、不同效果采用相应的预设置场景进行控制，可以达到丰富的艺术效果。

5、管理维护方便：

智能照明控制系统对照明的控制是以模块式的自动控制为主，手动控制为辅，照明预置场景的参数以数字式存储在可擦除可编程ROM中，这些信息的设置和更换十分方便，加上灯具寿命的大大提高，使照明管理和设备维护变得更加简单。

2.2智能照明与传统照明的区别

2.2.1线路系统区别

1、单控电路系统的区别[11]

传统照明单控电路特点：

a.控制开关直接接在负载回路中；b.当负载较大时，需相应增大控制开关的容量；c.当开关离负载较远时，大截面电缆用量增加；d.只能实现简单的开关功能。

总线式智能照明系统单控电路特点：

a.负载回路连接到输出单元的输出端，控制开关用总线与输出单元相连。

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；b.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；c.可通过软件设置多种功能（开/关、调光、定时等）。

2、双控电路系统区别

传统照明双控电路特点：

a.实现双控时用两个单刀双置开关，开关之间连接照明电缆；b.进行多点控制时开关之间的电缆连线增多，使线路安装变得非常复杂，工程施工难度增大。

总线式智能照明系统双控电路特点：

a.实现双控时只需简单地在控制总线上并联上一个开关；b.进行多点控制时，依次并联多个开关，开关之间仅用一条总线连接，线路安装简单、省事。

2.2.2控制系统区别

1控制方式区别

a.传统控制采用手动开关，必须一路一路地开或关；b.智能照明控制采用低压两次小信号控制，控制功能强、方式多、范围广、自动化程度高，而且安全，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。

2照明方式区别

a.传统控制方式单一，只有开和关；b.智能照明控制系统可以采用“调光模块”，通过光源的调光在不同使用场合产生不同灯光效果，营造出不同的舒适氛围。

3管理方式区别

a.传统控制对照明的管理是人为化的管理；b.智能控制系统可实现自动化管理，通过分布式网络，只需一台计算机就可实现对整幢大楼的管理。

2.3智能照明节能空间

照明的节能空间，主要体现在以下几个方面[12]：

1、出入口、走道、楼道、卫生间等公共场所，传统照明为长明灯。

2、传统照明，灯或者处于全开状态，或者为关闭状态，而不是按照使用功能的不同，使灯发出明暗程度不同的光通量。

3、进行照明设计时，由于需要考虑维护系数，使得初始照度高于照度标准要求的30%左右，造成不必要的能源浪费。

4、大开间活动场所，由于活动规模不同、活动内容不同，需要不同的照明范围、照度要求，但传统照明仅依赖人为管理，造成较多的不必要的照明。

5、传统照明，尤其是靠近电源点、经常在夜晚工作的照明，经常工作于电网电压波动时，尤其是电网电压增加时，产生额外的耗电。

2.4智能照明的控制方式

1、时间控制

通过时钟管理等电器元件，实现对各区域内用于正常工作