(物联网)智能家居照明控制系统

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(物联网)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 Abstract Withthedevelopmentofscienceandtechnology, humancomeintheeraofelectronicinformation.Sothetechnologyoftheelectronich omelightingcontrolmakeagreatdevelopmentwiththeriseofelectronichome.Soth eresearchonelectronichomelightingcontrolsystemisofgreatpracticalsignificanc
明方面的计算机硬件和软件。此外计算机在照明设计和测试方面也得到广泛地应用。澳 大利亚邦奇公司开发的 Dynalie 智能照明控制系统,日本的智能照明建筑,特别是现代 化办公室的智能照明技术等都值得我们研究与借鉴。 1.3 智能照明控制系统的优势 智能照明控制系统是指用计算机技术并辅助其他手段,对电力照明实行自动控制,提供 合适照明环境的同时降低照明系统的电能消耗和其他使用费用。智能照明控制系统于手 动照明控制系统相比有很多优点,包括创造环境气氛,改善工作环境、提高工作效率, 良好的节能效果,延长光源寿命,管理维护方便等。 ⑴创造环境气氛 使用智能照明系统,可以根据使用情况和住宅内的日光亮度来预设回路。可在回路中实 现灯具的单独控制或成组控制,每个回路或灯具都可以设置为不同的亮度级别,这些级 别存储为“场景”,可以理解为一个房间或某一区的完整面貌。设置场景后,即可方便地 使用墙上的控制面板或遥控器手动调用。可以根据定时器、日光传感器和使用情况自动 调用这些场景,使其达到丰富的艺术效果。 ⑵改善工作环境,提高工作效率 智能照明控制系统以调光模块控制面板代替传统的平开关控制灯具,可以有效地控制各 房间内整体的照度值,从而提高照度均匀性。同时,这种控制方式有效地解决了频闪效 应,不会使人产生不舒适、头晕脑胀、眼睛疲劳的感觉。 ⑶良好的节能效果 智能照明控制系统借助各种不同的“预设置”控制方式和控制组件,对不同时间不同环境 的光照度进行精确设置和合理管理,实现节能。这种自动调节照度的方式,充分利用室 外的自然光,只有当必需时才把灯点亮或点亮到要求的亮度,利用最少的能源保证所要
lightcompensation目录引言1绪论111智能家居的概念112智能家居照明的发展概况113智能照明控制系统的优势114现有智能照明控制系统的分析415本课题的研究意义416本文的主要研究内容5智能家居的照明设计621智能照明的基本概念6211人类的视觉特性6212光照度及其单位722照明质量823家居照度标准824照明方式和种类9241照明方式9242照明方式的确定9243照明的种类1025电光源的选择1026智能照明控制系统的控制方式12261开环控制12262闭环控制13263应急照明控制1327智能家居照明控制系统设计14271系统的基本功能14272系统的基本结构14273各个房间的照明设计及要求15智能家居照明控制系统硬件电路设计1831主要元器件的选取18311控制器的选择18312显示器件的选择18313光照度检测元件的选择1932电源电路设计2033主控制电路设计2034数据采集及处理电路22341数据采集电路22342ad转换电路2335显示电路设计2536照度补偿电路设计2637调光电路2638串行接口电路设计27智能家居照明控制系统软件设计2941结构设计2942流程图29421主程序29422显示子程序30实验与调试3151实验模拟装置的制作3152实验模拟装置的调试31辞33参考文献34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
2.6.2 闭环控制 13 2.6.3 应急照明控制 13 2.7 智能家居照明控制系统设计 14 2.7.1 系统的基本功能 14 2.7.2 系统的基本结构 14 2.7.3 各个房间的照明设计及要求 15 3 智能家居照明控制系统硬件电路设计 18 3.1 主要元器件的选取 18 3.1.1 控制器的选择 18 3.1.2 显示器件的选择 18 3.1.3 光照度检测元件的选择 19 3.2 电源电路设计 20 3.3 主控制电路设计 20 3.4 数据采集及处理电路 22 3.4.1 数据采集电路 22 3.4.2AD 转换电路 23 3.5 显示电路设计 25 3.6 照度补偿电路设计 26 3.7 调光电路 26 3.8 串行接口电路设计 27 4 智能家居照明控制系统软件设计 29 4.1 结构设计 29
rmore,itreservestheRS232interface,
makethespacefortheusingdigitalnetworksinfuture. Keywords:intelligenthome;lightingcontroltechnology;lightenvironment;lightin gquality;lightingdetection;lightcompensation
目录 引言 1 1 绪论 1 1.1 智能家居的概念 1 1.2 智能家居照明的发展概况 1 1.3 智能照明控制系统的优势 1 1.4 现有智能照明控制系统的分析 4 1.5 本课题的研究意义 4 1.6 本文的主要研究内容 5 2 智能家居的照明设计 6 2.1 智能照明的基本概念 6 2.1.1 人类的视觉特性 6 2.1.2 光照度及其单位 7 2.2 照明质量 8 2.3 家居照度标准 8 2.4 照明方式和种类 9 2.4.1 照明方式 9 2.4.2 照明方式的确定 9 2.4.3 照明的种类 10 2.5 电光源的选择 10 2.6 智能照明控制系统的控制方式 12 2.6.1 开环控制 12
SmartHome)。 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பைடு நூலகம்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。照明作为建筑不可缺少的部分,随着国际上智能家居的大量出现,与之配套 的智能照明技术也迅速发展,并成为 21 世纪的照明技术发展的一个重要方向。 预计在本世纪,人工智能技术在建筑和照明中的应用趋势将会进一步扩大。面对这一发 展趋势,开发了不少智能照明设计,如智能灯具、智能照明控制与管理系统,包括在照
4.2 流程图 29 4.2.1 主程序 29 4.2.2 显示子程序 30 5 实验与调试 31 5.1 实验模拟装置的制作 31 5.2 实验模拟装置的调试 31 6 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(ElectronicHome)、数字家园(DigitalFamily)、家庭自动化(HomeAutomation)、 家 庭 网 络 ( HomeNet) /网 络 家 居 ( NetworkHome)、 智 能 家 居 /建 筑 (IntelligentHome/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,HomeElectronic),其次是住宅自动化(HA,HomeAutomation),最 后 是 住 宅 智 能 化 , 美 国 又 称 智 慧 屋 ( WH, WiseHome), 欧 洲 称 为 时 髦 屋 ( SH,
etoimprovepeople’slifequalityandtopromotegreenlightingagainstwiththeAdva ntagesanddisadvantagesoftheexistingIntelligentLightingControlSystemandacc ordingtopeople'sbehaviorpatternsofresidentialandlightenvironment. Thispapermainlydoesresearchinthecommonlyusedmethodofthedesignoftheho me-lightingsystems,accordingtothebasicconceptofsmartlighting,lightingquali ty,homeilluminationstandards,methodsandtypesoflighting,thechoiceoflightso urce,thecontroloftheelectronichomeandgivesthetypicalresidentiallightingtech nologyofeveryroom.Atthesametimethispaperpointedoutthatinthedesignoflight ingsystems,notonlyneedaccordingtothespecificoccasiontoachievethedemandli ghtingenvironment,butalsoshouldpayattentiontoenergyconservationandgreen lighting. Thispapermakesananalysisonthecontroltheoryandtheadvantagesanddisadvant agesoftheexistingsmartlighting.Itdesignstheelectronichomelightingsystemsan dintroducesthemethodofthesoftwaresystemandhardwaresystemindesigning.T hecontrollerofthissystemusesAT89S51andmakesprogramwithClanguage.Ituse sthephotodiodetodetectlightandmakeadimminginthePWMway.Atthesametimei tdesignsaplusandminus12-voltDCpowersupply.Inthespecificdesignofhardwar ethispapermainlydesignsforlightingdetection,displayandsomecompensation.A ftercommissioning,thedesigncancompletelyrealizethefunctionofsystem.Furthe
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