基于单片机的LED照明系统的设计-设计说明书
电子校园网 编号：
CJ-51-2021-006-LW
设计摘要：
本论文介绍了一种基于STC89C52单片机的智能LED照明系统。该系统由中控部分、输入部分和输出部分组成，其中中控部分采用STC89C52单片机作为主控制器。输入部分包括人体红外模块、光照检测模块、独立按键和供电电路。人体红外模块用于感知周围是否有人，光照检测模块实时测量环境光照强度，独立按键提供手动控制选项，而供电电路则确保系统的稳定供电。综上所述，本论文设计的基于STC89C52单片机的智能LED照明系统具有较强的实用性和可扩展性，可广泛应用于家居、商业照明等领域。未来可进一步优化控制算法和引入更多传感器，以提升系统的智能化和自适应性，实现更高效的能源利用和舒适的照明体验。
关键词：单片机；智能照明；光照强度检测；LED照明系统
字数：10000+
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摘 要
ABSTRACT
1 引 言
1.1 选题背景及实际意义
1.2 国内外研究现状
1.3 课题主要内容
2 系统设计方案
2.1 系统整体方案
2.2 单片机的选择
2.3 电源方案的选择
2.4 显示方案的选择
2.5光照检测方案的选择
3系统设计与分析
3.1 整体系统设计分析
3.2 主控电路设计
3.2.1 STC89C52单片机
3.2.2 晶振电路和复位电路
3.3 液晶屏显示模块
3.4光敏电阻检测模块
4 系统程序设计
4.1 编程软件介绍
4.2 主程序流程设计
4.3 按键函数流程设计
4.4 处理函数流程设计
5 实物调试
5.1 电路焊接总图
5.2 检测光照和人打开USB灯实物测试
5.3手动模式开关USB灯实物测试
5.4 自动模式下开关USB灯实物测试
结 论
参考文献
致 谢
1 引 言
1.1 选题背景及实际意义
随着计算机网络、通信、控制等技术的开展，智能建筑的开展越来越猛。目前，国内大多数智能建筑存在效率低、功耗高的现象。就智能建筑照明系统来说，许多地方的灯经常是从早到到晚开着的，不管这些房间或楼道是否有人，也不管有多少人。或者，当自然光照度很好时，灯不能计时关闭；反之，当自然光照度难以满足人的需求时，又不能及时打开灯光[1]。这种照明方式，不仅造成能源的浪费，而且不能满足对照明的基本需求，同时也给人的视力造成了很大的影响。现代照明除了满足人类工程学的个性方面的要求。特别是近年来大厦的利用计算机工作人员的比例上升，不同视觉要求的工作的数量和复杂程度大大增加。所以要做到合理、经济、节能，首先应采用先进成熟的技术和产品，如电光源、灯具、照明控制系统。因此，适应不同个人和工作需要，结合自动调节的智能化照明系统已经成为必不可少。
而在大学校园的建设热潮中，各大高校和他们的建设者也意识到了智能照明的重要性。相对商业楼宇而言，大学校园里的大功率动力和制冷设备比重较少，照明灯具则相对比重较多，所以控制教室照明是节能的关键。使用照明控制系统，更能体现其在节能与管理方面的优势，提高学校的科学管理水平，而且还能节省开支[2]。
1.2 国内外研究现状
澳大利亚邦奇开发的Dynalite分布式智能照明控制系统的特点是模块化结构和分布式控制，各功能模块之间通过网络总线直接相互通信，当系统中某个模块出现故障时不会影响其他模块，可靠性高。
美国LC&D智能照明控制系统是一套由计算机微处理器控制的低压继电器配电盘组成，按照客户对室内照明的具体要求，设定照明控制的时间、区域、方法来控制每一个独立的回路，也有手动开关直接控制。
国内生产的真善美智能照明系统具有集中控制、多点操作、集中显示、停电自锁、免打扰、遥控等智能功能，使家居生活更加方便和舒适。
黄辉，邬智江，区永源和陈富裕共同设计了一套应用于宿舍，工作室及大型停车场的LED智能照明系统。利用9V变压器与LM7805组成交流转直流5V稳压源为系统供电，通过热释电红外探测器采集数据，无线模块实现全区域内的数据传输。采用大功率LED恒流驱动方案，并利用可调光芯片BP1360扣先进的PWM技术对LED灯进行调光。同时利用脉宽调制技术控制舵机，使得LED灯在两个自由度(各180.)上自由旋转，自动锁定空间的5个位置实现照明，同时可以通过手动遥控器进一步对系统进行控制，自由选择照明方式，体现对LED灯的智能化和人性化，进一步实现绿色节能照明。
卢燕论文以LED发光二极管阵列用作照明光源,结合单片机,光敏传感器以及AD模数转换芯片,应用PWM脉宽调制,实现LED光控灯的手动和自动调光[3]。手动模式10档按键调光,LED阵列由全暗到全亮,受控档位逐渐变化,满足人们对光线强度的不同需求。自动模式则根据外部光线的亮暗,由光敏传感器接收后,进行数字化处理,自动调整LED阵列的亮度,从而保证照明亮度满足要求.该系统既节能环保又安全护眼,可以应用于家庭,办公大楼,厂房等需要照明的地方。
K Asolkar，DSS Ardhapurkar为节约能源提出如今，节约能源已成为需要关注的最重要问题之一[4]。能量的浪费是由于电子设备的使用效率低下而发生的。因此，有必要控制和降低此类设备的能耗。本文重点介绍了考虑用户满意度的节能LED照明系统的各种方法的研究。本文描述了迄今为止发展起来的方法，并在功耗，效率，使用的无线技术和能源的基础上进行了比较。通信技术的进步通过使用Zigbee，红外遥控器和蓝牙引入了无线控制方法。
孔毅根据楼梯照明的要求，智能照明系统基于 STC89C52。该系统的MCU设计，光强由感光传感器产生，人将被热释电红外传感器检测到检测信号将传输到单片机，可由MCU直接处理，LED电源可通过PWM信号的不同占空比自动控制LED灯。最后，可以实现照明节能控制的目的。
与上述几种设计方案相比，该设计方案更加方便易懂，便于实际操作，价格低廉，在集成电路的选择上更易于使用和精巧。
1.3 课题主要内容
这是一个基于STC89C52单片机的LED照明系统。系统通过人体红外模块和光照传感器实时监测周围环境，然后通过LCD1602显示当前灯的状态和光照强度。用户可以通过独立按键手动切换LED灯的模式。在自动模式下，当检测到有人时，系统会自动调节LED灯的亮度。整个系统旨在实现智能化的LED照明控制，提高能源利用效率和用户体验。主要设计内容如下：
- 中控部分通过人体红外模块检测是否有人。
- 如果有人，则根据光照检测模块检测当前的光照强度。
- 中控部分根据检测到的数据，决定是否自动调节LED灯的亮度，根据光敏电阻测得的光照强度自动调节。
- 用户也可以通过独立按键手动切换LED灯的模式。
系统状态和光照强度等信息会通过LCD1602显示模块显示给用户。
