智能楼道灯控制器-设计说明书
电子校园网 编号：
HJJ-32-2022-020-LW
设计摘要：
本论文设计了一种基于STM32单片机的智能楼道灯控制器系统。该系统以STM32单片机为核心控制器，通过与其他模块的组合，实现了对楼道灯的智能控制。该系统分为中控部分、输入部分和输出部分。中控部分采用了STM32单片机，负责获取输入部分的数据，并通过内部处理来控制输出部分。输入部分由光敏电阻、人体红外和供电电路组成，分别用于检测光照强度、人体活动和供电情况。输出部分由蓝牙模块和USB灯组成，分别用于与手机通信和控制灯的亮度。通过光敏电阻检测到的光照强度，系统可以智能地调节输出部分的USB灯的亮度，以提供适合的照明效果。人体红外传感器用于检测楼道是否有人经过，根据光照强度判断灯的亮度，并在人离开后延时关闭灯。蓝牙模块不仅能接收来自单片机的数据，还能向单片机发送数据，实现远程控制。通过实验验证，该智能楼道灯控制器系统能够根据光照强度和人体活动智能地控制灯的亮度和开关状态，提高了能效和使用便利性。该系统具有较高的可靠性和稳定性，适用于校园等公共场所的楼道照明控制。
关键词：单片机；光敏电阻；人体红外；蓝牙通信模块
字数：10000+
实物链接：
仿真链接：
开题报告链接：
内容预览：
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 OLED显示模块
3.4光敏电阻检测模块
4 系统程序设计
44.1 编程软件介绍
4.2 主程序流程设计
5 实物调试
5.1 电路焊接总图
5.2 连接蓝牙检测实物测试
5.3蓝牙监控实物测试
5.4 光照强度检测实物测试
结 论
参考文献
致 谢
1 引 言
1.1 选题背景及实际意义
随着科技的发展和人们生活水平的提高,人们对建筑的照明系统提出了新的要求，比如控制智能化、节能化，楼字智能照明系统应运而生。楼道灯是人们生活中经常见到的照明工具，一般分布在建筑物的楼梯上或走廊上。由于楼道灯属于公共照明系统，因此为了节省电资源，达到环保的目的，现有的楼道灯系统采用多种方式控制楼道灯的点亮或熄灭。比如，声控楼道灯通过内置的声音传感器，感应到人进入楼道后人为制造的噪声，当其达到一定的声音强度时，控制楼道灯的点亮或熄灭；光敏楼道灯通过内置的光敏传感器，探测楼道的光线强度，当其达到一定的光线强度时，楼道灯自动开启或关闭。
然而，无论是声控楼道灯还是光敏楼道灯，都具有一定的局限性。比如，声控灯只要声音强度达到一定的强度就可以控制楼道灯的开启，但却无法确定是否是人产生的声音，例如打雷下雨，风吹草动，乃至外面的汽笛声，都会导致声控楼道灯的错误启动，即当声控楼道灯控制系统受到外界声音的干扰而点亮楼道灯时，会造成用电资源的损耗及浪费。故该通过感应声音的楼道灯照明控制方法的不但可靠性不高，而且会造成用电资源的损耗及浪费。光敏楼道灯控制系统虽然可以在楼道光线强度较低时控制楼道灯自动开启，但是，其不管是否有人经过楼道，只要楼道光线强度较低就会控制楼道灯自动开启，到早上光线强度较高时，才会控制楼道灯的关闭，造成电资源的浪费。和家居智能照明系统相比，楼宇智能照明系统，无论在控制理念上，还是在控制灯光的数量上和用户体验的要求上，都有很大区别。它更多地关注于对整个楼宇数量巨大的灯光的智能控制，尤其是对公共场所(如大厅、走廊和楼梯等位置）灯光的自动控制，以减轻手动控制的人力负担，并达到高效、节能、环保的目的。
然而，虽然新技术在不断的被发明，人们对照明质量的要求也不断提高，但是目前的照明系统还只能按照旧有的、基于“普通”照明的标准进行设计，行业内急需一套完善的，标准更高的，而且是针对“智能”照明系统的照明标准。同时，现有的智能照明系统不能充分满足人们对照明环境健康、节能的需求。本设计分析了楼宇照明系统的特点，在此基础上，本文设计了绿色、健康、节能的基于单片机的智能楼道灯控制器。实现了当有人体红外检测到人且环境的光照强度小的时候灯会自动打开，并且灯的亮度与光照强度成反比；如果当人体红外没有检测到人时，灯延时几秒钟后自动关闭；此外能通过蓝牙远程控制led照明灯，通过蓝牙一直给手机发送环境的光照强度；当环境的光照强度和灯的光照强度都小的时候，说明灯是坏的，会通过蓝牙给手机提醒灯已损坏。
1.2 国内外研究现状
基于单片机智能灯控制器由单片机最小系统,人体感应模块,关照强度模块,灯光控制模块,电源模块和灯泡组成.2018年刘杰以STC89C52单片机为核心,通过利用光照度和红外人体感应相结合主动与被动的探测方法,实现了室内无人或者关照充足时灯光自动关灯,有人到来且光照不足时自动开启灯光.当人们进入家门或走出公寓,楼道灯延时一分钟后会自动熄灭.在白天,即使有人走过时,灯也不会亮,可以达到节能的目的[1] 。
2019年徐迎辉，唐国龙以现有楼道灯控制方式给用户带来的不适体验为出发点,通过采用光强检测电路,HC-SR501人体红外感应模块,微处理器STM8S103F3,PT4115恒流驱动IC,拨码开关等器件及模块的有机组合,实现光照亮度强时控制器处于待机状态,当光照弱时进入工作状态.工作时人走灯延时熄灭,同时相邻楼层同步点亮的设计又能带来良好的视觉体验,也可以实现对楼道灯的有效节能控制.本文中楼道特指楼梯楼道.通过模拟实验验证了该控制器的可行性[2]。
传统的照明系统已经过时，已经失去了很多能量。这些系统必须被智能系统所取代，并且可以感知其环境（即感知光，温度和湿度......为了实现这种系统的必要性，主观实验必须被带到一个实际的试验台上。首先，H Khawari，M Baghaei-Nejad，M Nazem，SR Alawi描述了文献中不同路灯系统的最新解决方案，然后提出了一种智能照明系统的设计，该系统可以与其他节点进行通信。这些节点可以单独工作，也可以在网络中一起工作。此外，它们使用起来也很灵活。所有节点都可以显示电压和电流以及自身的功耗，并能够同时驱动高压钠灯和高功率LED。这些节点可以从传感器阵列（PIR、US、IR）检测行人[9]。
2019年 KejianHu, ShishunLiu, RimiaoLi, et al设计基于ZigBee的智能办公照明系统，旨在使用传统的照明模式优化当前的办公空间。该系统可以实时采集办公区域的照明，补偿办公区域的照明环境，充分利用LED灯具的技术特点，实现节能。系统中的每个照明节点可以根据办公室的不同区域切换不同的照明方案[10]，结合实际情况满足不同的情境要求，实现办公照明的智能化、人性化。
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
本设计是一个基于STM32单片机的智能楼道灯控制器系统。该系统通过中控部分、输入部分和输出部分的组合实现对楼道灯的智能控制。
中控部分采用了STM32单片机作为核心控制器，负责获取输入部分的数据并进行处理，然后控制输出部分的设备。输入部分由光敏电阻、人体红外和供电电路组成，用于检测光照强度、人体活动和供电情况。输出部分包括蓝牙模块和USB灯，用于与手机通信和控制灯的亮度。
系统根据光敏电阻检测到的光照强度智能地调节USB灯的亮度，以提供适合的照明效果。人体红外传感器用于检测楼道是否有人经过，根据光照强度判断灯的亮度，并在人离开后延时关闭灯。蓝牙模块不仅能接收来自单片机的数据，还能向单片机发送数据，实现远程控制。
该设计具有高可靠性和稳定性，能够提高能效和使用便利性。适用于校园等公共场所的楼道照明控制，为用户提供智能、舒适的照明体验。
