畢業(yè)論文-微機照明控制裝置設計

桂林電子科技大學畢業(yè)設計（論文）用紙頁共43頁1緒論1.1研究的目的及意義當今世界經(jīng)濟飛速發(fā)展，人均資源占有量及其消耗量也大幅提升，照明作為我們?nèi)粘Ｉ钪胁豢扇鄙俚囊徊糠郑且豁椫匾哪茉聪?，日益受到人們的關注。隨著信息技術的飛速發(fā)展和社會的不斷進步，人們對照明的高效控制和功能多樣化的要求也不斷提高，智能照明系統(tǒng)應運而生。而我國更是一個人口眾多、資源相對不足的國家，資源節(jié)約型、環(huán)境友好型的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略是我國的一項基本國策，做好智能照明工程一方面可以大幅度的節(jié)約照明用電，減少發(fā)電帶來的污染，保護環(huán)境，同時能給人們帶來更舒適的照明環(huán)境?！爸袊G色照明工程”以發(fā)展和推廣高效照明產(chǎn)品，節(jié)約照明用電，減少環(huán)境污染為理念，同時能滿足人們對于照明的質(zhì)量和環(huán)境的要求，建立一個優(yōu)質(zhì)高效、經(jīng)濟舒適、安全可靠、有益環(huán)境的照明系統(tǒng)。智能家居照明控制系統(tǒng)的研究在現(xiàn)實生活中具有極其廣泛的發(fā)展前景。智能照明控制系統(tǒng)在確保燈具能夠正常工作的條件下，給燈具輸出一個最佳的照明功率，既可減少由于過電壓所造成的照明眩光，使燈光所發(fā)出的光線更加柔和，照明分布更加均勻，又可大幅度節(jié)省電能，智能照明控制系統(tǒng)節(jié)電率可達20%-40%。智能照明控制系統(tǒng)它可在照明及混合電路中使用，適應性強，能在各種惡劣的電網(wǎng)環(huán)境和復雜的負載情況下連續(xù)穩(wěn)定地工作，同時還將有效地延長燈具壽命和減少維護成本。智能家居照明控制系統(tǒng)的研究，首先，提高了家居光照環(huán)境的質(zhì)量：在住宅的照明光環(huán)境設計中除充分考慮到視覺作業(yè)、合適的照度、亮度分布、視覺舒適性、眩光控制、顯色性、照明裝置的外觀以及使用者或參觀者的主觀感覺等八個因素外，還需要考慮到人體因受到季節(jié)光照減少而產(chǎn)生的“季節(jié)性情感紊亂”因素和根據(jù)含不同光譜成分光源對褪黑素分泌的抑制能力強弱不同，視具體情況采用不同的光源。其次，照明的自動化控制：系統(tǒng)最大的特點是場景控制，在同一室內(nèi)可有多路照明回路，對每一回路亮度調(diào)整后達到某種燈光氣氛稱為場景；可預先設置不同的場景（營造出不同的燈光環(huán)境），切換場景時的淡入淡出時間，使燈光柔和變化。時鐘控制，利用時鐘控制器，使燈光呈現(xiàn)按每天的日出日落或有時間規(guī)律的變化。利用各種傳感器及遙控器達到對燈光的自動控制。最后，智能家居照明控制系統(tǒng)是智能家居的一個組成部分，家居布線系統(tǒng)、家庭網(wǎng)絡系統(tǒng)、智能家居（中央）控制管理系統(tǒng)、家庭安防系統(tǒng)、背景音樂系統(tǒng)、家庭影院與多媒體系統(tǒng)、家庭環(huán)境控制系統(tǒng)等七大系統(tǒng)共同構成了智能家居系統(tǒng)。1.2研究的現(xiàn)狀智能照明控制系統(tǒng)，也稱為建筑調(diào)光系統(tǒng)。系統(tǒng)能夠根據(jù)環(huán)境變化、客觀要求、用戶的需求等條件采集照明區(qū)中的各種信息，并能對所采集到的信息進行相對的邏輯分析、推理和判斷，將分析的結果按特定的要求存儲、顯示和傳輸，從而進行相應的工作狀態(tài)控制反饋，以達到預期的控制效果。澳大利亞奇勝場景照明控制系統(tǒng)，可以對同一個場所中最多18個燈區(qū)(照明回路)供電和調(diào)節(jié)亮度。用戶可以調(diào)節(jié)和預設每個燈區(qū)的亮度以適應最多5種場景，只需按一下按鍵就可以為你的活動選擇滿意的照明環(huán)境。美國LC&D智能照明控制系統(tǒng)是一套由計算機微處理器控制的低壓繼電器配電盤組成，按照客戶對室內(nèi)外照明的具體要求，設定照明控制的時間、區(qū)域、方法來控制每一個獨立的回路，也有手動開關直接控制。國內(nèi)生產(chǎn)的真善美智能照明系統(tǒng)具有集中控制、多點操作、集中顯示、停電自鎖、免打擾、遙控功能等智能功能，使家居生活更加方便與舒適。1.3研究的內(nèi)容自動可調(diào)光的照明系統(tǒng)在當前工作和生活中有廣泛的應用。由于各種高效的鹵鎢燈和LED具有亮度高，調(diào)節(jié)方便的特點，被廣泛應用于各種對光照度調(diào)節(jié)有要求的場合，此外，對氣體放電燈的調(diào)光控制也發(fā)展很快。采用微機調(diào)光的方式便于與燈具的工作特性相配合，能實現(xiàn)多種調(diào)光模式，給人們帶來更多的自主選擇和一個舒適的照明環(huán)境。本課題基于家居智能照明的要求，基于微機控制調(diào)光技術，設計一套簡單的照明控制系統(tǒng)。它能實現(xiàn)照度信息采集及顯示，根據(jù)照度的強弱實現(xiàn)自動的照度補償，以點亮不同數(shù)量的燈源實現(xiàn)光補償，實現(xiàn)5級調(diào)光。手動調(diào)光實現(xiàn)燈光的8級連續(xù)調(diào)節(jié)。并有燈光的驅(qū)動電路及手動、自動切換電路。2智能家居的照明設計2.1智能家居的概述20世紀80年代初，隨著大量采用電子技術的家用電器面市，住宅電子化（HE,HomenElectronics）出現(xiàn)。80年代中期，將家用電器、通信設備與安保防災設備各自獨立的功能綜合為一體后，形成了住宅自動化概念（HA,HomeAutomation）。80年代末，由于通信與信息技術的發(fā)展，出現(xiàn)了對住宅中各種通信、家電、安保設備通過總線技術進行監(jiān)視、控制與管理的商用系統(tǒng)，這在美國稱為SmartHome，也就是現(xiàn)在智能家居的原型。智能家居是以住宅為平臺，利用綜合布線技術、網(wǎng)絡通信技術、智能家居系統(tǒng)設計方案安全防范技術、自動控制技術、音視頻技術將家居生活有關的設施集成，構建高效的住宅設施與家庭日程事務的管理系統(tǒng)，提升家居安全性、便利性、舒適性、藝術性，并實現(xiàn)環(huán)保節(jié)能的居住環(huán)境。智能家居系統(tǒng)包含的主要子系統(tǒng)有：家居布線系統(tǒng)、家庭網(wǎng)絡系統(tǒng)、智能家居（中央）控制管理系統(tǒng)、家居照明控制系統(tǒng)、家庭安防系統(tǒng)、背景音樂系統(tǒng)、家庭影院與多媒體系統(tǒng)、家庭環(huán)境控制系統(tǒng)等八大系統(tǒng)。2.2照明質(zhì)量介紹2.2.1人眼的視覺特性(一)明適應與暗適應人眼的桿狀細胞只能感光，不能感色，但感光靈敏度極高，是錐狀細胞感光靈敏度的10000倍。錐狀細胞既能感光，又能感色。兩者有明確的分工：在強光作用下（約1以上的亮度水平），主要由錐狀細胞其作用，所以在白天或明亮環(huán)境中，看到的景象既有明亮感，又有彩色感，我們稱之為明視覺，或白日視覺。在弱光作用下(約在0．01以下的亮度水平)，主要由桿狀細胞起作用，所以在黑夜或弱光環(huán)境中，看到的景物全是灰黑色，只有明暗感，沒有彩色感，這種視覺叫做暗視覺。人們從明視覺狀態(tài)到暗視覺狀態(tài)時，須經(jīng)過35min方能看到周圍的物體，這個適應過程叫暗適應；反之，從暗環(huán)境到明亮環(huán)境的適應，則僅需約36s，此稱為明適應。（二）感光機理感光過程大致分為四個步驟：（1）景物經(jīng)過水晶體聚焦于視網(wǎng)膜形成“光象”，視網(wǎng)膜上各點光敏細胞受到不同強度的刺激，錐體細胞和桿狀細胞中的感光色素分別是視紫藍質(zhì)和視紫紅質(zhì)，它們壽光后發(fā)生化學變化，化學變化向相反方向進行。（2）因上述光學變化，使視網(wǎng)膜上的點產(chǎn)生與光照度成正比的電位，即在視網(wǎng)膜上將“光象”變成“電位象”。（3）視網(wǎng)膜上各點的明位分別促使各對應的視神經(jīng)放電，放電電流是振幅恒定而頻率隨視網(wǎng)膜電位大小變化的電脈沖。話句話說，視神經(jīng)將網(wǎng)膜的“電位象”按頻率編碼方式傳給視覺皮質(zhì)。（4）視覺皮質(zhì)通常用接受到多達200萬個頻率編碼的電脈沖信號，首先將它們分別存入視網(wǎng)膜光敏細胞相對應的細胞特殊表面中，然后進行綜合的圖像信息處理使人產(chǎn)生視覺，看到景物的圖像。關于視覺皮質(zhì)圖像信息處理，還是一個謎，人們正處于研究與探索之中。（三）光量效應人眼感到房間照度變化差值與照度水平之比稱為光量效應。它是個常數(shù)，即：△EE例如，照度為l0Lx的房間，增加lLx的照度就可感覺出來照度變了；而在照度為100Lx的房間，則需增加l0Lx的照度，才能覺察出照度的變化。兩者的比率都是0．1。(四)眩光在視野范圍內(nèi)出現(xiàn)亮度極高的物體或亮度對比過大時，可引起人眼不舒適的感覺或造成視度下降。這種現(xiàn)象稱為眩光。眩光光源或燈具的位置偏離視線的角度越大，造成眩光的可能性就越小，超過60o后就無眩光作用發(fā)生。在采光和照明設計中，應盡量限制眩光的產(chǎn)生。(五)影響人眼視度的主要因素有：(1)被視物體的照度或亮度。照度或亮度高，則視度也提高；(2)被視物體的尺度大小。物體大則看得清楚。物體的大小用視角α表示；(3)被視物體的亮度與其背景亮度(或顏色)的對比。對比大，即亮度或顏色差異大時，視度就高；亮度對比系數(shù)用C表示：C=式中L0——被視物的亮度；Lb——背景的亮度。(4)對于小尺度的被視物，采用天然光照明比采用人工光照明時視度提高；(5)觀看時間：視度隨著觀看時間的增加而有所提高。因此，如果識別對象是活動的，識別時間短促，就需要增加識別對象的亮度，來相應提高視度。2.2.2光源隨著社會的發(fā)展，家庭作為休息、生活的場所，更是被人們所重視，人們對家居照明的要求也不再滿足于簡單的照明，優(yōu)秀的照明環(huán)境僅僅是自然光的延續(xù)，也是建筑飾中明與暗、光與影在空間中的組合創(chuàng)造，是一種藝術的表現(xiàn)手段，可以在心理和生理上給人們帶來影響，家居照明設計的基本要求包括宜人的光色，合適的照度，恰當?shù)娘@色性，避免眩光的干擾，合理的照明方式等。色溫，光源的發(fā)光顏色是與溫度有關的,當溫度不同時,光源發(fā)出光的顏色是不同的.如白熾燈,當燈絲溫度低時,發(fā)出的光以紅色為主;當燈絲溫度高時,燈絲發(fā)白,發(fā)出的光由紅變白。顯色性，當某種光源照射到物體上時,該物體的色彩與陽光照射時的色彩是不完全一樣的,有一定的失真度.所謂光源的顯色性,就是指不同光譜的光源分別照射在同一顏色的物體上時,所呈現(xiàn)出不同顏色的特性,通常用顯色指數(shù)來表示光源的顯色性.不同色溫，不同照度下對人心理上的影響：圖2.1：照度對人心理的影響家居照明常用的光源：（1）白熾類普通白熾燈價格便宜，應用方便，擁有各種功率和外形，擁有宜人的色溫和出色的顯色性，缺點是壽命較短（約1000h），光效不高（僅7~101lm（2）鹵鎢燈在燈泡殼內(nèi)部都充入鹵素氣體提高光效，延長光源使用壽命，在泡殼內(nèi)壁有一定量的反射型涂層，使燈泡能將光線推向前方，這樣就能比普通白熾燈更方便地控制光束，在擁有出色的顯色性（RA=100）的同時比常規(guī)的白熾燈的光效更高（15~25lm（3）熒光燈熒光燈的光效非常高（15~150lmW），相當于普通白熾燈的十倍左右，比那些白熾的燈的壽命更長（最大1200h）,熒光燈分直管熒光燈和緊湊型熒光燈（節(jié)能燈），其中節(jié)能燈用于大部分家居燈具，E27或E14的燈頭的節(jié)能燈能很直接替代普通白熾燈，熒光燈能提供多色溫（（4）LED燈LED節(jié)能燈是用高亮度白色發(fā)光二極管發(fā)光源，光效高、耗電少，壽命長、易控制、免維護、安全環(huán)保；是新一代固體冷光源，光色柔和、艷麗、豐富多彩、低損耗、低能耗，綠色環(huán)保，適用家庭，商場，銀行，醫(yī)院，賓館，飯店他各種公共場所長時間照明。無眩光，對眼睛起到很好的保護作用，現(xiàn)今之LED燈的光效普遍在，大部分LED燈的顯色指數(shù)為80左右。2.3家居照明控制系統(tǒng)家居照明控制系統(tǒng)可以根據(jù)環(huán)境變化、客觀要求、用戶預定需求等條件而自動采集照明系統(tǒng)中的各種信息，并對所采集的信息進行相應的邏輯分析、推理、判斷、并對分析結果按要求的形式存儲、顯示、傳輸，進行相應的工作狀態(tài)信息反饋控制，以達到預期的控制效果。家居照明控制系統(tǒng)不是家居照明系統(tǒng)，照明系統(tǒng)只是光源、燈具以及相關輔件，但家居照明控制系統(tǒng)還包括調(diào)光模塊、開關模塊、控制面板、液晶顯示觸摸屏、智能傳感器、編程插口、時鐘管理器等設備。按照狹義的理解，家居照明控制系統(tǒng)是不包括照明系統(tǒng)中的光源、燈具、電線等設備的。反過來，未生產(chǎn)家居照明控制系統(tǒng)，而只是生產(chǎn)光源、燈具產(chǎn)品的企業(yè)，也不屬于智能家居生產(chǎn)企業(yè)。智能照明系統(tǒng)一般由主控模塊、采集器模塊、執(zhí)行器模塊、監(jiān)控上位機四個部分組成。主控模塊是系統(tǒng)的控制者，負責總線上信號的仲裁和傳遞，同時負責總線的供電。它是系統(tǒng)中的核心部件，每個系統(tǒng)必須有一個主控模塊。采集器模塊是系統(tǒng)信息的輸入通道，控制指令由用戶或傳感器經(jīng)它發(fā)出。目前，采集器模塊基本上包括按鍵和傳感器。執(zhí)行器是具體的驅(qū)動單元，系統(tǒng)的信息輸出通道，它根據(jù)控制指令去驅(qū)動具體的對象，如燈、電源開關、警燈、警鈴等。監(jiān)控上位機提供了整個系統(tǒng)的集中顯示，實時監(jiān)控，可以對現(xiàn)場進行直接操作，具有系統(tǒng)生成、信息診斷等功能，通過主控模塊與其他設備連在一起，要求具有較高的可靠性和良好的穩(wěn)定性。2.4使用智能照明系統(tǒng)的效果（1）照明的自動化控制系統(tǒng)最大的特點是場景控制，在同一室內(nèi)可有多路照明回路，對每一回路亮度調(diào)整后達到某種燈光氣氛稱為場景；可預先設置不同的場景（營造出不同的燈光環(huán)境），切換場景時的淡入淡出時間，使燈光柔和變化。時鐘控制，利用時鐘控制器，使燈光呈現(xiàn)按每天的日出日落或有時間規(guī)律的變化。利用各種傳感器及遙控器達到對燈光的自動控制。（2）美化環(huán)境室內(nèi)照明利用場景變化增加環(huán)境藝術效果，產(chǎn)生立體感、層次感，營造出舒適的環(huán)境，有利人們的身心健康，提高工作效率。（3）延長燈具壽命影響燈具壽命的主要因素主要有過電壓使用和冷態(tài)沖擊，它們使燈具壽命大大降低。LT系列智能調(diào)光器具有輸出限壓保護功能：即當電網(wǎng)電壓超過額定電壓220V后調(diào)光器自動調(diào)節(jié)輸出在220V以內(nèi)。當燈泡冷態(tài)接電瞬間會產(chǎn)生額定電流5－10倍的沖擊電流，大大影響燈具壽命。智能調(diào)光控制系統(tǒng)采用緩開啟及淡入淡出調(diào)光控制，可避免對燈具的冷態(tài)沖擊，延長燈具壽命。系統(tǒng)可延長燈泡壽命倍，可節(jié)省大量燈泡，減少更換燈泡的工作量。（4）節(jié)約能源采用亮度傳感器，自動調(diào)節(jié)燈光強弱，達到節(jié)能效果。采用移動傳感器，當人進入傳感器感應區(qū)域后漸升光，當人走出感應區(qū)域后燈光漸漸減低或熄滅，使一些走廊、樓道的"長明燈"得到控制，達到節(jié)能的目的。例如：某飯店為了節(jié)電，將全部走廊燈換為5W節(jié)能燈，以減少能耗，但帶來的問題是節(jié)能燈光照舒適度很差，照度降低，使飯店檔次降低。建議采用移動傳感器控制。（5）照度及照度的一致性采用照度傳感器，可以達到室內(nèi)的光線保持恒定。例如：在學校的教室，要求靠窗與靠墻光強度其本相同，可在靠窗與靠墻處分別加裝傳感器，當室外光線強時系統(tǒng)會自動將靠窗的燈光減弱或關閉及根據(jù)靠墻傳感器調(diào)整靠墻的燈光亮度；當室外光線變?nèi)鯐r，傳感器會根據(jù)感應信號調(diào)整燈的亮度到預先設置的光照度值。新燈具會隨著使用時間發(fā)光效率逐漸降低，新辦公樓隨著使用時間墻面的反射率將衰減，這樣新舊會產(chǎn)生照度的不一致性，通過智能調(diào)光器系統(tǒng)的控制可調(diào)節(jié)照度達到相對的穩(wěn)定，且可節(jié)約能源。（6）綜合控制可通過計算機網(wǎng)絡對整個系統(tǒng)進行監(jiān)控，例如了解當前各個照明回路的工作狀態(tài)；設置、修改場景；當有緊急情況時控制整個系統(tǒng)及發(fā)出故障報告。可通過網(wǎng)關接口及串行接口與大樓的BA系統(tǒng)或消防系統(tǒng)、保安系統(tǒng)等控制系統(tǒng)相連接LT-net智能照明控制系統(tǒng)通常由調(diào)光模塊、開關功率模塊、場景控制面板、傳感器及編程器、編程插口、PC監(jiān)控機等部件組成，將上述各種具備獨立控制功能的模塊連接在一根計算機數(shù)據(jù)線上，即可組成一個獨立的照明控制系統(tǒng)，實現(xiàn)對燈光系統(tǒng)的各種智能化管理及自動控制。2.5家居照明各功能區(qū)具體分析現(xiàn)代家居照明設計的幾個重要點為：門廳、客廳、餐廳、廚房、臥室、衛(wèi)生間和書房。好的燈光模式能營造出一種溫馨、舒適、愉悅的環(huán)境，增添其藝術的魅力，利用燈光的時間設置、感應控制、不同的顏色、投射方式和不同明暗亮度組合可創(chuàng)造出燈光環(huán)境的立體感、層次感，不僅使客人有個舒適的居住環(huán)境，而且還可以產(chǎn)生一種藝術欣賞感。表2.1是居住建筑照明標準值：表2.1：居住建筑照明標準值房間或者場所參考平面及其高度照度標準值（LX）Ra起居室一般活動0.75m水平面10080書寫、閱讀300臥室一般活動0.75m水平面7580床頭、閱讀150餐廳0.75m水平面15080廚房一般活動0.75m水平面10080操作臺臺面150衛(wèi)生間0.75m水平面10080注：*適合混合照明（1）門廳門廳是家的形象，是客人其一印象突破點，起著照明和點綴的雙重作用。門廳要求明快有賓至如歸的干活，體現(xiàn)主人修養(yǎng)和氣度，側重點在對裝飾品的表現(xiàn)，通過層次分明的意識照明給來賓一個良好的印象，整體色溫采用暖色溫，可以局部點綴彩色做出藝術化效果，平均照度100LUX左右。（2）客廳客廳除了接待功能外，還是娛樂、活動中心的存在，是住宅中使用最多的功能空間，在客廳中，我們大致可以分為休息洽談區(qū)、接待區(qū)，休息區(qū)照明營造的一種柔和、溫馨的光環(huán)境，讓貴客感受輕松、愜意的休閑氣氛。高檔的裝修配合柔和的漫反射暖色燈光讓人心情放松，除環(huán)境照明外，我們可以針對墻面高色溫射燈的照射，增強局部照射、增強空間美感又避免了眩光的產(chǎn)生。臺燈和落地燈暖色燈光灑落在輕柔的布藝沙發(fā)上和木色茶幾上，形成有機的對比，組合成一幅美妙詩意的客廳空間。接待區(qū)，采用高亮度的射燈照射裝飾品或藝術作品，突出重點，采用虛實結合的燈光效果營造情景空間，然人深深的體驗主人的文化內(nèi)涵。客廳整體色溫左右，平均照度約，局部功能區(qū)補充閱讀照明，功能區(qū)照度約左右。（3）餐廳餐廳是品嘗美味佳肴、招待親朋好友的場所。需要營造輕松愉快、親密無間的就餐環(huán)境。餐廳的中心是餐桌，照明目的是把注意力集中在餐桌上，突出餐桌上的食品，使餐布、碗筷、食物、花卉等顯得明亮美麗引人注目進食欲。為防止眩光，防止燈光直射在人身上燈光，燈光應限制照射范圍，并能營造一種適宜的氣氛，用不同照明方式，滿足不同就餐和娛樂的需求，餐廳除了用餐功能外還是一個親情展示空間和約會空間，以局部封面掛上親情照片，采用中窄光束射燈有序的照射展示墻面，墻面明暗交替的光影效果和餐座、臺面的整體效果形成視覺上的“動”與“靜”的對比，營造一個和諧舒適的就餐空間，約會光線：用古典藝術的餐吊燈，唯美在于歷史精髓的沉淀，在燈光的作用下空間彌漫著貴族的氣息，尊貴般的享受柔和寧靜的光環(huán)境彰顯古典空間的風華絕代。餐廳照明方式可以采用餐吊燈或射燈針對桌面進行重點照明，光源以白熾類光源為主，白熾燈出色的顯色性能使食物看起來更加美味、誘人，餐廳整體照度約100LUX左右，餐桌重點照明可達300LUX以上。（4）廚房明亮、低照度，昏暗的燈光環(huán)境看起來沒有清潔的感覺，在低照度下行動會變得遲緩，缺乏積極性明亮的燈光能使人興奮，提高勞動效率，要求有一定的防水防塵功能，還要方便清潔，嵌入式熒光燈具或吸頂燈能提供高質(zhì)、節(jié)能的基本照明，局部使用鹵素射燈，滿足配菜做菜的需要。燈具選擇應以功能為主，同時滿足防水防塵防油煙的要求。廚房主體環(huán)境照度約100LUX左右，局部重點操作功能區(qū)可達200-300LUX，整體空間色溫可采用中性色溫或高色溫（5500K），明亮的高色溫能使整體空間更加清潔，部分功能單一的廚房也可以采用暖色溫（3000K），如僅制作沙拉等食物的廚房。（5）臥室主要是睡覺、休息的場所，人的一生有三分之一的時間是在臥室度過的，，需要舒適安逸的環(huán)境，在這里要保證能足夠的放松。很多人在臥室有學習的習慣，宜采用一般照明和重點照明相結合。臥室的整體要求是寧靜、溫馨、柔和、舒適。一般照明的照度值一般在40LUX左右。依房間的不同，照明可以滿足看報、看電視、化妝和換衣服的鞥生活行為，并根據(jù)居住者的年紀、生活方式不同應有所區(qū)分。燈具可選用臺燈、天花射燈、筒燈、暗藏燈帶、壁燈、聚光燈等。臥室整體色溫選用暖色調(diào)，長時間處于6400K的冷色溫下會對夜間睡眠有一定的影響，常規(guī)方案中不建議使用。整體空間平均照度約左右，局部閱讀、梳妝等功能區(qū)通過局部補充照明將照度控制在左右。臥室根據(jù)不同的風格可以分成：寧靜舒適型，豪華氣派型?，F(xiàn)代前衛(wèi)型。豪華氣派型：用材高檔，如以暖黃色燈光配高檔家居，主照明燈具采用柔和的高檔工藝燈具和反射型鹵素PAR光源射燈，再搭配精致的臺燈或落地燈，顯示宮廷氣象和金碧輝煌、光彩奪目。寧靜舒適型：大多采用泛光型或?qū)捁馐鵁艟撸斩认鄬^低且相對均勻。適合于大眾生活起居，閑居鬧市，悠然自得?，F(xiàn)代前衛(wèi)：在裝修上追求自由化隨意的風格，突破傳統(tǒng)觀念，體現(xiàn)超前意識。在照明上以簡潔為主，追求造型完美。光色選用較自由，主要根據(jù)裝飾風格而定，層次感叫豐富。除此之外，還有一些專為老人、小孩準備的特殊臥室，老人房和小孩房。老人房照明設計要按老年人的生理特征設計，照度適中，不要留下死角。。少使用臺燈和落地燈，開關要放在進門等方便使用的地方。開關一般要求雙控的，具備夜燈功能。兒童房考慮到孩子的天真活潑，首要考慮的問題是安全，其次才是光線、色彩和藝術造型、活潑跳躍的氣氛。（6）衛(wèi)生間衛(wèi)生間需要營造的是一種干凈、整潔、舒心的洗浴氛圍。潔白的洗手盆、浴缸在高顯色性射燈照射下更顯得純潔靈性。整個衛(wèi)浴間溫和的明暗光影對比，顏色飽滿的墻身和冷白色的潔具產(chǎn)生鮮明的色彩對比，給人一種強烈的視覺美感沖擊。干凈、簡潔是現(xiàn)代衛(wèi)浴空間的詮釋，光滑潔白的潔具和光線的親密接觸，使其表現(xiàn)圣潔、完美無瑕的質(zhì)感，讓人忍不住享受這一刻的美感。需要照明能滿足刮胡子、化妝、洗澡等活動。浴室里，鏡前燈能通過鏡面的反射給空間提供一定的照明。衛(wèi)生間的整體色溫可以比家居整體空間略高，一般在左右，平均照度過100LUX左右。此外，在選擇衛(wèi)生間燈具的時候，一定要注意燈具的防水霧能力，長時間處于水霧環(huán)境中，可能使一些防霧性能不佳的燈具不能正常運行。（7）書房書房空間是陶冶情操，修身養(yǎng)性的地方。不僅僅是為了工作，在忙碌之余抽閑出來，飲一杯茶或咖啡，并思考感悟著人生，悠閑自得的體驗感受。照明設計就是在這一指導思想下，孕育而生。桌面照度較高，但也要有寧靜的光環(huán)境。照明整體要求光效高、光線柔和、漫射性好。照明需要能滿足閱讀、書寫和電腦工作，同時可以考慮給獎品和照片等有意義的物品重點照明，可以采用鹵素射燈、嵌入式筒燈、移動式燈具和吊燈。整體空間平均照度左右，桌面以臺燈補充，閱讀區(qū)照度約300LUX左右?？臻g色溫可以選擇2700K或者6400K。2.6系統(tǒng)要求實現(xiàn)的基本功能（1）調(diào)光功能：能對燈光源進行明暗、顯色性進行調(diào)節(jié)，能對不同場景的進行不同的調(diào)節(jié)。（2）測量和顯示功能：能實現(xiàn)對照度的測量并相對應的將測量的照度顯示出來。同時應當包括時間、場景和季節(jié)的顯示。（3）手動控制和自動控制：實現(xiàn)手動、自動調(diào)節(jié)功能的切換，手動調(diào)節(jié)時能根據(jù)自己的需要調(diào)光，自動調(diào)節(jié)時，能根據(jù)場景及測量的照度進行想對應的照度補償。（4）可編程：能根據(jù)用戶的需求修改程序以適應不同的場景轉換要求。（5）休假模式功能，當主人外出休假時，按下休假模式按鍵，系統(tǒng)即可進入休假模式，根據(jù)程序設定，就可模擬主人在家時最常用的燈光模式。（6）不僅可以獨立運行，實現(xiàn)對光環(huán)境的合理控制，而且具有通信和可擴展性功能。3硬件電路設計家居照明控制系統(tǒng)的智能化主要體現(xiàn)在兩大功能模塊上，一個是智能調(diào)光裝置，另一個就是光照度的檢測、顯示及補償裝置。下面主要就這兩方面來介紹智能照明系統(tǒng)的硬件設計。3.1系統(tǒng)設計的總體框圖根據(jù)系統(tǒng)要求完成的功能，系統(tǒng)的基本結構主要由以下幾部分組成：控制面板、光照度檢測電路、調(diào)光電路、照度顯示等。圖3.1：系統(tǒng)框圖（1）照度檢測電路照度檢測元件采用光敏二極管，由于它能檢測到的光對應輸出的光電流很小，設計中加入了一個運算放大器。之后接入AD轉換中。（2）AD轉換電路單片機能識別的信號是數(shù)字信號，而檢測到的照度輸出是模擬信號，需轉換為相對應的數(shù)字信號。這里采用ADC0832為主要的元件實現(xiàn)功能。（3）照度顯示將檢測到的照度處理后顯示出來，這里采用實用性較強的二位一體的LED顯示。（4）調(diào)光電路調(diào)光回路采用PWM調(diào)光方式，通過軟件編程輸出不同的占空比的方波，從而得到適當?shù)墓鈴娧a償，達到調(diào)光的效果。3.2主要元器件的選擇3.2.1照度檢測元件光敏器件包括光敏電阻、光敏二極管和光敏三極管等。光敏器件可以用來以可見光紅外光的的形式控制報警器、測試儀、自動開關等多種裝置或執(zhí)行機構。光敏器件在自動化中起著極其重要的作用。光敏電阻器是利用半導體的光電效應制成的一種電阻值隨入射光的強弱而改變的電阻器；入射光強，電阻減小，入射光弱，電阻增大。光敏電阻器一般用于光的測量、光的控制和光電轉換（將光的變化轉換為電的變化）。根據(jù)光敏電阻的光譜特性，可分為三種光敏電阻器：紫外光敏電阻器：對紫外線較靈敏，包括硫化鎘、硒化鎘光敏電阻器等，用于探測紫外線。紅外光敏電阻器：主要有硫化鉛、碲化鉛、硒化鉛。銻化銦等光敏電阻器，廣泛用于導彈制導、天文探測、非接觸測量、人體病變探測、紅外光譜，紅外通信等國防、科學研究和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中?？梢姽夤饷綦娮杵鳎喊ㄎ⒘蚧k、硒化鎘、碲化鎘、砷化鎵、硅、鍺、硫化鋅光敏電阻器等。主要用于各種光電控制系統(tǒng)，如光電自動開關門戶，航標燈、路燈和其他照明系統(tǒng)的自動亮滅，自動給水和自動停水裝置，機械上的自動保護裝置和“位置檢測器”，極薄零件的厚度檢測器，照相機自動曝光裝置，光電計數(shù)器，煙霧報警器，光電跟蹤系統(tǒng)等方面。通過特殊的生產(chǎn)工藝可以生產(chǎn)出對特定波長范圍光線更敏感的電阻,但是自然光、陽光的波長范圍太寬,所以一定會影響光敏電阻或者其它光敏器件的應用。光敏二極管也叫光電二極管。光敏二極管與半導體二極管在結構上是類似的,其管芯是一個具有光敏特征的PN結，具有單向?qū)щ娦?，因此工作時需加上反向電壓。無光照時,有很小的飽和反向漏電流,即暗電流，此時光敏二極管截止。當受到光照時,飽和反向漏電流大大增加，形成光電流,它隨入射光強度的變化而變化。當光線照射PN結時，可以使PN結中產(chǎn)生電子一空穴對，使少數(shù)載流子的密度增加。這些載流子在反向電壓下漂移，使反向電流增加。因此可以利用光照強弱來改變電路中的電流。光敏三極管和普通三極管相似，也有電流放大作用，只是它的集電極電流不只是受基極電路和電流控制，同時也受光輻射的控制。通?；鶚O不引出，但一些光敏三極管的基極有引出，用于溫度補償和附加控制等作用。當具有光敏特性的PN結受到光輻射時，形成光電流，由此產(chǎn)生的光生電流由基極進入發(fā)射極，從而在集電極回路中得到一個放大了相當于β倍的信號電流。不同材料制成的光敏三極管具有不同的光譜特性，與光敏二極管相比，具有很大的光電流放大作用，即很高的靈敏度。光敏二極管和光敏三極管是光電轉換半導體器件，與光敏電阻器相比具有靈敏度高、高頻性能好，可靠性好、體積小和使用方便等優(yōu)點。一般不用三極管代替二極管，前者為受控器件，后者為自控器件，相同功率下三極管比較貴所以，在者從PCB布線和電路布局乃至體積上，光敏二極管是比較有優(yōu)勢的。綜上所述，本設計的照度測量元件采用光敏二極管。3.2.2控制器控制器是硬件電路的核心部分，系統(tǒng)信號的采集、處理功能由控制器的性能決定?？刂破髦饕袉纹瑱C和可編程控制器。單片微型計算機簡稱單片機，是典型的嵌入式微控制器（MicrocontrollerUnit），常用英文字母的縮寫MCU表示單片機。目前單片機滲透到我們生活的各個領域，幾乎很難找到哪個領域沒有單片機的蹤跡。單片機廣泛應用于儀器儀表、家用電器、醫(yī)用設備、航空航天、專用設備的智能化管理及過程控制等領域。單片機又稱單片微控制器,它不是完成某一個邏輯功能的芯片,而是把一個計算機系統(tǒng)集成到一個芯片上。相當于一個微型的計算機。它的體積小、質(zhì)量輕、價格便宜、為學習、應用和開發(fā)提供了便利條件。單片機是靠程序運行的，并且可以修改。通過不同的程序?qū)崿F(xiàn)不同的功能，尤其是特殊的獨特的一些功能，這是別的器件需要費很大力氣才能做到的，有些則是花大力氣也很難做到的。因為單片機的通過你編寫的程序可以實現(xiàn)高智能，高效率，以及高可靠性！可編程控制器簡稱PC（英文全稱：ProgrammableController），是一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應用而設計的數(shù)字運算操作的電子裝置。它采用可以編制程序的存儲器，用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序運算、計時、計數(shù)和算術運算等操作的指令，并能通過數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程。PLC及其有關的外圍設備都應該按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個整體，易于擴展其功能的原則而設計。具有可靠性高，抗干擾能力強，硬件配套齊全，功能完善，適用性強，易學易用，容易改造，體積小，重量輕，能耗低等特點。單片機只是芯片，而PLC則是建立在若干芯片上的一個完整的系統(tǒng)。前者用途廣泛，價格低廉。后者專門用于工業(yè)控制，使用快捷，成功率高，可靠性好。基于本系統(tǒng)的具體設計，選用單片機。而單片機中，AT89系列單片機具有優(yōu)越的性能、成熟的技術及高可靠性和高性能價格比，是目前單片機應用的主流。AT89S51單片機是在8031的基礎上推出的增強型產(chǎn)品，并提高了芯片的集成度，因此在性能上大為提高，增加了多種片內(nèi)硬件功能，并擴展了功能單元的種類和數(shù)量。綜上分析，我們的控制器選用AT89S51型單片機。3.2.3顯示器的選擇通常，我們使用的顯示器主要有LED和LCD兩種，LCD（LifeCycleDesign）生命周期設計又稱生態(tài)設計，以降低產(chǎn)品生產(chǎn)和消費過程對環(huán)境的影響，使其與地球的承載能力想一致的設計，其特點主要是低壓微功耗、顯示信息量大、長壽命等，價格較昂貴。LED（LightEmittingDiode），發(fā)光二極管，是一種能夠?qū)㈦娔苻D化為可見光的固態(tài)的半導體器件，它可以直接把電轉化為光。LED的特點非常明顯，體積小、壽命長、光效高、無輻射與低功耗。一般LED工作時，加10mA足以使之正常工作，故電阻值為，Vo即為外加電阻的值，如+5V的電壓下可以使用500歐姆的電阻。顯示器主要有7段和“米”字段之分，有共陰極和共陽極兩種，顯示分為靜態(tài)顯示和動態(tài)顯示。靜態(tài)顯示是使需要顯示的字符的各字段連續(xù)通以電流，因而所顯示的字段連續(xù)發(fā)光。動態(tài)顯示是使所需要顯示的各字段斷續(xù)通以電流，因而其發(fā)光是不連續(xù)的。從本設計的具體情況下，用二位一體的LED顯示器較為合適。3.2.4.模數(shù)轉換器的選擇由于單片機所具有的許多獨特的優(yōu)點，尤其是面向控制的設計更使它特別適用于實時測控系統(tǒng)。但自然界中所測控的對象均是連續(xù)變化的物理量，欲用計算機處理，則需將其轉換成計算機能接受的數(shù)字量?；诒驹O計的具體要求，選用的模數(shù)轉換器為ADC0832。ADC0832是美國國家半導體公司生產(chǎn)的一種8位分辨率、雙通道A/D轉換芯片。由于它體積小，兼容性，性價比高而深受單片機愛好者及企業(yè)歡迎，其目前已經(jīng)有很高的普及率?！?位分辨率；·雙通道A/D轉換；·輸入輸出電平與TTL/CMOS相兼容；·5V電源供電時輸入電壓在0~5V之間；·工作頻率為250KHZ，轉換時間為32μS；·一般功耗僅為15mW；·8P、14P—DIP（雙列直插）、PICC多種封裝；·商用級芯片溫寬為，工業(yè)級芯片溫寬為；ADC0832的各引腳如下圖所示：圖3.2：ADC0832的各引腳圖芯片接口說明：·CS_片選使能，低電平芯片使能?！H0模擬輸入通道0，或作為IN+/-使用?！H1模擬輸入通道1，或作為IN+/-使用。·GND芯片參考0電位（地）。·DI數(shù)據(jù)信號輸入，選擇通道控制?！O數(shù)據(jù)信號輸出，轉換數(shù)據(jù)輸出?！LK芯片時鐘輸入?！cc/REF電源輸入及參考電壓輸入（復用）。ADC0832為8位分辨率A/D轉換芯片，其最高分辨可達256級，可以適應一般的模擬量轉換要求。其內(nèi)部電源輸入與參考電壓的復用，使得芯片的模擬電壓輸入在0~5V之間。芯片轉換時間僅為32μS，據(jù)有雙數(shù)據(jù)輸出可作為數(shù)據(jù)校驗，以減少數(shù)據(jù)誤差，轉換速度快且穩(wěn)定性能強。獨立的芯片使能輸入，使多器件掛接和處理器控制變的更加方便。通過DI數(shù)據(jù)輸入端，可以輕易的實現(xiàn)通道功能的選擇。當ADC0832要進行A/D轉換時，須先將CS使能端置于低電平并且保持低電平直到轉換完全結束。此時芯片開始轉換工作，同時由處理器向芯片時鐘輸入端CLK輸入時鐘脈沖，硬件設計使用DO作為轉換的數(shù)據(jù)輸出端，則使用DI端輸入通道功能選擇的數(shù)據(jù)信號。在第1個時鐘脈沖的下沉之前DI端必須是高電平，表示啟始信號。在第2、3個脈沖下沉之前DI端應輸入2位數(shù)據(jù)用于選擇通道功能。到第3個脈沖的下沉之后DI端的輸入電平就失去輸入作用，此后開始數(shù)據(jù)輸出DO進行轉換數(shù)據(jù)的讀取。從第4個脈沖下沉開始由DO端輸出轉換數(shù)據(jù)最高位DATA7，隨后每一個脈沖下沉DO端輸出下一位數(shù)據(jù)。直到第11個脈沖時發(fā)出最低位數(shù)據(jù)DATA0，一個字節(jié)的數(shù)據(jù)輸出完成。也正是從此位開始輸出下一個相反字節(jié)的數(shù)據(jù)，即從第11個字節(jié)的下沉輸出DATA0。隨后輸出8位數(shù)據(jù)，到第19個脈沖時數(shù)據(jù)輸出完成，也標志著一次A/D轉換的結束。最后將CS置高電平禁用芯片，直接將轉換后的數(shù)據(jù)進行處理就可以了。圖3.3：ADC0832的時序圖作為單通道模擬信號輸入時ADC0832的輸入電壓是0~5V且8位分辨率時的電壓精度為19.53mV。如果作為由IN+與IN-輸入的輸入時，可是將電壓值設定在某一個較大范圍之內(nèi)，從而提高轉換的寬度。3.3各電路模塊的硬件電路設計3.3.1主控制電路的設計AT89S51單片機的時鐘電路引腳XTAL1和XTAL2，為了產(chǎn)生時鐘信號，在AT89S51單片機內(nèi)部設置了一個反向放大器，XTAL1是片內(nèi)振蕩器反向放大器的輸入端，XTAL2是片內(nèi)振蕩器反向放大器的輸出端，也是內(nèi)部時鐘發(fā)生器的輸入端。當使用自激振蕩方式時，XTAL1和XTAL2外接石英晶振，使內(nèi)部振蕩器按照石英晶振的頻率振蕩，即產(chǎn)生時鐘信號。還可以使用外部信號源為其提供時鐘信號，此時XTAL1應接地，XTAL2接外部信號源。兩種方式下，內(nèi)部振蕩的方式比較穩(wěn)定，也易于實現(xiàn)。晶振頻率使用12M，再接上兩個30p的電容，即是一個較為典型的單片機內(nèi)部振蕩的外部電路。圖3.4：晶振電路AT89S51單片機的9號引腳RST/Vpd為復位/備用電源輸入端。復位功能：單片機上電后，在該引腳上出現(xiàn)兩個機器周期（24個振蕩周期）寬度以上的高電平，就會使單片機復位?？稍赗ST與Vcc之間接一10uF電容，如圖，當按鍵按下，電容充電，RST就會得到一個高電平，實現(xiàn)復位。圖3.5：復位電路3.3.2采集數(shù)據(jù)電路光電二極管的放大電路如圖，這是簡單的照度計電路，因為傳感器（光電二極管）的輸出電流較大，為5.5nA/1x，可采用通用FET輸入型運放，這里采用LF411CN運放。另外，為防止電燈的閃爍干擾，接入0.47uF電容。模數(shù)轉換采用ADC0832，將電壓信號轉換為數(shù)字信號。電路采用一個反比例放大器（LF411CN）將采集的電流信號轉為相應的電壓信號。輸出電壓Vout和光敏二極管的光電流Iin之間的關系為：Vout其中，Rf為R1和R2的和（Rf=R1標定好光敏二極管的輸出電流是每一百勒克斯為0.55μA，此時若運算放大器的反饋電阻取為180kΩ，那么就可以得到1mA/lx的靈敏度，對于靈敏度的分散性，可以用電位器R2進行調(diào)整。可得煤1x的光產(chǎn)生的光電流為：I=圖3.6：數(shù)據(jù)采集按（1）計算可得相應的輸出電壓為1mV。也就是說，每1x的光可以相應輸出1mV的電壓。3.3.3DA轉換電路AT89S51單片機的P2口是一個內(nèi)部帶上拉電阻的8位準雙向I/O端口。硬件電路中，P2.4接ADC0832的CS端作為片選信號，電壓信號從IN+輸入，D0作為數(shù)字信號輸出端，接P2.2到單片機中進行處理，CLR接P2.3，由其提供時鐘信號。圖3.7：模數(shù)轉換器的接口電路3.3.4顯示器控制電路圖3.8：顯示器控制電路AT89S51單片機的P0口是一個8位漏極開路型雙向I/O端口，能以吸收電流的方式驅(qū)動8個LS型的TTL負載。二位一體的數(shù)碼管，其中a-f接AT89S51單片機的P0口，低電平有效。3.3.5光源本設計針對一組LED的調(diào)光控制作為演示驗證，一組LED燈組由8只5mm高亮度LED燈珠組成，每只LED燈珠的壓降約20mA。圖3.9：燈源電路（1）自動調(diào)光自動調(diào)光控制，根據(jù)檢測到的照度值，能反映當前外部光的照度，根據(jù)程序的設定，能實行相對應的照度補償，照度最低的范圍內(nèi)，燈全亮，照度最大范圍內(nèi)時，燈則全滅，處于中間狀態(tài)時，則根據(jù)具體的照度，點亮不同數(shù)量的燈珠。照度顯示電壓值與亮燈個數(shù)對應表如下：表3.1：電壓與亮燈個數(shù)電壓范圍0~11~22~33~44~5點亮個數(shù)86420（2）手動調(diào)光手動調(diào)光控制時，數(shù)碼管同時也會顯示當前的照度，可根據(jù)具體的需求不同，把光調(diào)到合適的亮度值。實驗裝置設置了兩個自動調(diào)光的控制按鍵：增加鍵由P3.6控制，每按下增加鍵一次，燈珠點亮的數(shù)目就會增加一個，但當所有的燈珠都點亮后，再按下增加鍵，亮燈數(shù)目維持在八個；較少鍵由P3.7控制，每按下減少鍵一次，燈珠點亮的數(shù)目就會減少一個，當燈珠全滅后，再次按下減少鍵，燈珠熄滅的數(shù)目維持在零。4智能家居照明控制系統(tǒng)的軟件設計單片機目前的編程語言常見的有4種：匯編語言、C語言、PL\M和BASIC語言。單片機的C語言是一種編譯型程序設計語言，它兼顧了多種高級語言的特點，并具備匯編語言的功能。C語言具有功能豐富的庫函數(shù)，運算速度快，編譯效率高，有良好的可移植性，而且可以實現(xiàn)直接對系統(tǒng)硬件的控制。此外，C語言程序具有完整的程序模塊結構，從而為軟件開發(fā)中采用模塊化程序設計方法提供了有力的保障。基于以上分析和所學知識具體情況，本設計的軟件設計語言采用C語言設計。4.1設計的流程圖（1）主程序流程圖：工作方式工作方式開始讀取AD值數(shù)據(jù)轉換顯示光照度中斷的初始化讀取AD值數(shù)據(jù)轉換顯示光照度有按鍵按＋？亮燈數(shù)＋1結束初始化NY亮燈數(shù)－1有按鍵按－？亮燈數(shù)大于0？亮燈數(shù)＜8？YYYYNN圖4.1：主程序流程圖ADC0832讀入的數(shù)據(jù)轉換為十進制顯示voidconvdata(unsignedchari){ disbuf[0]=i/51;//個位disbuf[1]=(i%51)*10/51*2;//小數(shù)點后第一位}自動調(diào)光方式電壓與燈點亮的關系while(AUTO==0){dat=readadc();convdata(dat);display();switch(disbuf[0]){case0:num=0;break;case1:num=2;break;case2:num=4;break;case3:num=6;break;case4:num=8;break;default:num=0;break;}}（2）顯示子程序流程圖：開始開始0832讀入的數(shù)據(jù)轉化為電壓值0832讀入的數(shù)據(jù)轉化為電壓值數(shù)碼管掃描數(shù)碼管掃描顯示個位及小數(shù)點顯示個位及小數(shù)點顯示小數(shù)點后一位顯示小數(shù)點后一位結束結束圖4.2：顯示子程序圖5仿真、實驗與調(diào)試5.1仿真首先是軟件程序的仿真，根據(jù)實驗裝置所需要完成的功能，畫出流程圖，在此基礎上，寫好相關的程序語言，在軟件中運行無誤。其次是根據(jù)實驗的原理圖，在仿真軟件中畫出元件，把元件按照要求連接好，如圖：圖5.1：仿真總體圖把相應的程序?qū)脒\行，給AD轉換一個電壓信號，可以有如下的結果輸出：圖5.2：數(shù)碼管顯示圖5.3：自動調(diào)節(jié)的LED顯示以上仿真的結果表明，根據(jù)流程圖設計的程序和根據(jù)原理圖畫出的電路圖是可以實現(xiàn)實驗要求的功能的，可以進行模擬裝置的制作。實驗裝置用到一些諸如單片機、模數(shù)轉換器等器件的知識，需仔細了解實際器件的使用規(guī)范，才能確保相應的實驗裝置與仿真結果的一致性。5.2實驗模擬硬件的制作在對實驗各部分反復的思考和復習，對相關器件的使用規(guī)范進行了解后，進入到了實驗裝置的制作階段。本次實驗裝置包括照度采集、照度顯示、手動調(diào)光和手動自動轉換等部分，數(shù)據(jù)采集元件采用光敏二極管，接OP07放大后接到ADC0832進行模數(shù)轉換，數(shù)據(jù)送到單片機進行處理，然后用LED數(shù)碼管顯示照度。根據(jù)照度，LED光源自動調(diào)整到相應的光檔，實現(xiàn)照度補償，即自動調(diào)光的功能，自動調(diào)光設定為5檔調(diào)光。手動調(diào)節(jié)包括手動調(diào)亮和手動調(diào)暗，當處于手動調(diào)光狀態(tài)時，每按下調(diào)光鍵一次，光源亮度相應亮或暗一檔，實現(xiàn)8檔的調(diào)光功能。根據(jù)原理圖畫出PCB圖，制作出模擬實驗裝置。5.3硬件電路的調(diào)試首先檢查電路是否存在虛焊或短接、斷路的情況，確保裝置無誤后，先是下載簡單的程序檢查各器件是否正常，這個過程表明，數(shù)碼管顯示、按鍵調(diào)光、LED光源都是正常的，數(shù)碼管未經(jīng)放大，所以亮度較暗，但自動調(diào)光的功能基本上能實現(xiàn)。當下載功能程序到單片機后，發(fā)現(xiàn)自動調(diào)光功能不能實現(xiàn)，OP07無輸出，還可能的問題是ADC0832轉換的問題，也可能是程序問題，當從ADC0832輸入一個電壓信號時發(fā)現(xiàn)，裝置能模擬出自動調(diào)光的要求。給運放輸入一個信號后，運放的輸出端同樣能檢測到輸出，經(jīng)仔細的檢查分析，認為是光敏二極管損壞造成的，更換光敏二極管后，接上電源，當光照度很強時，燈光全滅，光照很弱時，燈光全亮，實驗器件基本達到實驗自動調(diào)光的要求。裝置的調(diào)試完成。6前景與展望傳統(tǒng)的一開一關的控制方式，制約了現(xiàn)代人快節(jié)奏的生活方式。隨著科技的發(fā)展和人民生活水平的提高，人們對家庭的照明系統(tǒng)提出了新的要求，除了要控制照明光源的發(fā)光時間、亮度，還要與家居子系統(tǒng)配合，對不同的應用場合營造相應的燈光場景，更要考慮管理智能化和操作簡單化以及靈活性來適應未來照明布局和控制方式變更等要求。一個優(yōu)秀的智能照明系統(tǒng)可以提升家庭環(huán)境的品質(zhì)，確保家庭生活的舒適和健康。所以，網(wǎng)絡開關代替?zhèn)鹘y(tǒng)開關，智能照明系統(tǒng)代替?zhèn)鹘y(tǒng)照明系統(tǒng)，是家居智能化過程中的必然一步。在家居生活中，智能化照明設備通過預設及儲存不同的燈光場景，來調(diào)節(jié)房間內(nèi)的燈光變化，迎合房間主人不同的需要。例如在客人探訪、聚會時，可能需要較明亮的燈光，而在欣賞古典音樂或輕音樂時，則用柔和的燈光;而要把客廳變?yōu)榧彝ビ霸河^看精彩影片時，燈光更需要調(diào)得暗淡，這一切，都可以安坐在沙發(fā)上從容操作，省卻以往費事費力逐一開燈關燈的麻煩。一鍵在手，夢幻燈光隨心創(chuàng)造。照明控制的智能化，使室內(nèi)所有燈可以按照預先設置的方式工作，這些預設的狀態(tài)會按設定的程序循環(huán)地工作。打個比方，當我們預設燈光在7點鐘打開(或者說按照到家的時間設置)，在7點以后你到家時，燈光系統(tǒng)就會自動進入你設置好的工作狀態(tài)，而且會根據(jù)不同的方式緩慢地調(diào)節(jié)屋內(nèi)的燈光。我們還可以通過編程，隨意改變各區(qū)域的光照度，以適應各種屋內(nèi)主題和主人心情的需要。重要的是，智能化照明系統(tǒng)還可以很好地利用自然光照明，根據(jù)天氣的不同而變化，調(diào)整照度到最合適的水平。智能照明系統(tǒng)使人們生活在最舒適的狀態(tài)，而與室內(nèi)面積無關。隨著智能照明系統(tǒng)在市場中的推廣，其越來越顯示出優(yōu)勢，在這樣的系統(tǒng)帶來各種各樣的功能的同時，還給主人更舒適的生活空間。謝詞首先要感謝我的指導老師羅奕老師的細心指導，在他的指導下我才能如期的完成我大學里的最后一次畢業(yè)設計。在課題的選題、開發(fā)、和修改過程中都傾注了導師的大量心血。尤其在論文的設計過程中，導師給予了大量的引導和建議。對我的論文順利進行起到了巨大的作用。同時，在做畢業(yè)設計的過程中，羅奕老師淵博的專業(yè)知識，嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度，精益求精的工作作風，誨人不倦的高尚師德，嚴以律己、寬以待人的崇高風范，樸實無華、平易近人的人格魅力對我影響深遠，讓我在學習知識的同時，在思想上也得到了很大的收獲，在此對老師表示衷心的感謝。同時，要感謝在做畢業(yè)設計過程中給予我?guī)椭耐瑢W們，一起翻找資料，一起討論問題的情景歷歷在目，感謝你們豐富的知識，更重要的是耐心的教導和幫助。參考文獻[1]謝自美.電子線路設計.實驗.測試[M].武漢：華中科技大學出版社，2003.[2]何立民.單片機應用技術選編1/2/3[M].北京：北京航空航天大學出版社，1992.[3]丁鎮(zhèn)生.傳感器及傳感技術應用[M].北京：電子工業(yè)出版社，1998.[4]中華人民共和國建設部.建筑照明設計標準GB50034-2004[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社,2004.[5]謝秀穎.電氣照明技術[M].北京：中國電力出版.2004[6]LeeSW,KoDY,HuhDYect.SimplifiedcontroltechniqueforLCDbacklightinvertersystemusingthemixeddimmingmethod[C].AppliedPowerElectronicsConferenceandExposition,2001.[7]WestTG.FluorescentLampDimmingProgressReport[J].IndustryandGeneralApplications,IEEETransactionson.1965,IGA-1(4):252-258[8]中國航空工業(yè)規(guī)劃設計研究院.工業(yè)與民用配電設計手冊[M].北京：水利電力出社，1994.[9]李秉操.單片機接口技術及其在工業(yè)控制中的應用[M],陜西：陜西電子編輯部，1993.[10]蘇鐵力，關振海，孫立紅等.傳感器及其接口技術[M],中國石化出版社.2000.[11]王兆安，黃俊.電力電子技術[M]，北京：機械工業(yè)出版社.2000[12]邱關源，羅先覺.電路[M]，北京：高等教育出版社.2007.[13]趙全利，肖興達.單片機原理及應用教程[M]，北京：機械工業(yè)出版社.2007.[14]康華光，陳大欽，張林.電子技術基礎[M]，北京：高等教育出版社.2005.[15]王幸之，種愛琴.AT89單片機原理與接口技術[M]，北京：北京航天航空大學出版社.2005[16]劉鯤，孫春亮.單片機C語言入門[M]，北京：人民郵電出版社.2008.附錄附錄1.電路圖及PCB圖圖1.照明系統(tǒng)電路原理圖圖2.照明系統(tǒng)PCB圖附錄2照明系統(tǒng)程序#ifndef__0832_H__#define__0832_H__#include<reg51.h>#include<intrins.h>sbitCLK=P3^0;sbitD0 =P3^1;sbitCS =P3^3;unsignedcharreadadc(void);//讀取電壓值#endif#include<reg51.h>#include<0832.h>#include<intrins.h>#defineucharunsignedchar#defineuintunsignedintuintnum;sbitKEY1=P3^6;sbitKEY2=P3^7;sbitS1=P2^7;sbitS2=P2^6;sbitAUTO=P3^4;uchardisbuf[]={0x00,0x00};ucharDIScode[]={0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90};uchardat;bitFLAG;//voiddelay5MS(void){ucharTcount=1000;while(Tcount--);}//voiddisplay(void){S1=1;S2=1;P0=DIScode[disbuf[0]]&0x7f;//顯示個位和小數(shù)點 delay5MS();S1=0;S1=1;S2=1;P0=DIScode[disbuf[1]];//顯示小數(shù)點后第一位 delay5MS();S2=0;}//voidco