客廳智能照明系統(tǒng)設計與實現(xiàn)

摘要緒論1.1課題研究的目的和意義在當今這個科技高速發(fā)展的社會里，人們希望獲得更加健康、舒適方便的生活。然而更舒適、更方便的生活就意味著更多的能源消耗。由于人類社會的整體進步、經(jīng)濟的提高，整個地球的資源已無法應對這種持續(xù)的巨大能源消耗，所以倡導節(jié)能低碳生活已經(jīng)成為全球趨勢。由于傳統(tǒng)照明光亮固定化，消耗功率大，一定程度上也造成了能源的大量浪費。由于現(xiàn)代人處于快節(jié)奏的生活模式，在家、在公司、在路上都能看到人們忙碌的身影，顯然傳統(tǒng)照明的一開一關方式限制了快節(jié)奏的生活，同時，隨著科技的快速發(fā)展，生活水平的不斷提高，人們對家庭照明系統(tǒng)也提出了更多新的需求，與傳統(tǒng)照明相比，智能照明不僅提供照明功能，而且還提供舒適、便捷、高品位的居住環(huán)境。此外，智能照明系統(tǒng)還具有智慧識別判斷功能，可根據(jù)當前周圍環(huán)境自動智能控制，并實現(xiàn)節(jié)能的效果。鑒于傳統(tǒng)照明系統(tǒng)的控制不便、節(jié)能不佳等缺點，本設計開發(fā)了一種基于Arduino處理器的客廳智能照明系統(tǒng)。系統(tǒng)中的智能LED燈通過定期采集室內(nèi)光線強度以及人員出入等信息，可實現(xiàn)燈光亮度根據(jù)室內(nèi)光線強度自適應地調(diào)節(jié)以及燈光自動開啟或關閉的智能控制等功能。其具有智能化控制、節(jié)能、安全高效、改善環(huán)境等優(yōu)點。隨著社會的進步，智能照明目前已經(jīng)有很大發(fā)展，很多產(chǎn)品已推向市場，為人們的工作和生活提供了便利。智能照明系統(tǒng)作為一項綜合技術，其結(jié)合了計算機網(wǎng)絡技術、無線通信技術、自動控制技術和傳感器技術，并且以飛快的速度滲透到各個專業(yè)領域。智能照明系統(tǒng)也是使照明走向綠色可持續(xù)發(fā)展的重要方向。智能照明是未來智能家居的重要組成部分，智能化也是所有電子產(chǎn)品發(fā)展的必然方向之一，發(fā)展前景十分樂觀。1.2國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀智能照明行業(yè)最早是從上世紀90年代進入了中國市場，但是，由于當時的市場環(huán)境不景氣、產(chǎn)品的價格過高以及消費者的消費意識和水平達不到等各方面的影響，在國內(nèi)一直沒有受到人們廣泛的關注。據(jù)調(diào)查，在當時國外的智能照明產(chǎn)品價格十分昂貴，在國內(nèi)，一些知名品牌的智能照明產(chǎn)品達到了500元左右，一些比較抵擋品牌的產(chǎn)品一般在300元左右。在一般雙層及以上別墅內(nèi)的全套智能照明系統(tǒng)只需要七八千，但是這樣的全套智能照明系統(tǒng)在國外也就相當于簡單的智能開關和插座的價格。在國內(nèi)，由于智能照明是一個興起行業(yè)，智能照明系統(tǒng)的推廣力度還需要大大加強。只有在一些高端場所或者是富裕家庭能夠偶爾看到智能照明相關的產(chǎn)品，而在大多數(shù)人們經(jīng)?；顒拥膱鏊鶇s不常見。進入21世紀后，隨著經(jīng)濟的發(fā)展、技術的提高，路創(chuàng)、飛利浦Dynalite等一些國際品牌進軍了中國市場，推動了國內(nèi)的智能照明行業(yè)的發(fā)展，使得國內(nèi)智能照明的廠家迅速發(fā)展，如海爾、瑞郎、索博等企業(yè)。隨著計算機網(wǎng)絡技術、無線通信等技術的發(fā)展，智能家居的概念被更多的商家所重視起來，受到社會的極大關注。通過技術的不斷成熟，目前市場上一些有代表性的產(chǎn)品已基本進入了實用、可靠和成熟階段。隨著經(jīng)濟的進一步發(fā)展，網(wǎng)絡技術、無線通信等技術與傳媒業(yè)的高度結(jié)合，使得智能照明行業(yè)得到了更好的宣傳。在不久的將來，智能照明系統(tǒng)將真正進入普通老百姓家里，讓更多家庭能夠體驗到智能照明系統(tǒng)帶來的舒適、健康方便的生活。

國內(nèi)對智能照明的相關需求保持強勁增長。根據(jù)相關數(shù)據(jù)顯示，到現(xiàn)在為止，中國“智慧城市”試點城市總數(shù)已達193個，在智能照明產(chǎn)品方面的需求每年就超過一千萬，據(jù)專家估計，未來幾年，智能照明系統(tǒng)將會徹底取代傳統(tǒng)照明系統(tǒng)。1.3論文主要工作本系統(tǒng)的設計主要是基于Arduino處理器，通過硬件的搭載以及相對應軟件的編程實現(xiàn)客廳智能照明系統(tǒng)的各項功能。本系統(tǒng)的硬件部分主要包括：LED模塊、Arduino處理器模塊、傳感器模塊和無線通信模塊。通過對室內(nèi)光強信息的檢測與分析，以及室內(nèi)是否有人活動，進行LED燈亮度的調(diào)節(jié)和LED燈的開啟和關閉。在硬件功能模塊的基礎上，軟件利用ArduinoMega2560的控制板進行編程控制。本論文的工作將從以下幾個方面展開：第一章：主要介紹了本次客廳智能照明系統(tǒng)研究的目的及意義，同時概括了客廳智能照明系統(tǒng)在國內(nèi)外的發(fā)展現(xiàn)狀以及發(fā)展前景。第二章：客廳智能照明系統(tǒng)的總體設計，通過對現(xiàn)在市場情況的調(diào)查分析與研究，分析了現(xiàn)有的傳統(tǒng)照明系統(tǒng)的優(yōu)點與缺點，設計出客廳智能照明系統(tǒng)的總體方案并且設計每個模塊所需要實現(xiàn)的功能。第三章：客廳智能導照明系統(tǒng)硬件開發(fā)與設計，將客廳智能照明所需硬件進行逐個分析，并且設計出方案，最終得出完整系統(tǒng)的開發(fā)方案。第四章：客廳智能照明系統(tǒng)軟件的開發(fā)與設計，環(huán)境編譯的介紹。第五章：客廳智能照明系統(tǒng)的調(diào)試與測試，實現(xiàn)各模塊功能。第六章：對本課題進行總結(jié)與展望。2系統(tǒng)總體方案設計本章在前期對目前市場的調(diào)查與分析的基礎上，通過對傳統(tǒng)照明缺陷的分析，對客廳智能照明系統(tǒng)進行總體方案設計。2.1系統(tǒng)總體方案據(jù)調(diào)查，傳統(tǒng)照明系統(tǒng)一般只能夠?qū)崿F(xiàn)單純的開、關操作，也有能調(diào)節(jié)亮度的照明設備，但這些都需要人為操作，極其不方便。而且室內(nèi)安裝的燈具越多，墻壁上的開關就越多，從而影響環(huán)境的整體美觀。另外，傳統(tǒng)照明通常采用的是紅外線遙控，光亮固定化無法自動調(diào)光，沒有護眼功能，沒有節(jié)能功能，消耗功率較大，能源浪費。相較于傳統(tǒng)照明，客廳智能照明系統(tǒng)在Arduino處理器的基礎上，通過硬件的搭載以及相對應軟件的編程實現(xiàn)智能照明系統(tǒng)的各項功能，有著很大的優(yōu)勢，例如在自動開關、自動調(diào)光、軟啟動等方面。所以本文“客廳智能照明系統(tǒng)”的設計主要分為兩個部分：軟件程序設計部分和硬件電路設計部分。其中，軟件程序設計部分由ArduinoIDE軟件編程開發(fā)完成；而硬件電路部分主要由四個模塊組合而成，分別是LED模塊、Arduino處理器模塊、傳感器模塊和無線通信模塊。根據(jù)“客廳智能照明系統(tǒng)”在軟硬件方面的需求，本方案決定采用光敏電阻傳感器模塊和人體紅外傳感器模塊作為傳感器模塊，與ArduinoMega2560開發(fā)板相連接。將光敏電阻傳感器和人體紅外傳感器放置在客廳內(nèi)，用于采集光照信息和有無人體活動信息，然后將兩個傳感器采集到的所有數(shù)據(jù)信息下載燒錄到Arduino處理器內(nèi)，Arduino處理器把所有信息進行分析和處理，當處理后的數(shù)據(jù)低于或高于最初所設定的閾值時，LED模塊會自動接收到Arduino處理器發(fā)送的相應指令，控制LED燈的開關和亮度，其中LED的開關使用了軟啟功能。Arduino處理器通過無線通信模塊連接中國移動物聯(lián)網(wǎng)平臺OneNet，利用EDP協(xié)議上傳光照數(shù)據(jù)，實現(xiàn)實時監(jiān)測?？蛷d智能照明系統(tǒng)模塊圖如圖2-1所示。圖2-1系統(tǒng)模塊圖2.2主程序設計客廳智能照明系統(tǒng)的主程序流程圖如圖2-2所示。首先將人體紅外傳感器、光敏電阻傳感器、LED燈和ESP8266無線通信模塊與Arduino開發(fā)板進行連接，檢查各個引腳與Arduino開發(fā)板連接準確無誤后，再將Arduino開發(fā)板的USB接口與計算機端的USB接口相連接，然后通過ArduinoIDE軟件燒錄程序，系統(tǒng)將開始進行初始化，初始化完畢，進入自動控制階段。具體流程如下：系統(tǒng)初始化，傳感器模塊、LED模塊、無線通信模塊、處理器模塊準備開始工作；光敏電阻傳感器采集周圍環(huán)境光線信息；人體紅外傳感器采集信息；根據(jù)兩個傳感器采集到的信息判斷感應范圍內(nèi)（2m）是否有人，周圍環(huán)境是否較暗或者黑暗。①如果兩個條件中任意一個不滿足或都不滿足，LED燈不亮，并且便通過無線通信模塊將光線數(shù)據(jù)發(fā)送到OneNet物聯(lián)網(wǎng)平臺；②如果兩個條件都滿足，LED燈開始軟啟，并且根據(jù)環(huán)境光線調(diào)節(jié)燈的亮度，若周圍環(huán)境光線較高，LED亮度下調(diào)；若周圍環(huán)境光線較低，LED亮度增加，并通過WiFi模塊將光線數(shù)據(jù)發(fā)送到OneNet物聯(lián)網(wǎng)平臺?；氐狡鹗键c繼續(xù)循環(huán)。圖2-2主程序流程圖2.3章節(jié)小結(jié)本章進行了客廳智能照明系統(tǒng)的總體設計，說明了客廳智能照明系統(tǒng)的總體設計方案，并根據(jù)方案設計了整體系統(tǒng)的模塊圖與流程圖。詳細介紹了本系統(tǒng)的實施流程。3系統(tǒng)硬件設計上一章對客廳智能照明系統(tǒng)的整體系統(tǒng)進行了設計說明，本章將進行系統(tǒng)各個硬件部分的設計與說明，包括LED模塊、Arduino處理器模塊、傳感器模塊和無線通信模塊。3.1處理器模塊Arduino通常用于開發(fā)一些各類設備的開發(fā)板，由于其是一款開源型電子開發(fā)平臺，所以十分方便、靈活且易于使用。Arduino主要包含兩個部分：硬件部分和軟件部分。硬件，即各種型號的Arduino開發(fā)板，目前有26種，最常用的三種型號為：ArduinoUnoR3、ArduinoMega2560和ArduinoNano。它用于電路連接；軟件，ArduinoIDE是Arduino的程序開發(fā)環(huán)境。用戶只需要在ArduinoIDE軟件中編寫程序，再通過編譯上傳，燒錄到Arduino開發(fā)板上即可，所寫的程序就會告訴Arduino開發(fā)板要做些什么，以此達到控制開發(fā)板的目的。Arduino處理器可以通過各種傳感器（例如光敏電阻傳感器，人體紅外傳感器）來感知外界環(huán)境信息，然后通過控制LED或者其他的設備來改變周圍的環(huán)境狀態(tài)。Arduino開發(fā)板的型號有很多，根據(jù)本系統(tǒng)的研究背景及其初步設計，選用ArduinoMega2560開發(fā)板。ArduinoMega2560開發(fā)板相較于其他型號的開發(fā)板，其內(nèi)存更大，外圍設備更多，所以適合本次的客廳智能照明系統(tǒng)。ArduinoMega2560開發(fā)板是基于ATmega2560的微控制板，它的特點是具有多達54路數(shù)字輸入/輸出端口（其中15個可以作為PWM輸出），特別適合需要大量IO接口的設計。處理器核心具有4路UART串行端口，16路模擬輸入端口，16MHz的晶振，一個USB連接口，一個電源接口，一個ICSP/ISP接口和一個復位按鈕。其電路板實物圖如圖3-1所示。簡單地用USB連接電腦就能使用。所有資源均支持板上的一個主控制板。ArduinoMega2560電路板主要參數(shù)如表3-1所示。圖3-1電路板實物圖圖中所標接口和器件分別為：①復位按鍵；②USB接口；③ATmega16U2芯片；④自復位保險絲；⑤DC2.1電源接口；⑥電源接口；⑦模擬輸入接口（0-16）；⑧ATmega2560芯片；⑨ICSP/ISP接口；⑩I2C接口；?54個輸入輸出（15個PW輸出）。表3-1ArduinoMega2560主要參數(shù)參數(shù)ArduinoMega2560工作電壓5V推薦輸入電壓范圍7-12V輸入電壓范圍6-20V數(shù)字輸入輸出口54模擬輸入輸出口16每個I/O口的輸出電流40mA3.3V管腳的輸出電流50mA內(nèi)存空間256KBSRAM8KBEEPROM4KB時鐘頻率16MHz3.2傳感器模塊3.2.1光敏電阻傳感器在本設計中，采用4線制的光敏電阻傳感器。光敏電阻傳感器的實物圖如圖3-2所示。光敏電阻模塊對環(huán)境光線非常敏感，由于它可以把周圍光線的強弱轉(zhuǎn)化成電阻值的大小的特性，所以本設計可以根據(jù)其特性來判斷周圍環(huán)境光線的強弱。圖3-2光敏電阻傳感器實物圖4線制光敏電阻傳感器的電路原理圖如圖3-3所示，工作電壓為3.3V-5V，有兩種輸出形式：DO，數(shù)字開關量輸出（0和1）；AO，模擬電壓輸出。光敏電阻模塊兩種輸出結(jié)果在客廳智能照明系統(tǒng)中代表的實際含義和作用為：當客廳內(nèi)周圍環(huán)境光線亮度數(shù)據(jù)低于程序中設定的閾值時，D0端輸出高電平；當客廳內(nèi)周圍環(huán)境光線亮度數(shù)據(jù)高于程序中設定的閾值時，D0端輸出低電平。其接線說明如表3-2所示。表3-2光敏電阻傳感器接線說明引腳接線說明VCC電源正極3.3-5VGND電源負極DOttl開關信號輸出AO模擬電壓輸出圖3-3光敏電阻傳感器的電路原理圖3.2.2紅外傳感器在本設計檢測人員出入狀態(tài)，采用的是紅外線傳感器。通過紅外線傳感器檢測一定范圍內(nèi)是否有人活動。當有人進入其感應范圍，輸入高電平，人離開感應范圍則自動延時關閉高電平，輸出低電平。日常生活中最常見的人體紅外檢測的裝置有很多，例如公共衛(wèi)生間的自動沖水裝置，人一旦離開自動沖水裝置的感應范圍，沖水系統(tǒng)就會自動沖水；還有一些公共場所的照明燈光感應裝置，在夜間，人一旦走進感應裝置的感應范圍內(nèi)，燈就會亮，人走燈滅；銀行大廳的感應門等裝置同樣也是在人體紅外傳感器的基礎上完成的，人靠近感應范圍，門就自動打開，人離開感應范圍，門就自動關閉。本設計中，采用的是HC-SR505小型人體紅外傳感器。HC-SR505是基于紅外技術的自動控制產(chǎn)品，具有高度的靈敏性和可靠性，通常用于智能設備中。HC-SR505人體紅外傳感器實物圖如圖3-4所示。其電路原理圖如圖3-5所示，主要技術參數(shù)見表3-3。圖3-4紅外傳感器實物圖3-5HC-SR505紅外傳感器電路原理圖表3-3HC-SR505人體紅外傳感器主要參數(shù)參數(shù)HC-SR505工作電壓DC4.5-20V靜態(tài)電流<60uA電平輸出高3.3V/低0V觸發(fā)方式可重復觸發(fā)(默認)延時時間默認8S+-30%感應角度<100度錐角感應距離3米以內(nèi)3.3LED模塊本客廳智能照明系統(tǒng)使用發(fā)光二極管作為照明設備，其實物圖如圖3-6所示。發(fā)光二極管是一種可以直接把電轉(zhuǎn)化為光的半導體器件，它的核心部分是一個半導體晶片。半導體晶片由兩部分組成，一部分是\t"/item/LED%E7%81%AF/_blank"P型半導體，另一部分是\t"/item/LED%E7%81%AF/_blank"N型半導體，它們之間就形成一個PN結(jié)。其原理圖如圖3-7所示。圖3-6發(fā)光二極管實物圖圖3-7發(fā)光二極管原理圖3.4無線通信模塊本設計采用的WiFi模塊是ESP8266無線通信模塊，其實物圖如圖3-8所示。屬于網(wǎng)絡層以上的設備，擁有MAC地址和IP地址，支持UDP和TCP。圖3-8ESP8266實物圖ESP8266引腳圖如圖3-9所示，引腳說明見表3-2所示。圖3-9ESP8266引腳圖表3-2ESP8266引腳說明引腳說明UTXD發(fā)送GND接地CH_PD高電平工作GPIO2電源GPIO16接收該模塊有三種工作模式，可根據(jù)使用情況來選擇：STA模式：ESP8266模塊通過路由器連接到互聯(lián)網(wǎng)，將ESP8266模塊當做一個客戶端來使用。STA模式原理圖如圖3-10所示。圖3-10STA模式原理圖AP模式：將ESP8266模塊當做網(wǎng)絡接入點，創(chuàng)建一個網(wǎng)絡，使周圍的PC機或者手機可以接入到網(wǎng)絡里，實現(xiàn)相互通信。在ESP8266模塊中也可以建立一個服務器，那么PC機的客戶端就可以與服務器端收發(fā)數(shù)據(jù)。如果在服務器端連接一個單片機，PC機就可以直接控制單片機。AP模式原理圖如圖3-11所示。圖3-11AP模式原理圖STA+AP模式：STA模式和AP模式的共存模式，能通過互聯(lián)網(wǎng)進行控制來實現(xiàn)互相切換的便捷操作。本設計使用的是STA模式，ESP8266基本用法是AT指令，AT指令是一種不需要具體編程的開發(fā)方式，直接使用電腦給模塊發(fā)送相應的指令就可以實現(xiàn)對它的控制。AT指令對應表見表3-3所示。表3-3AT指令對應表指令描述AT+CIPSTATUS獲得連接狀態(tài)AT+CIPSTART建立TCP連接AT+CIPSEND發(fā)送數(shù)據(jù)AT+CWMODE=？設置工作模式。1：station模式；2：ap模式；3：ap+station復位保存當前值AT+RST復位3.5章節(jié)小結(jié)本章進行了客廳智能照明系統(tǒng)的硬件設計，其中介紹了系統(tǒng)中使用的硬件模塊。主要介紹了由光敏電阻傳感器和紅外傳感器作為傳感器模塊，Arduino處理器作為處理器模塊，LED模塊以及ESP8266作為無線通信模塊的各模塊的功能及特點。4系統(tǒng)軟件設計在上一章客廳智能照明系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)基礎上，本章將通過自動控制模塊以及云數(shù)據(jù)上傳來進行客廳智能照明系統(tǒng)的軟件設計。4.1自動控制模塊本設計將光敏電阻傳感器和人體紅外傳感器放置在客廳內(nèi)，采集光照數(shù)據(jù)和有無人體活動數(shù)據(jù)。流程圖如圖4-1所示。首先系統(tǒng)初始化，各個模塊準備開始工作；接著光敏電阻傳感器和人體紅外傳感器采集信息，Arduino處理器讀取兩個傳感器所采集到的數(shù)據(jù)，根據(jù)數(shù)據(jù)判斷光線是否充足，室內(nèi)是否有人。若室內(nèi)有人，但光線充足，則LED不打開；若室內(nèi)沒有人，不論光線充足與否，LED仍然不打開；若室內(nèi)有人，光線較暗或者黑暗，LED開始軟啟功能，并且根據(jù)周圍環(huán)境光線的亮度調(diào)節(jié)LED的亮度。最后回到起始點繼續(xù)循環(huán)。圖4-1自動控制模塊流程圖4.2云端數(shù)據(jù)上傳模塊設計本設計用ESP8266作為無線通訊模塊，用于上傳數(shù)據(jù)到OneNet物聯(lián)網(wǎng)平臺實現(xiàn)實時監(jiān)測室內(nèi)環(huán)境光線的功能。云端數(shù)據(jù)上傳與控制的流程圖如圖4-2所示，首先初始化ESP8266模塊，依次執(zhí)行檢查ESP8266是否工作、設置工作模式為SAT模式、連接路由器、連接服務器的指令，然后光敏電阻傳感器采集數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)封裝成json格式，通過ESP8266發(fā)送數(shù)據(jù)到云端，最后回到起點繼續(xù)循環(huán)。圖4-2云端數(shù)據(jù)上傳與控制模塊流程圖4.3軟啟功能模塊設計軟啟功能流程圖如圖4-3所示。開啟燈光時，經(jīng)過50ms的延時，燈光會由暗逐漸變亮；關閉燈光時，經(jīng)過50ms的延時，燈光會由亮逐漸變暗。軟啟功能程序設計如下：圖4-3軟啟功能模塊流程圖intruanqi(intzdld,intnowld)//zdld指定亮度nowld現(xiàn)在亮度{inti=nowld;if(zdld>nowld){for(i=nowld;i<zdld;){analogWrite(caideng,i);i=i+5;delay(50);}}else{for(i=nowld;i>zdld;){analogWrite(caideng,i);i=i-5;delay(50);}}returni;}4.4編譯環(huán)境由于本系統(tǒng)是在ArduinoMega2560處理器上進行的，所以選用的軟件編譯環(huán)境是ArduinoIDE。ArduinoIDE和Arduino同樣是一款開源電子開發(fā)平臺，操作十分簡單。安裝界面如圖4-4所示。圖4-4ArduinoIDE安裝界面ArduinoIDE的操作界面如圖4-5所示。菜單欄：主要有五個菜單，分別是文件菜單、編輯菜單、項目菜單、工具菜單和幫助菜單。在工具菜單欄中可以查看串口監(jiān)視器。工具欄：編譯/驗證（Verify）、上傳（Upload）、新建（New）、打開（Open）、保存（Save）、最右邊的是串口監(jiān)視器（SerialMonitor）程序選項卡：在同一窗口中編寫多個程序時才會用到，一般很少使用。代碼編輯區(qū)：編輯代碼的區(qū)域信息提示區(qū)：將會顯示編譯或者上傳程序時出現(xiàn)的信息狀態(tài)欄：最左端顯示的數(shù)字代表代碼編輯區(qū)中光標所在的行數(shù)，最右端顯示的是當前的主控板型號和串口信息。圖4-5ArduinoIDE軟件操作界面在菜單欄中的工具菜單中可以選擇所需的開發(fā)板型號，以及端口。開發(fā)板選擇界面如圖4-6所示。選擇好端口和開發(fā)板型號，將USB連接口與電腦相連后就可以燒錄代碼，如圖4-7為代碼燒錄成功的界面。圖4-6開發(fā)板選擇界面圖4-7代碼燒錄成功界面4.5章節(jié)小結(jié)本章進行了客廳智能照明系統(tǒng)的軟件設計說明，主要介紹了客廳智能照明系統(tǒng)的自動控制模塊、云端數(shù)據(jù)上傳模塊和軟啟功能模塊的設計。通過自動控制模塊的流程圖和云端數(shù)據(jù)上傳模塊的流程圖說明了各個硬件模塊的工作流程，詳細說明了軟啟功能的代碼思路，還對Arduino軟件開發(fā)環(huán)境IDE進行了簡介說明。5系統(tǒng)功能測試為了測試客廳智能照明系統(tǒng)的整體功能是否能達到預期設計的效果，本章對所設計的客廳智能照明系統(tǒng)進行了模塊測試。因本系統(tǒng)涉及到的人體紅外傳感器部分在本文圖片中展示效果不明顯，所以本章主要針對光敏電阻傳感器以及WiFi無線通信模塊進行模塊測試與分析。5.1光敏電阻傳感器功能測試將光敏電阻傳感器和LED燈連接到Arduino開發(fā)板后，通過USB端口將其連接到計算機。打開ArduinoIDE刻錄程序以驅(qū)動光敏電阻傳感器收集周圍環(huán)境的照明信息。反應幾秒鐘后，系統(tǒng)開始工作，如圖5-1所示為系統(tǒng)在周圍環(huán)境變暗時，LED亮的實物圖，實際測試中LED亮度是由暗漸漸變亮。說明系統(tǒng)的光數(shù)據(jù)監(jiān)控功能正常。光敏電阻傳感器光敏電阻傳感器圖5-1光敏傳感器模塊測試圖5.2無線通信模塊功能測試將光敏電阻傳感器、人體紅外傳感器、LED燈和ESP8266模塊連接到Arduino開發(fā)板，然后通過USB端口連接到計算機，端口為COM3。打開ArduinoIDE燒錄程序，驅(qū)動光敏電阻傳感器采集周圍環(huán)境的亮度信息，人體紅外傳感器采集周圍有無人體活動信息，如圖5-2所示為串口監(jiān)測界面上的WiFi連接成功界面。經(jīng)過幾秒的反應時間后，打開OneNet網(wǎng)站，如圖5-3所示為OneNet網(wǎng)頁上顯示的采集到的周圍環(huán)境亮度數(shù)據(jù)監(jiān)測圖，通過測試說明系統(tǒng)光照的監(jiān)測與上傳功能正常。WiFi連接成功WiFi連接成功圖5-2串口監(jiān)測器界面實時監(jiān)控環(huán)境亮度數(shù)據(jù)實時監(jiān)控環(huán)境亮度數(shù)據(jù)圖5-3Onenet平臺光照數(shù)據(jù)監(jiān)測圖5.3系統(tǒng)調(diào)試經(jīng)過測試，在光線充足的客廳內(nèi)，當沒人時，LED不亮；當人走進室內(nèi)，由于客廳內(nèi)光線充足，LED仍然不亮；當拉上遮光窗簾時，由于客廳內(nèi)光線較暗，LED由暗漸漸變亮；當打開遮光窗簾時，LED由亮漸漸變暗。過程中OneNet網(wǎng)站一直在接收數(shù)據(jù)。如圖5-4所示為客廳智能照明系統(tǒng)的設計實物圖。LED人體紅外傳感器ESP8266模塊光敏電阻傳感器LED人體紅外傳感器ESP8266模塊光敏電阻傳感器圖5-4系統(tǒng)實物圖5.4章節(jié)小結(jié)本章是對基于ArduinoMega2560處理器的客廳智能照明系統(tǒng)的模塊測試與整體調(diào)試。通過調(diào)試，在各個模塊連接正確的情況下，各模塊都能夠正常工作，實現(xiàn)了控制LED亮滅、亮度調(diào)節(jié)的基本功能，還達到了室內(nèi)環(huán)境亮度實時監(jiān)測的目的。6總結(jié)與展望6.1總結(jié)本系統(tǒng)主要通過ArduinoMega2560開發(fā)板設計一個智能照明系統(tǒng)，實現(xiàn)一系列功能可以達到節(jié)能、智能化控制、實時監(jiān)測和保護眼睛等效果。主要完成的工作有：第一章闡述了智能照明系統(tǒng)在國內(nèi)外的現(xiàn)狀和發(fā)展前景，闡述了當今智能照明系統(tǒng)研究的主要發(fā)展方向。第二章通過對當前市場情況的調(diào)查研究，分析現(xiàn)有傳統(tǒng)照明系統(tǒng)的優(yōu)缺點，設計該智能照明系統(tǒng)的總體方案，并設計每個模塊需要實現(xiàn)的功能。第三章將智能照明系統(tǒng)所需硬件系統(tǒng)進行逐個分析。第四章根據(jù)硬件設計計劃，進行軟件開發(fā)和編程，以完成系統(tǒng)設計的最終計劃。第五章對本系統(tǒng)的調(diào)試與測試，實現(xiàn)各模塊功能。通過使用ArduinoMega2560開發(fā)板，從設計到實現(xiàn)的一系列過程已經(jīng)完成。從各個方面進行比較和選擇，為系統(tǒng)設計選擇最合適，最合理的傳感器，充分了解系統(tǒng)實施中使用的各種傳感器的設計原理，具體功能和各種參數(shù)。學習和使用ArduinoMega2560開發(fā)板的軟件編程環(huán)境ArduinoIDE。6.2展望21世紀，人類生活中的各種場景慢慢的都趨于智能化，大家都追求更加簡潔，方便，智能的生活環(huán)境，尤其是智能家居，具有很大的需求市場，所以研究客廳智能照明系統(tǒng)具有十分重要的意義。另外，本系統(tǒng)所設計的客廳智能照明系統(tǒng)，在專業(yè)智能照明系統(tǒng)細節(jié)方面還可以進一步提高，在后續(xù)研究中，可以在本系統(tǒng)的基礎上，添加更加復雜的算法，它的功能不再只是簡單地控制燈的開關或者是燈光的亮度，它可以利用算法預測人們的行動軌跡，預先打開人們可能前往方向的燈光，為了節(jié)約能源，燈光亮度會很低，當確定人已經(jīng)進入該區(qū)域后，燈光亮度會逐漸變亮，而其他房間的燈會自動熄滅，為人們提供了一個智能、便利、環(huán)保的照明環(huán)境。智能照明技術將得到越來越快的發(fā)展，在不久的將來，智能照明充分展示它的各種優(yōu)勢，并將不可避免地取代傳統(tǒng)照明。致謝至此，畢業(yè)論文的結(jié)束代表著我在大學四年的學習之路即將結(jié)束，但這并不意味著我人生的學習之路到此結(jié)束！回顧四年的大學生活，我非常感動，這些真實的經(jīng)歷成為我一生中最寶貴的記憶。在這里，我要特別感謝我的老師、同學和家人在我求學期間的無限支持和幫助。感謝我的指導老師xxx老師。在他的精心指導下我完成了本篇論文，石老師在前期的幫助讓我對“客廳智能照明”系統(tǒng)的設計有一個很清晰的思路，讓我知道如何順利的完成本次設計。后期老師在我的論文撰寫方面給了我很多建議，也發(fā)現(xiàn)了我的一些錯誤，讓我能夠及時改正。感謝至誠書院信息工程學院所有的老師們，在大學四年里的學習基礎對我來說非常重要，是你們讓我能夠靜下心來，在知識的海洋中吸取更多的營養(yǎng)。通過撰寫這篇論文，我可以更系統(tǒng)和更全面地學習本專業(yè)的理論知識，并且可以借鑒許多專家和學者的寶貴經(jīng)驗，這些寶貴經(jīng)驗對于我今后的工作和所服務的公司而言無疑是不可多得的寶貴財富。同時我也很感謝我親愛的同學們，我們不僅在學習中互相進步、互相關心，在生活中也互幫互助，讓我在校園生活中不止獲得了知識，也收獲了友情。最后，我要感謝我的家人，是你們在我十幾年學習和生活中的支持和鼓勵，使我成功完成了學業(yè)。我將在未來的生活中更加努力，不辜負大家的期望！

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