基于射频控制的智能照明系统设计.doc

摘要本文介绍了基于射频控制的智能照明系统的硬件及软件的设计。该设计利用了LED灯照明，白炽灯照明和单片机控制技术，采用AT89S51单片机作为系统的中央控制单元，PT2262/2272作为发射接收模块，由单片机程序控制，实现各种功能的整合。无论你在家庭的哪个位子都能自由控制各个房间灯的亮和灭；外出之前只要按一下遥控键就可以关上所有的灯；坐在客厅的沙发上就能够实现照明灯具的亮度和柔和度的美妙变化该照明系统还采用太阳能辅助供电，从而实现节能，环保和智能化，另外该系统留有扩展接口，很容易对系统进行升级。总之，一种全新的生活模式将呈现在您的眼前。关键词：LED照明，绿色环保，射频收发，调光控制，单片机控制RF-BasedIntelligentLightingSystemAbstractThisarticleintroducesaRF-BasedIntelligentLightingSystemshardwareandsoftwaresdesign.ThisdesignhasusestheLEDlampillumination,theincandescentlightingandthemonolithicintegratedcircuitcontroltechnology,usestheAT89S51monolithicintegratedcircuittobesystemscentralcontrolunit,thePT2262/2272launchreceivemodule.Itdependsthemonolithicintegratedcircuitprogrammedcontroltorealizeeachkindoffunctionsconformity.Whereveryouare,youcancontroleachcompartmentlampsshiningfreelyinfamilyandextinguish；Beforegoingout,pressingtheteleswitch,youcanshutoffallthelamps；Sittingonthesafa,youcanrealizetheilluminationlampsandlanternsbrightnessandthegentlenessinthelivingroom.Thewonderfulchanges.Thislightingsystemalsousesthesolarenergyauxiliarypowersupply,thusrealizestheenergyconservation,environmentalprotectionandintellectualization.Anymore,thissystemleavesleewaytheexpansionconnection,soitiseasytocarryonthepromotiontothesystem.Inbrief,onekindofbrand-newmodeoflifewillpresentbeforeyoureyes.Keywords：TheLEDillumination,Thegreenenvironmentalprotection,Radiofrequencyreceivinganddispatching,Thelightcontrol,T目录1绪论12智能照明的理论基础12.1LED的介绍12.1.1LED器件的应用基础22.1.2常见LED及其应用22.2白炽灯的介绍22.2.1白炽灯的应用基础22.2.2常见白炽灯及其应用33照明方案33.1灯光方案设计33.2电源模块选择33.3无线模块方案43.4主控模块方案43.5系统框图64系统硬件设计64.1灯型设计64.2电源设计94.2.1负载灯具电源设计94.2.2主控芯片供电电源设计104.3射频收发设计104.3.1发射模块104.3.2接收模块114.4单片机控制电路设计114.5太阳能方案设计124.5.1太阳能供电系统框图124.5.2太阳能电池板134.5.3蓄电池154.5.4太阳能供电控制电路165系统软件设计165.1无线控制框图175.2主程序控制流程176系统测试177结论18致谢18参考文献18附录1客厅整体图20附录2卧室白炽灯调光21附录3部分程序清单221绪论智能照明系统(IntelligentLightingSystem)是通过关键基础理论模型的研究，智能家居是以科技为平台，兼备建筑、自动化，智能化于一体的高效、舒适、安全、便利的居住环境。家居智能化技术起源于欧美，最具代表性的是无线射频技术，通过高频的无线射频通讯技术传输控制信号。因其安装方便、控制范围较大且控制可靠，容易而被人们广泛接受和应用。下面介绍一下智能照明的发展现状。“照明电气”被称为是人们生活中除了“吃、穿、住、用、行”之外的第六大基础需求。随着时代发展，人们的生活水平逐渐提高，消费能力逐渐加强，消费观念也有极大转变，传统的照明电气技术已经远远满足不了现代人的需要，对于照明的控制，人们希望使用更加便捷甚至是随心所欲，于是智能照明电气应运而生。随着智能照明电气概念的兴起，充满人性化与浪漫、温馨、高品味的智能家居照明情景的概念迅速引起人们的好奇与期盼，人们希望购买一套这样的智能照明电气系统，实现“人来灯亮，人走灯灭，随需应变，随时可变”的悠闲生活。然而，任何一件新事物的产生与发展都将拥有一段漫长而曲折的经历，“智能照明电气”概念从提出到实现并非产商们想像的那样简单。随着高科技和信息技术的广泛应用，安全、舒适、便利的生活环境已经不再是一个遥远的梦想。由于智能家居系统能够为人们提供更加轻松、有序、高效的现代生活环境，因此已经成为房地产商追逐的热点。在未来，没有智能家居系统的住宅将像今天不能上网的住宅那样不合潮流。相信不远的将来，智能家居一定会更好地造福人类。2智能照明的理论基础智能照明电气最终取代传统照明系统，乃大势所趋，是家居智能化进程中必然要走的一步。智能照明电气可以依靠无线技术来实现网络功能，无线技术不但可以免去布线的烦恼，而且可以方便的解决家庭设备的联网问题，因此，网络化的智能照明电气会令你的生活更丰富多彩。通过逻辑控制程序，就可以控制房里所有的灯开关并可调节亮度和柔和度，对家庭中的灯具进行集中控制。太阳能节能装置也是日后发展的方向。2.1LED的介绍LED发光二极管，是一种半导体固体发光器件，电光功率转换非常高，相同照明效果比传统光源节能80%以上。LED照明灯具在近期得到飞跃的发展，LED作为绿色环保的清洁光源得到广泛的认可。2.1.1LED器件的应用基础LED光源的技术日趋成熟，每瓦发光流明迅速增长，促使其逐年递减降价。以1WLED光源为例，2008年春的价格已是2006年春的价格三分之一，2009年春降至2006年的四分之一。LED灯具的高节能、长寿命、利环保的优越性能获得普遍的公认。与传统的路灯相比，该灯被称为第四代照明光源或绿色光源，具有节能、环保、寿命长、体积小等特点，使用寿命可达6万到10万小时，比传统光源寿命长10倍以上，并且在LED产生的光谱中不含紫外线、红外线等辐射，是典型的绿色照明光源。2.1.2常见LED及其应用图1草帽LED图2LED台灯2.2白炽灯的介绍白炽灯是将灯丝通电加热到白炽状态，利用热辐射发出可见光的电光源。自1879年，美国的爱迪生制成了碳化纤维（即碳丝）白炽灯以来，经人们对灯丝材料、灯丝结构、充填气体的不断改进，白炽灯的发光效率也相应提高。白炽灯的发展趋势主要是研制节能型灯泡。不同用途和要求的白炽灯，其结构和部件不尽相同。白炽灯的光效虽低，但光色和集光性能好，是产量最大，应用最广泛的电光源。2.2.1白炽灯的应用基础现代的钨丝白炽灯发光体是用金属钨拉制的灯丝，这种材料最可贵的特点是其熔点很高，即在高温下仍能保持固态。事实上，一只点亮的白炽灯的灯丝温度高达3000。正是由于炽热的灯丝产生了光辐射，才使电灯发出了明亮的光芒。白炽灯有一个其他大部分类型发光产品不具备的优点，即适合频繁启动的场合，并且很容易实现调光效果。2.2.2常见白炽灯及其应用图3各种白炽灯图4白炽灯矩阵3照明方案从前两节的论述中可以看出LED照明和白炽灯照明技术已经相当成熟。实现方案非常多。本文要设计的是家居LED客厅照明灯和白炽灯卧室照明，还有声光控的走道照明。根据室内的不同特殊环境，选择方案时就要考虑灯具尺寸、亮度、柔和度等的影响，以及室内电源的局限性，为了节约电能，采用太阳能电池供电，也不失为一种好的方法。3.1灯光方案设计根据论文的设计要求，本文提出了几种方案：（1）LED照明方案有很大的可行性，而且其系统的升级也比较方便，便于推广使用，适应现代化建设的发展需求。利用LED灯的组合实现发光形状，点亮数量的不同，还可以有颜色的不同组合（2）不同房间的要求采用不同灯具。白炽灯调光性能好，适合做卧室照明。采用PWM脉宽调制，通过软件设置不同的脉宽占空比，从而实现输出电压有效值的变化，反映出灯光亮度的变化，就是无级调光。（3）体现节能，我们在布置走道时可以采取声光控的方案。实现天黑后人来灯亮，人走灯灭，既节能又安全。3.2电源模块选择一般常见的稳压电源，有线性稳压电源，开关电源，还有稳压集成电路和比较实用的电容降压式稳压电源，它们各自的有缺点比较如下比较：（1）线性直流稳压电源是先将交流电经过变压器变压，再经过整流电路整流滤波得到未稳定的直流电压，要达到高精度的直流电压，必须经过电压反馈调整输出电压，可以达到很高的稳定度，波纹也很小。但是它的缺点是需要庞大而笨重的变压器，所需的滤波电容的体积和重量也相当大，而且电压反馈电路是工作在线性状态，调整管上有一定的电压降，在输出较大工作电流时，致使调整管的功耗太大，转换效率低，还要安装很大的散热片。（2）开关稳压电源具有性能稳定效率高的特点，但是它的成本过高，比较娇气，易损坏，功率做不大，而且有很大的干扰与噪音。针对开关电源运行噪声大这一缺点，若单独追求高频化其噪声也必将随着增大，而采用部分谐振转换电路技术，在理论上即可实现高频化又可降低噪声，但部分谐振转换技术的实际应用仍存在着技术问题，故仍需在这一领域开展大量的工作。（3）电容降压的工作原理利用电容在一定的交流信号频率下产生的容抗来限制最大工作电流。在电容器上并不产生功耗，因为如果电容是一个理想电容，则流过电容的电流为虚部电流，它所作的功为无