基于STM32的室内智能光控系统设计

室内智能光控系统设计摘要：在21世纪的今天，在经济的不断发展和人民的生活品质的不断提升下，“绿色健康生活”这一概念也逐渐成为了现代人的热点。与传统的家用产品相比，现在越来越多的家庭产品被“智能化”，“多功能”和“自动化”所取代，而智能化家庭的灯光就是一种很有代表性的产品。该设备可以高效、便捷的对室内灯光进行控制，无需每一次人工切换，并为节能减排、绿色生活提供了一套科学的管理体系。因此，我选择了一套智能化的室内照明控制系统作为我的学位论文。本系统采用STM32F103C8T6作为信号的采集与处理中心，并采用串行信道传输信号。有光敏传感器和声敏传感器，可以对现场环境中的信息进行实时的收集，然后再使用蓝牙将这些信息传送到另一块辅板上，这样就可以对这些信息作出准确的响应，还可以加上一个继电器来对窗帘的控制，从而可以更好地使用这些信息。从而便于使用者更科学、更有效地进行室内灯光的管理。关键词：智能室内照明；STM32；蓝牙IntelligentIndoorLightingControlSystemBasedonSTM32Abstract：Inthe21stcentury,withthecontinuousdevelopmentoftheeconomyandtheimprovementofpeople'squalityoflife,theconceptof"greenandhealthylife"hasgraduallybecomeahottopicformodernpeople.Comparedwithtraditionalhouseholdproducts,moreandmorehomeproductsarenowbeingreplacedby"intelligence","multifunctional",and"automation",andthelightingofintelligenthomesisaveryrepresentativeproduct.Thisdevicecanefficientlyandconvenientlycontrolindoorlightingwithouttheneedformanualswitching,andprovidesascientificmanagementsystemforenergyconservation,emissionreduction,andgreenliving.Therefore,Ihavechosenanintelligentindoorlightingcontrolsystemasmythesis.ThissystemusesSTM32F103C8T6asthesignalacquisitionandprocessingcenter,andusesserialchannelstotransmitsignals.Therearephotosensitivesensorsandacousticsensorsthatcancollectreal-timeinformationfromtheon-siteenvironment,andthenuseBluetoothtotransmitthisinformationtoanotherauxiliaryboard.Thisallowsforaccurateresponsetothisinformation,andarelaycanalsobeaddedtocontrolthewindowcurtain,allowingforbetteruseofthisinformation.Thisfacilitatesuserstomanageindoorlightingmorescientificallyandeffectively.Keywords:Intelligentindoorlighting;STM32;Bluetooth目录TOC\o"1-3"\h\u11057第１章绪论 绪论研究背景和意义背景分析近年来，随着人们环保意识的增强，室内环境监测逐渐成为一个热门话题。室内环境直接关系到人们的健康和生活质量，因此，人们越来越关注室内环境的质量。然而，目前市面上的室内环境监测仪器大多价格昂贵，不够普及。为了解决这一问题，越来越多的研究人员开始探索室内环境监测仪器的设计与制作。基于单片机的室内环境监测仪器由于其成本低廉、易于制作、灵活性强等优点，备受研究者青睐。然而，目前设计的室内环境监测仪器还存在一些问题，例如数据采集和传输不够稳定、数据处理和分析能力有限等。因此，本研究旨在设计一种基于单片机的室内环境监测系统，解决已有研究存在的问题。本研究将以实现信息采集和系统控制的单片机为核心，依靠GSM网实现与PC之间的通讯。PC利用收到的信息对室内环境进行分析和监测。本研究将采用先进的技术手段，结合实际应用场景，设计一种稳定、可靠的室内环境监测系统[1]。本研究的意义在于，设计一种低成本、易于制作、灵活性强的室内环境监测系统，能够普及到更多家庭和公共场所，为人们提供更加健康、舒适的室内环境。同时，本研究的设计方法和技术手段也为相关领域的研究提供了参考和借鉴。飞速发展的信息技术促进了社会的飞速发展，随着它的不断发展，智能数字调光技术已经逐步走向了成熟期，并凭借它的功能强大、操作方便、节能和可靠性高的优势，逐步取代了消耗大量能源的传统模拟调光技术，从而有效地吸引了市场消费者的关注。在我国，城市居民对城市居民的居住、居住和居住环境的改善都离不开城市居民的居住和居住环境的改善。当前，由于没有广泛地树立起节能意识，导致现有的用电量常常超过频率，因此，传统的手工式开关控制的照明系统已经不能适应社会发展的需要。鉴于此，项目拟以STM32为核心，从稳定性、能耗和性价比等方面出发，研发一套智能化的室内照明控制系统。本课题的研究意义开发出了一套智能的室内灯光控制系统，让人们能够对室内灯光的环境进行科学的管理，从而大大缩短了他们的管理时间，从而提升了他们处理其他事情的效率。尤其是：1)改善了对灯光的有效的监控和管理，降低了灯光的维修费用。2)绿色环境，节省能源，大大提升了人们的生存水平，也与我国倡导的“低碳”的理念不谋而合。3)能使灯管使用年限增加，使用寿命增加，同时能节约很多灯管，不仅能降低生产费用，还能减轻手动换灯管的劳力。4)如果是绿色的，那么绿色的环境将会给我们的工作和生活环境，让我们的生活品质得到提升，创造一个美丽的、温馨的环境，对我们的身体和精神都有好处，也能让我们的工作效率更高。课题研究内容和方法研究内容该项目打算使用STM32研发板，以光、声两种敏感传感器为结点进行数据收集，并利用串行通讯将收集到的信息传输给LED灯组及继电器来模仿窗帘的控制，当LED灯组发生问题时会报警；此外，还有一种模式，即手动选择时间模式，通过人工设置LED灯的开关时间去控制室内照明，其中STM32作为主控对各个模块进行监测及控制[2]。本项目所需仪器包括：STM32开发板，液晶显示屏，LED灯，继电器，蜂鸣器，光敏传感器，声波传感器等。本文研究的是基于单片机的室内环境监测仪的设计。室内环境监测仪是一种能够对室内环境参数进行监测和分析的设备，广泛应用于住宅、办公室、医疗机构等各种场所。本文研究工作主要有以下几部分：(1)设计基于单片机的室内环境监测仪硬件系统，包括单片机控制电路、传感器接口电路和数据采集电路等。(2)设计室内环境参数的监测与分析算法，包括室内温度、湿度、气压和可燃气体浓度等参数的采集、计算和分析。(3)进行实验验证，测试室内环境监测仪采集的数据准确性和稳定性，并对比不同环境下的数据差异。(4)分析室内环境监测仪在实际应用中的前景和展望，并提出相应的建议和改进方案。研究方法首先，为了完成这个研究项目，我们要使用STM32开发平台来进行照明的自动化，我们要使用光敏性和声敏性两种传感器来进行控制，并将他们所获得的信息进行采集。其次，该限制值（光度和音量）需要提前设定；第三，如果周围的光线、声响等条件满足一定条件，灯光的亮度、亮度、亮度都会被自动调节，并且可以调节窗帘的开启、关闭；使用者可自行设定LED灯泡开启或关闭的时刻；最后，还需要对系统是否会发生故障进行分析，接着，本次系统模拟了在发生故障时，蜂鸣器会发出警响，在切断LED灯的电压时，蜂鸣器报警。国内外研究现状当前，针对一些公司没有充足的室内照明系统的发展，又增加了其他方面的资源。例如，根据校园对于光照强度的要求不同，比如室内绿化布置的不同，有些室内的阴雨面积都比较大，以至于在不同的教室，有些室内灯光不可能调得恰到好处。目前的室内照明主要集中在室内，而且还存在一些不可控因素，如灯具照明角度的不正确、过长、过短、安装力度的影响等，这些因素都会对室内智能光控系统的智能灯光的可靠性造成影响。如何利用光控制技术提高室内智能照明的系统，还有待提高。室内照明的智能化将是很有必要的，室内照明的智能化不仅能节省灯具的成本，还能使灯具更加智能化，其次，能够有效的节约成本，还能让灯光在合理的时间和合适的环境中工作。当前社会科学技术发展迅速，研究人员对于室内智能光控系统的研究也就更加多了。但是从目前的情况来看，室内的智能光控系统存在很多问题，如环境的温度、光线不灵敏、只能靠人工进行控制、成本过高以及无法进行及时的协调控制等。因此，研究如何克服这些问题，成为了一个具有性价比的研究课题。而在当今的物联网技术中，智能光控系统可以通过互联网对室内光照进行监控，这个智能化的系统能够根据室内的光线的强弱来控制室内的温度、照度等，大降低了室内的能源损耗，更加有效的解决了室内的安全问题，是符合现在社会发展潮流的，是符合时代潮流的。针对目前的研究现状，虽然已经有很多研究成果，但是大多都是针对室内的情况进行研究，对于智能光控系统来说，设计这一部分需要考虑的因素更多，比如照明的照度、遮光的强弱、各种人体的数量、人体对于这些因素的判断等。本设计通过对单片机程序的学习研究，最终确定了一种基于单片机的室内智能光控系统，它可以根据室内光环境进行智能调整，实现室内控制。光控(LightDetection)就是传统意义上的普通住宅灯具，通常有电动，低压，超高压，低俗，寿命长的玻璃等，在许多传统的室内设计中，都采用了这种设计。现代社会人们的生活方式，对于光的需求量大，能源短缺等一系列问题层出不穷，因此开发一套智能室内灯光控制系统是势在必行的。室内灯光控制系统是针对传统灯光控制系统的不足，设计的一套对灯光进行合理的管理系统，这个系统通过室内灯光的参数，进行灯光的自动控制，再通过室内灯光控制器的指令来实现对灯光的智能控制，从而达到人们对于灯光智能控制的目的。随着近几年来国内计算机科学技术的发展，由于国内外高校的数量和形式的不同，对室内灯光控制系统的要求也不同，传统的控制方式是手动控制，智能控制方法和自动控制方法可以结合在一起，结合起来使用，而现在开发的室内灯光控制系统，也可以一起运用到灯光照明系统中。室内灯光控制系统是依据室内控制系统的参数来进行控制的[3]。室内环境监测仪的设计硬件设计在室内环境监测仪的设计中，硬件设计是不可或缺的部分。本节将详细介绍室内环境监测仪的硬件设计方案。首先，室内环境监测仪的硬件系统主要分为三大部分，包括传感器采集模块、显示模块以及控制模块。其中，传感器采集模块主要负责采集室内环境数据，如温度、湿度、气压等；显示模块负责将采集到的数据实时显示在液晶屏幕上；控制模块则是整个系统的控制中心，负责调用传感器采集模块和显示模块的API，控制数据的采集和显示等。接着，我们详细介绍一下传感器采集模块的具体设计。室内环境监测仪采用多种传感器来采集不同的数据，包括温湿度传感器、气压传感器等。将传感器所采集到的数据通过模拟信号传递到数据采集芯片上，再由数据采集芯片将数据数字化，处理后再交由控制模块进行数据的处理和显示。最后，我们来介绍一下本室内环境监测仪的优势。相比于传统的室内环境监测仪，本设计采用了单片机控制和多传感器联合采集的技术方案，使得数据采集更加准确、灵敏，在数据显示方面也更加清晰直观。同时，本设计的硬件成本也相对较低，具有一定的廉价优势。因此，在室内环境监测仪的硬件设计方案中，我们采用了多传感器联合采集和单片机控制的技术方案，实现了数据采集的准确性和廉价性。在接下来的章节中，我们将详细介绍本设计的软件部分[4]。软件设计在室内环境监测仪的设计中，软件设计是十分重要的环节。本文采用C语言编程语言，通过单片机控制系统来获取环境监测仪所测得的数据并进行处理。具体而言，本文设计了室内环境监测仪数据采集模块和数据处理模块，两个模块共同实现了对室内环境各项参数的实时监测和处理。室内环境监测仪数据采集模块主要实现了对室内环境各项参数的数据采集功能。该模块利用单片机的模拟转换模块将模拟数据转为数字信号，然后通过程序对数字信号进行处理，获取各项环境参数的实时数据。具体而言，本文设计了温度、湿度、CO2浓度等多个环境参数的数据采集模块。其中，CO2浓度的数据采集模块采用了NDIR红外气体传感器，该传感器具有高浓度下的稳定性和高精度的特点，可以实现对CO2浓度的准确监测。室内环境监测仪数据处理模块主要对数据进行处理，并将处理后的数据显示在室内环境监测仪的显示屏上。本文采用了LCD显示屏来显示室内环境各项参数的实时值，用户可以通过LCD显示屏方便地获取各项环境参数的数据。此外，本文还设计了数据处理模块，将所采集的数据以图表的形式展示，便于用户对数据进行分析和比较。同时，本文采用了定时器中断技术，实现了对数据的周期性采集和处理，确保所测得的数据具有高度的准确性和实时性。总之，本文针对室内环境监测仪设计出了硬件和软件两个模块，其中，软件设计模块是实现室内环境监测仪功能的关键之一。通过对软件设计的详细描述和分析，本文系统地介绍了室内环境监测仪的数据采集和处理技术，为读者深入了解和学习室内环境监测仪的设计奠定了基础[5]。设计任务的要求与方案室内照明系统的功能室内照明系统主要实现以下功能:(1)实时的检测室内的光线变化，在室内无人时自动开启照明系统，能有效避免这种情况的发生，同时也对灯光的亮度进行调节。(2)当室内的人数超过设定值时，能够通过灯的亮灭来调节室内灯光的亮度，进而来达到节能的目的。(3)室内灯光能够自动调节室内的光照强度，光照过强或者过低都会导致室内照明系统的性能降低。(4)室内光线是完全关闭或关闭，如果有特殊情况需要时能够开启室内照明系统。随着市场经济的发展，企业为了能够得到消费者的满意，室内照明系统的好坏，很大程度上决定着公司的经营效率和销量。室内智能照明系统的工作原理是:在有物体遮挡物的条件下，对物体进行闭合，进而通过系统来控制灯的亮灭，达到减少灯的熄灭效果。室内照明系统的目的就是为了有效的节省灯，因为灯的熄灭是不能立即关闭的，灯的亮度要比灯亮得高，才能引起消费者的注意。整个室内灯光系统的功能是:可以通过光敏电阻来实现室内的光线强度的检测，并将检测到的信号传给单片机，单片机在这个过程中，判断其中的某一个光强度和当时的阻值，如果光强度比较低，则需要发出警报声，以提示用户。并且要设计每个LED的亮灭情况，并且要设置亮灯时间，用户可以通过打开LED的时间和关闭LED的时间来设定灯的亮灭，这样可以为用户提供更好的服务[6]。灯光控制系统的功能(1)通过手机LED显示屏来进行室内灯光的自动控制;(2)通过LED显示屏可以显示当前的光照强度以及实时光照强度，通过手机LED显示屏的LED灯进行控制;(3)通过手机LED显示屏可以显示当前室内灯光的开启和关闭情况，通过手机LED显示屏的LED灯进行控制;(4)通过手机LED灯进行室内灯光的远程控制;对于灯光控制系统的基本功能都可以在室内中实现，首先利用了红外传感器来检测室内的光线变化，当检测到的光线值超过设定值时，通过LM393电压比较器将信号转化为低电平，经LM393电压比较器后，输入到单片机的P3.6引脚上，进而单片机可以识别到当前环境的光线值，单片机就会控制灯的亮灭，当灯没有亮灯的时候，单片机就不会控制灯的亮灭。我们经常使用的灯光控制系统包括两个部分，一个是主动开灯系统，另一个是自动开灯系统。当然，作为本设计的灯光控制系统，还必须具备以下的功能:1、感应人的存在:当人走进灯光时，它对于光线非常敏感，它必须能够感应到人，并且它可以根据人的光强来自动调整光线的强弱。2、自动开关:当有人走进灯光时，它能够感应到人，并且自动开启室内照明。3、自动调节亮度:室内光线的变化与人的光强有关，因此，我们必须能够根据人的光强来调节室内光照。本次设计的灯光控制系统可分为两部分，一部分是室内光控系统，另一部分是自动开灯系统，他们分别与单片机的几个端口连接，当系统出现故障时，整个系统将自动将灯光打开，同时在LCD上显示光强[7]。灯光控制系统的原理光强的控制方法与一般的灯光控制方法有很大的不同，因为光控电路本身可能带有自动调光的功能，但因为室内灯光的照度会受到其他光源的干扰，从而产生了不准确的光强，但不一样的光信号，甚至在不同的环境中也会出现差异，所以光控系统的原理也不相同。光控电路的核心是光控电路，核心控制电路对光线进行控制，从而控制室内环境中的一些灯或者其他需要灯光的场所。主要通过了以下几种方式:第一种是通过控制电路对灯的状态进行切换，实现室内的亮暗;第二种是通过控制电路对灯的亮度进行控制，实现室内的亮暗;第三种是通过控制电路对灯的温度进行控制，实现室内的亮暗;第四种是通过控制电路对灯的亮度进行控制，实现室内的亮暗。该系统采用的是红外热释电传感器的检测方式，这种方式具有安装量小、安装便捷等优点，并且，红外传感器也有能耗低、体积小的缺点，但这种传感器在一些比较恶劣的环境中具有的比较小，很难运用到实际中，而且红外传感器在此方面做得比较困难，所以有时候需要特殊的材料来辅助，这就需要增加这种方面的支出成本，从而间接影响了室内的环境光控制系统的效果。所以我们这里使用的是光控电路中的热释电红外传感器来实现室内的光控。在室内自动灯光控制系统中，主要依靠人走动的光线强弱和红外光的强弱来达到控制灯光的目的。通过合理的设计实现，可以降低人工成本，使灯光功能更加完善，更加容易实现[8]。室内环境参数的监测与分析温度监测与分析温度是室内环境中最基本的参数之一，对于室内环境的舒适性和健康影响极大。为了监测室内温度，我们在本设计中采用了数字温度传感器。该传感器在工作时，可以实时地将实际温度值转换为数字信号输出，以便于我们进行计算和分析。我们选用DS18B20数字温度传感器，其精度高、体积小、响应速度快、价格低廉，非常适合在本应用中使用。在实验中，我们将该传感器安装在每个监测点处，通过单片机对传感器进行采集并处理，再将采集到的数据上传至云端进行存储和分析。为了减小采集误差，我们采用传感器的平均值作为监测值。通过数据的分析，我们可以得到室内不同位置的平均温度值，进一步的分析可以得到室内的温度分布情况和变化趋势。为了增强系统的实时性和准确性，我们还通过对比传感器采集的实际值和设定阈值进行报警和自动控制，保证室内环境参数的稳定和舒适性。总之，本设计中采用DS18B20数字温度传感器进行室内温度的监测与分析，通过单片机对采集到的数据进行处理和分析，可以得到室内不同位置的平均温度值，以及温度分布情况和变化趋势，为后续的环境调节提供依据[9]。湿度监测与分析湿度是室内环境中一个非常重要的参数，对于人们的生活和健康有着至关重要的影响。因此，针对室内湿度的监测与分析，显得格外重要。在该设计中，我们采用了一种先进的湿度传感器来监测室内湿度变化。该传感器能够精确地测量室内湿度，并能够快速地反应到单片机上，从而实现湿度数据的采集和分析。在实际的湿度监测过程中，我们需要注意一些问题。首先，应该选择一个合适的位置来安放湿度传感器，避免在潮湿或者干燥的地方安装。其次，在测量之前，应保持环境相对稳定，避免受到其他因素的影响，如温度和光照强度等。最后，为了保证数据的准确性，我们应该定期校准湿度传感器，并及时更换损坏的传感器。通过对湿度数据进行分析，我们可以了解室内湿度的波动情况，并可以采取一些措施来改善室内环境，如开窗通风、使用加湿器等。同时，我们也可以对得到的湿度数据进行处理，比如将其与温度数据进行对比分析，以进一步了解室内环境的状态。综上所述，湿度监测与分析是室内环境监测仪中一个非常重要的部分，通过正确地采集、分析和处理湿度数据，我们能够从多个角度了解室内湿度的变化情况，并可以在实际的生活中采取相应的措施来提高室内环境的质量[10]。光照强度监测与分析光照强度是指单位面积内所接受到的光辐射的大小，通常以勒克斯（Lux）为单位进行计量。室内光照对人们工作和生活都有着极为重要的影响，例如过低的光照强度容易引起眼部疲劳和压抑情绪，过高的光照强度则可能导致视力下降和头痛等不良反应。为了实现对室内光照强度的精确监测，我们采用了一种基于光敏二极管的光照传感器。该传感器可以转换光辐射强度为相应的电信号输出，再经过放大电路和滤波电路处理后，进一步转换为数字信号，以供单片机进行处理。同时，我们还在传感器埋置处设置了一个小型遮挡物，用于消除外界干扰。在数据处理方面，我们采用了符合国际标准的线性比例关系方法。具体来说，我们先将传感器输出的模拟信号转化为数字信号，再与已知光照强度下的信号数值进行比对，并通过简单的线性回归分析得出相应的光照强度值。最终，我们在液晶显示屏上展示出实时的光照强度数值，并在超过设定阈值时触发报警系统以提示用户。综上所述，本章节中我们详细介绍了室内环境参数的监测与分析内容，其中包括温度、湿度和光照强度三个方面。我们通过采用基于单片机的室内环境监测仪，可以对这些参数进行精确的监测和分析，以便更好地维护和改进室内环境质量，保障我们的健康和舒适度[11]。系统分析系统总体设计该系统的整体设计分为两个大模块，一个是硬件设计，另一个是软件设计。该系统的硬件电路由STM32F103C8T6、光、声、串口、蜂鸣器、继电器等构成。在软件方面，它包括了STM32的初始化设定、数据的收集和传输、接收以及LCD屏幕的显示。其中，STM32主要是利用串口通信，从光敏传感器和声音传感器上对数据进行采集，并将数据从主板上用蓝牙传输到辅板上，进而实现以目前环境的明暗程度和声音值为基础，用在辅板上的灯和继电器模拟窗帘的灯进行显示，这样可以更好、更科学地对室内照明灯进行管理。其次，还可以由管理者手工设定房间灯光的开启和关闭的时刻。该系统的总体结构见附图4-1[12]。图4-1系统整体架构图系统需求分析智能室内照明使用现状随着互联网和通信技术的进步，华为和小米等大型公司纷纷推出了“数字家庭”的理念，并推出了一批“数字家庭”的新产品。数字家居是一种将人类通讯、网络、建材、安放、家居等行业融合在一起的智能化产品，它深受各个行业的欢迎，而智能照明是数字家居的一种，它也越来越被公司所关注。目前，智能照明产品已经在全国各地进行了大量的测试，它具有照明效率高、电力损耗极低、操作简单方便、管理简单方便等特点，这不仅为人民的生活提供了方便，而且还可以更好地满足社会发展的现实需要，极大地减少了人力成本和财力资源。当前，智慧照明的市场尚处在发展初期，消费的空间相对狭小，大部分的消费者对于这一新的技术还在观望中。但是，从各种的社会迹象来进行全面的分析，可以发现通讯技术、网络技术的不断发展，人们的生活质量的不断提升，以及媒介业的快速发展和高度的融合，都将促使更多的消费者去购买和使用智能灯光系统产品[13]。用户需求分析在智能化的室内灯光管理中，对使用者的要求进行了以下的分析。(1)照明调节：灯光的亮度随周围的亮度而变化。(2)声控：可按照目前声量的数值，对灯泡进行光控。(3)警告：在灯发生故障时，蜂鸣器可以通过声音来提醒使用者。(4)人工设定：除自动方式外，还需人工设定灯光切换的时刻。(5)节约了大量的人力和物资，方便了企业的经营和经营。所以，该系统要实现的主要功能应该是：光敏传感器和声音传感器的数据采集，模数转换的处理，故障报警，按键设定。为达到上述目的，对本次系统设计进行了初步的确认，将使用STM32F103C8T6单片机，将其用作主要的控制核心，从而完成用户需求分析的基本功能[14]。可行性分析经济可行性分析在当代社会发展中，尤其是在2020年我国全面建成小康社会的背景下，人民的生活水平逐步提高，消费能力大大增强，而且，在该系统中，还使用了单片机和一些传感器模块，所选择的模块成本较低，所实现的功能能够帮助人们更好地对室内照明的状况进行管理。另外，国家还提倡并鼓励企业对智能照明技术行业进行投资，这就导致了许多中小型企业的繁荣发展，在国家经济的帮助下，将智能照明技术投放到市场，并将其推广到千家万户，这就让智能照明技术的发展市场前景朝着更加美好的方向发展。将廉价的组件应用于实用的产品，达到最佳的经济效益，让每个家庭都能负担和享受。技术可行性分析以STM32F103C8T6为芯片所设计的智能室内照明系统，对室内的灯光状况进行高效、节约、便捷的控制。采用光敏传感器和声音传感器进行数据的采集，将采集到的数据传送到STM32开发板上，将目前环境的模拟量以电流的形式输出，并通过蓝牙的方法将主板输出的电流信号变为可以与单片机正常输入输出的电平。这样可以更好地进行控制，同时，这两个仪器的设计也很简单，程序设计也很简单，技术要求也不高。不需要任何的人力物力。综上所述，本人觉得以STM32F103C8T6开发板为核心，以光敏传感器，声敏传感器为采集数据，设计出智能室内照明系统是可行的[15]。社会环境可行性分析电网是一国经济发展的生命线，对一国的生产和人民群众的生产和生产都起着举足轻重的作用。虽然，我国始终在大力发展电力事业，大力建设水电、火电等传统电厂，研发利用核能、风能、太阳能、潮汐能等新型能源，竭尽所能地保证社会生产发展的需要，但从当前国家的实际情况来看，我国的电力能源只是处在能够自给自足的状态，电能资源浪费和耗损的问题仍然比较突出。因此，本文所设计的智能室内灯光系统，就是为了很好地解决这一点，达到“人走灯灭”的目的，最大限度地降低了能量的消耗。并且现在我们的国家提倡的是绿色和健康的生活，因此，本项目所设计的智能室内照明系统与我们的国家所提倡的绿色生活是相吻合的。总之，无论从经济、技术、还是社会、还是从其他角度来看，本文的研究都是切实可行的。

系统硬件实现硬件总体设计该硬件部分包括以下几个部分：主机：单片机STM32F103C8T6，光敏传感器，声音传感器，液晶显示器，独立按键，蓝牙无线收发机。它的目的就是要完成用传感器来收集数据，在时间模式下，可以按下按钮来设定开关灯的时间，在LCD屏幕上显示出具体的数据，再用蓝牙把数据传送到辅板上。图3-1主板系统总体接线图辅助控制系统：一台STM32F103C8T6单片机，液晶显示器，LED灯，蜂鸣器，声音报警，独立按键，蓝牙无线收发机。其主要完成了以下几个方面的作用：依据目前周围亮度和亮度，LED的亮灭，模拟窗帘的开启和关闭，出现问题时，蜂鸣报警，LCD屏幕上出现特定的数字，并用Bluetooth来接受主机传来的信息。再将各条线路连接起来，形成完整的硬件设计单元。图3-2辅板系统总体接线图STM32处理器模块STM32的字面意思是：ST是一个公司的名字，是一个SOC提供商，M是一个微处理器，32是32bit。以STM32F1系列的单片机Flash大小为依据，将STM32F1系列的单片机Flash大小分为大小不同容量的产品，具体分为三种类型：小容量型16~32K，中等容量型64~128K，大容量型256~512K。目前的STM32开发板与常规的51MCU相比，STM32具有更强的功能，而且在价格和耗电量上也更为理想。与传统的8位或16位嵌入式单片机比较，STM32采用的RISC缩减指令集具有更高的代码运转效率和更大的Flash空间，其Flash不但可以存储数据，也可以储存程序。此外，STM32还具有68KB的嵌入式SRAM，可以与CPU的时钟频率同步来进行读写数据的操作。STM32还有一个更好的优势，就是可以与市面上的ARM工具和软件相兼容。本项目所用到的特定机型为STM32F103C8T6，见图3-3，主板上一共有40个引脚，本次设计主要采用了GPIO引脚来与各个传感器模块进行数据通信。图3-3主板主控芯片引脚图其中，主板芯片的VCC管脚主要是为整个开发板与其他传感器模块的供电，PA1管脚与声音传感器的数据位YY管脚相连，PA2管脚与光敏传感器的数据位GZ管脚相连，PA9-10管脚作为蓝牙的通信接口，PB4-5和PB12-13管脚与按键位相连。辅板芯片与主板的型号相同，如图3-4所示，PB4-5管脚与按键位相连，PA9-10管脚作为蓝牙的通信接口，PB1管脚与LED灯相连，PC13管脚与蜂鸣器相连，PB0和PA4管脚与模拟窗帘的继电器相连，PA8、PA11-12和PB6-9管脚与LCD屏相连。图3-4辅板主控芯片引脚图光敏传感器模块在日常生活中，光敏传感器是一种非常普遍的传感器，它有各种各样的类型，并且其价格低廉，制作成本也低，接入容易，容易操作，所以在生活中的许多领域都可以被使用。尤其是在遥控灯光的情况下，可敏感地进行遥控和自动化。其工作原理是光-电气号的转换，光敏传感器通过自己的光敏元件来实现光信号转电信号，其光主要有红外线光和紫外线光两种。光敏电阻器只需要用一个简单的电路将其放大，就可以对周围的亮度和亮度进行敏感的检测，从而产生微弱的电信号。在日常生活中，我们所用的发光二极管就是利用了光电换能器中的光电阻器。我们所要做的就是对这个电子信号进行处理，以达到对LED照明设备的控制。在此基础上，对该系统进行了详细的分析，并对其进行了详细的分析。图3-5光敏传感器连接图声音传感器模块该声音感应器也可以称作“声敏感感应器”。顾名思义，它是用来接收声音的，之后就会生成一种声波，通过对声波的加工，就能展现出声音的振动图像。我们可以将声敏传感器看成是日常使用的麦克风，因此，这种传感器也将会被广泛地运用到我们的日常生活当中。其中最重要的是对声音十分灵敏的电容器驻极体麦克风。当麦克风附近有声响时，就会形成一种声波，并会震荡麦克风内部的驻极体膜，在震荡的时候，会引起电容的改变，从而引起微弱的电压变化。因此，这个电压被转换为0~5伏，而我们要传输给STM32开发板中所要传输的是A/D变换后的资料，由于开发板中所接受的资料仅是A/D变换后的资料。在此基础上，提出了一种基于STM32的语音传感芯片，该芯片用于语音传感芯片与STM32的通讯。图3-6声音传感器连接图示蓝牙模块Bluetooth,HC-05，是一个不但能够进行无线通讯，也能够与单片机或其它装置相连的串行转换装置。其串口是主从式的，简单来说，就是将一台蓝牙设备与另一台蓝牙设备进行配对，而且连接成功后，两台配对连接成功的设备将会占据相同的串口通道，一台设备将会在该串口通道中进行传输，而另一台设备则可以从该串口通道进行数据的接收。该机型的Bluetooth能够在双向（全双工）无线的功能下进行工作，本次系统设计的BluetoothHC-05与开发板STM32的连接，主要是通过Tx和Rx管脚进行连接通信。由于其支援的是标准AT指令，因此只有当装置开机，开启模组时，键插脚才会被拉下，这时使用者才能使用特定指令。如果是这样的话，那么在开机之后，不需要手动控制，就会自动开启，然后就可以和其它的装置进行无线通讯了。当两个人之间的连接成功时，将数据通过BluetoothHC-05进行传送，然后将其转化为串行流，然后由与模块相连的微处理器进行读取，反向传送。在此基础上，对该方案进行了详细的分析，并对该方案进行了详细的阐述。图3-7蓝牙模块连接图示按键模块设计在此，请参见图3至8，其中，按钮K1和PB13的插针相连，按钮K2和PB4的插针相连，按钮K3和PB5的插针相连，按钮K4和PB12的插针相连。图3-8STM32F103C8T6和按键连线图硬件实现效果最后制作了一个实际的样机，这个样机的样机见图3~9。图3-9硬件系统实物图

系统软件实现系统设计流程系统的软件设计流程图如图6-1所示：图6-1系统总体流程图硬件初始化其中，硬件初始化部分，主要是对串接口进行设定，对GPIO进行设定，以保证对来自各传感器的信号进行正确的读取，并将其传送到显卡上进行处理。其中USART_Config（）功能的串口被初始化到9600；NVIC_InitStructure。NVIC_IRQ信道预处理为0，第一个优先处理0；为KEY_Init（）对键IO进行初始化；通用计时器3的中断初始化功能是一个TIM3_Int_Init（）功能；此外，也有DEBUG_USART_IRQ处理程序（）。此外，还需对每一种传感模组进行组态。按键初始化将键key0和key1设定为向上的输入法。在所述键处理功能中，存在着一种应答优先权，而各键的应答优先权次序是：KEY0>KEY1>KEY2>KEY3。键的初始化和标识码是这样的：串口的初始化将某些功能加入到usart.c的档案中，以设定及操纵串接口，如USART_Config为UART初始化功能。在NVIC_Configuration（）功能中，设置了串口中断优先权，实现了串口接收中断功能USART_ITConfig()，将数据传输到串口，与开发板的通信使用了USART_SendData(）功能。下面显示的是与串接口有关的代码：主控函数建立了一个主要的主程序，充当了该模块的骨架程序，并对函数进行了调用，完成了该模块的各项工作。首先要确定Key3键有没有被按下，若被按下，表示Timemode_T=1，若被按下，表示Timemode_T=1，若被按下，表示Timemode_T=0。在使用者未压下key3的情况下，在系统为传感器模式时，判定由光敏传感器获取的数据值是不是比设定值小，还是比设定值大。如果声音感应式感应器收集到的信息大于设定值，则将声音控制标记Flag_SY设定为1，也就是Falg_biaozhi的状态值也要变更；当按下key3为时间方式，这时就可以判定获得按键设置的开关时间值，然后对其进行修改。然后将该状态值由Bluetooth传送给辅助板，由辅助板进行处理，其改变来控制辅助板上LED灯和窗帘。数据的发送在主板STM32开发板上，光敏传感器和声音传感器将所收集到的信息用串口Bluetooth传输到另一个辅助板STM32板上，并在辅助板上的LED灯和模拟窗帘上显示相应的状态。USART_Config（）功能是在usart.c文件中被定义的，该功能的目的是为了设置Bluetooth信号的传输端。首先要把串行GPIO和串行外围设备的时间功能开放。之后，在配置了用于蓝牙传输接口的Tx管脚和Rx管脚，将GPIO口Tx设置为推挽复用模式，GPIO口Rx设置为浮空输入模式，将初始化GPIO管脚PA9设置为USARTTx，将初始化GPIO管脚PA10设置为USARTRx。接着执行参数配置串接口。在图4-4中显示了串口参数的结构。其中，在对串口进行工作方式的设置时，将串口USARTTx与USARTRx设置为发送-接收方式，使数据发送-接收方式共同进行。当参数配置完毕，使能串口接收中断，打开中断服务函数USART_ITConfig()，再使能串口USART_Cmd(）函数，USARTGPIO工作参数则是配置完毕，即可在main主函数中进行调用，将采集到的数据经由蓝牙传送到辅板上。在传输数据时，在串口中断服务函数中，先定义一个参数，用于接收传感器采集到的数据，然后再判断定时器time3有没有中断产生，有中断产生，就将该参数经串口USARTx发送。USART_SendData（）功能用于向辅助面板上传送数据。您可以看到下面的标识码：数据的接收在辅助板的main.c文件中，还需设置有关的串口参数，设置好后即可进行数据的接收，在串口中断服务功能中，还需判断定时器time3有无中断，有无中断，则由与蓝牙模块连接的引脚Tx接收传输的数据。USART_ReceiveData（）功能是在收到数据时，定义一个参数储存着，并将该参数赋予一个位标志参数flag_biaozhi，之后，将该位标志按照位传递，并对该位标志进行处理。您可以看到下面的标识码：

系统调试在该程序的设计和调试的流程中，可按如下步骤进行：第一个步骤是：创建一个供使用者使用的STM32源码文件，并根据C源码文件中所需的文法形式进行编程。第二步骤：对源码进行编辑，形成可执行程序，并将其放进开发板子中。第三：把已编译好的程序放进板子里。第四：对整个工程中的每一个功能模块进行全面的检测，调试每一个模块，让每一个模块都可以运转。在进行调试时，出现以下问题：1..STM32节中的源码未能顺利地进行编译，出现了一个故障消息，表明有一个文件没有找到其存在的途径，经过了修正后，经过了编译。2.感应器返回的数据有问题，可能是串口出错了，对串口进行了初始化，然后进行了相应的修正，感应器就可以将数据返回到原来的位置了。3.在开启了本系统之后，在语音传感器上制作语音，但是LED并没有相应的响应，因为它觉得语音设定的数值太高了，于是它就手工设定了一个限制，直到收集到的信息到达了限制数值，它才会被正确地显示出来。在进行了测试之后，测试的结果表明一切正常，达到了预定的目标。开机后，各模块开始工作。结果见附图5—1、附图5—2和附图5—3。图5-1为在感应器状态下，以“GZ”表示感应器所接收到的光线强度，而“SY”表示感应器所接收到的音量。图5-2是一张在计时状态下的主板的示意图，当“timeK18G06”出现在屏幕上时，意味着开启时刻为傍晚18:00，关闭时刻为清晨6时，而“SGZ:60SSY:40”则意味着限制亮度和限制音量分别为60和40。图5-3是辅助面板的示意图，由于目前的背景光线较黑，LED灯会被点亮，而LED灯会在显示“开”的情况下被点亮。而显示屏上显示的数据“LED=1,CL=1,V=26”，则LED处于亮的状态，窗帘处于开的状态，V代表的是电流，由于模拟灯具故障是切断电流，因此当灯具发生故障时，V是为0的。图5-1主板系统传感器模式效果图图5-2主板系统时间模式效果图图5-3辅板系统效果图应用前景与展望室内环境监测仪的应用前景室内环境监测仪的应用前景是非常广阔的，它可以应用到家庭、工厂、实验室等各种场合，通过实时监测室内环境的温度、湿度、气压、二氧化碳等参数，提高室内空气质量，维护人体健康，保障生产安全。首先，室内环境监测仪可以应用到家庭中，对于一些对室内空气质量要求较高的人群来说，例如老人、儿童、哮喘患者等，可以帮助他们及时掌握室内环境变化，避免不必要的健康风险。其次，室内环境监测仪也可以应用到工厂中，通过实时监测室内环境参数，如温度、湿度等，在工业生产和实验室研究中发挥着重要作用，可以提高生产效率和科研成果，同时减少安全事故的发生。另外，室内环境监测仪在公共场所中也有广泛的应用前景。例如，在邮局、银行等地方，由于要长时间呆在一个场所中，对于室内的温湿度、空气质量等参数要求比较高，室内环境监测仪能够及时检测，发现并解决问题。总体而言，室内环境监测仪的应用前景十分广阔，可以在多个场所中发挥重要作用。未来，随着科技进步和智能化发展，室内环境监测仪将会变得越来越智能化，兼具更多的功能，并为人们提供更为舒适、健康和安全的室内环境。室内环境监测仪的发展方向室内环境监测仪作为一种新型的室内环境监测设备，其未来发展方向非常广阔。随着智能家居行业的不断发展，室内环境监测仪也将进一步地发展和应用。首先，室内环境监测仪将更加注重用户的体验。未来的室内环境监测仪将会具备更人性化的设计，兼顾外观美观和实用性，让用户可以更加直观地获得室内环境的数据。其次，室内环境监测仪将不断地完善和改进其测量精度和稳定性。目前，由于技术和成本等因素的限制，不同品牌的室内环境监测仪在测量结果上会有一定的误差。然而，随着技术的不断进步，室内环境监测仪的测量精度和稳定性将会得到进一步的提升。另外，室内环境监测仪也将更加智能化。未来的室内环境监测仪将可以进行更加精准的室内环境分析，并将结果反馈给用户。此外，基于大数据和人工智能技术的应用，室内环境监测仪也将会变得更加智能化。最后，随着人们对健康和环保的关注度越来越高，室内环境监测仪将更加注重对室内环境中的有害物质的监测。未来的室内环境监测仪将更加注重监测室内有害气体，如甲醛、苯等，以及室内的噪音、光照等因素，保障人们生活的健康和舒适。总而言之，作为一种新型的室内环境监测设备，室内环境监测仪将在未来的发展中不断完善和改进。其将更加注重用户体验、提升测量精度和稳定性、智能化和注重健康与环保等方面的发展。随着技术的不断进步和应用领域的不断拓展，相信室内环境监测仪的应用前景将会越来越广阔[16]。结论与展望设计成果总结目前，凡是有人居住的地方，不管是室内还是户外，家里和公共场合，都必然会有照明灯，所以就会有大量的电能被浪费，日积月累，那消耗的那些电能将会是非常巨大的一个数据。因此，对具有高品质、低能耗、高能耗、方便易用等特点的室内灯光进行研究具有十分重要的意义。重点介绍了该智能化灯光控制系统的基本原理和实现方法，并对其进行了详细的阐述。主要内容有：STM32单片机的设计与开发；将相应的STM32及传感器的编码信息经串行Bluetooth传输给另一块辅助主板STM32；对光敏传感器和声音传感器数据进行采集，还包括了无线Bluetooth，按键，蜂鸣器，这些都是将一个个硬件模块用串口连接起来，最终形成一个整体的硬件设计。在软件方面，以C语言为主体进行了编程，在软件设计方面，主要是将智能室内照明控制的每个功能进行了软件模块化的划分，并对每个软件模块进行了详细的设计。最后，通过对各个功能