一種多功能智能照明系統的設計

肖憶南 肖金鳳 龐樂詩 吳碧琪 孫政

摘 ?要：隨著社會的發展，現代照明系統應用十分廣泛，大到體育館大功率照明系統，小到個人臺燈等，這些照明系統的出現極大的保障了人們的需求;但是隨著科技的進步，人們也越來越追求照明系統的功能化和環?；??；诖?，本文提出了一項基于STC89C51單片機和光電檢測器相結合、同時兼有聲音檢測和光強調節功能，并且能實現手機APP控制的多功能智能照明系統，該照明系統的便捷化與智能化將有利于任何人群操作，同時還可以節約能源。該系統具有低成本、易維護、低消耗以及安全性強的特點，可以滿足當代人們方便快捷生活的需求。

關鍵詞：單片機;光敏電阻;聲音檢測;光強調節;

1 背景

目前在人們的生活中，照明系統的應用實例非常普遍，例如聲控燈、太陽能路燈、光控燈、臺燈等等都與人們的生活息息相關。但就目前來說，雖然照明系統的種類比較多，但是大部分的照明系統功能比較單一，只能提供單一的照明功能，而且燈光的調節范圍很小甚至是不能調節。因此，本文提出了一種多功能智能照明系統，該系統具有自動感光開關、可調節光控以及溫濕度檢測等功能，并且可以實現手機APP實時檢測光線并分析光線隊周圍環境的影響等智能化功能，希望本智能化系統能夠為人們的生活、環境以及節約能源做出貢獻。

2 總體設計

本項目的設計利用可編程的STC89C51單片機和光電檢測器模塊來實現自動調節室內的光強，以達到人眼舒適的要求，同時該系統結合了語音識別、溫濕度檢測，同時能夠和終端APP互聯，使使用者能夠隨時通過APP了解室內的溫濕度變化情況，豐富使用者的使用體驗的同時還更具智能化。

本系統的功能模塊包括以下幾個部分：主編程控制器模塊、LED照明模塊、光電檢測器模塊、語音識別模塊、藍牙模塊、溫濕度傳感器模塊，各個模塊之間相互配合，從而實現智能化照明。

2.1 光電檢測器設計

光照傳感器模塊電路的工作原理是將外界不同的光照強度轉化為對應的電壓，通過調理電路再轉化為相對應的電流進行處理。本次設計采用的是GY-30傳感器，其光照范圍廣，為0-655351x，內置16bitAD轉換器，直接輸出光照強度相應的數字。作為設計主流的傳感器，GY-30傳感器具有對環境適應性強、接近人眼視覺特性的優點、光照可測度達到1x的精確度、體積小和成本低的優點。而且供電電壓可調性強，能與多種型號的單片機匹配，為后期照明系統的可移植提供了保證。當接上電源后光照傳感模塊自動檢測并顯示對應的外界光照強度。

2.2 藍牙模塊電路

藍牙模塊電路是指集成藍牙功能的芯片基本電路集合，主要用于短距離的數據傳輸無線傳輸鄰域，能與手機的藍牙設備進行數據的傳輸，或者兩個模塊之間數據互通。藍牙具有避免復雜的纜線連接，直接代替現有的串口進行通信，具有高集成度、高可靠性和運行速度快的特點。本藍牙模塊就是為了只能無線數據傳輸而專門打造的，本模塊支持串行接口，支持UART協議，具有成本低、體積小、收發靈敏性高等特點，只需配備少許的外圍元件就能實現大功能。

2.3 語音識別

語音識別是以語音為研究對象，通過語音信號處理和模式識別讓機器自動識別和理解人們口述的語言。語音識別技術就是讓機器通過識別和理解過程把語音信號轉變為相應的文本或命令的高技術。語音識別系統本質上是一種模式識別系統，包括特征提取、模式匹配、參考模式庫等三個基本單元。

2.4 溫度傳感器

溫度傳感器實現的功能主要是溫濕度監測，實時檢測周圍溫度，并將實時溫度值通過手機APP檢測或者單片機顯示屏上顯示出來。同時還在液晶屏上顯示報警溫度臨界值，當溫度過高時，蜂鳴器發出警報聲，紅燈亮起。使用者可以自行設置臨界值，根據不同環境來調節臨界值大小。

3 創新點

3.1 低能耗性：

（1）本項目采用的是LED燈，對比傳統的日光燈和白熾燈有明顯的節能效果。節能化研究資料表明，由于LED是冷光源，半導體照明自身對環境沒有任何污染，光線中不含紫外線和紅外線，不產生輻射，與白熾燈、熒光燈相比，節電效率可以達到90%以上。如果用LED取代我們目前傳統照明的50%，每年我國節省的電量就相當于一個三峽電站發電量的總和，其節能效益十分可觀。

（2）根據自主設計燈光調節系統，主要由整流、調節、逆變三部分組成，單片機智能控制LED燈的發光強度，智能LED燈可以根據當時實際的室內光線強弱自動地對光照強度進行調節，環境光照強時，自動降低發光強度，節約電能;環境光照弱時，自動增強發光強度，相當于節約75%的能耗換來同樣100%的照明效果，從而可以達到一個降低能耗的特點。

3.2 便捷化

本項目采用多種方式來控制照明系統的亮度，除了有基本的控制燈光開關以及可以進行亮度調節的功能外，根據消費者日常生活的需要，加入更具細節化的功能，在手機上安裝APP，使其具備實時監測溫濕度和實時時間的功能，一燈多用，多種功能極大的提高了使用者的體驗感。

3.3 實用性

（1）節能的LED燈的使用是市場發展的一大趨勢，在現在甚至未來的時間里也具有十分大的市場潛力。本項目可以應用在交通、農業等領域，結合多控和節能的特點，可以減輕能源消耗和浪費的作用;應用日常家電中，可以實現智能地通過調節光照強度從而減輕家庭電費負擔，減少城市用電負擔。

（2）越來越多的人受到近視等視力問題的困擾，開始注重視力的保護。本項目通過自主調節讓自己眼睛舒服的燈光，在一定程度上，來緩解對眼睛的壓力，從而減輕近視，弱勢等問題的出現，更受消費者的青睞;

（3）對外只有電源輸入端、調節信號端、電源輸出端，能方便地與現有燈光照明系統結合，可拓展性強。

4 結語

本項目對現有照明系統存在的突出問題進行了詳細的分析和研究，針對問題存在的原因，提出了解決方案?？紤]到用戶對照明系統的功能要求和系統的性價比，本設計附加了測溫測濕模塊和自適應校準模塊，從根本上解決了照明系統功能單一和智能化程度不夠的問題。本項目還可以用于家庭其他燈，以及街道路燈等燈的控制，對節約能源和保護環境有一定的價值。

參考文獻

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