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照明玩出大花样,LED智能照明系统的完整解决方案

作者:时间:2017-06-03来源:网络

一、项目概述

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/201706/346995.htm

1.1 引言

该系统以太阳能供电,以作为整个系统控制核心, 使LED照明系统能依据外在的环境进行智能最优化调节,从而实现智能化、人性化、个性化的控制与管理,使人感到方便、轻松、愉悦,提高人们的生活质量。

整个系统在充分挖掘利用资源的前提下,从能源(太阳能),材料(LED),功能(智能家居)等多方面最大限度的体现了环保节能的思想,是未来的智能家居照明的一次尝试与实践。

1.2 项目背景/选题动机

太阳能作为清洁、可再生的能源在人类生活中将取代传统的能源,而扮演越来越重要的角色。

LED被称为第四代照明光源或绿色光源,具有节能、环保、寿命长、体积小等优点,被认为是21世纪最有价值的新光源,将取代白炽灯和日光灯成为照明市场的主导。

LED照明系统的智能控制作为智能家居的基础部分,拥有很大的市场需求与广阔的市场前景。实现智能照明控制一般可以节约20—40%的电能,不但降低了用户电费支出,也减轻了供电压力。在家居生活中,智能化照明设备通过预设及储存不同的灯光场景,来调节房间内的灯光变化,迎合房间主人不同的需要。例如在客人探访、聚会,可能需要较明亮的灯光,而在欣赏古典音乐或轻音乐,则用柔和的灯光;而要把客厅变为家庭影院观看精彩影片,灯光更需要调得暗淡,这一切,都可以安坐在沙发上从容操作,省却以往费事费力逐一开灯关灯的麻烦。

因此,以清洁的太阳能作为供电模块,基于的控制的LED照明系统,根据外在环境进行节能调节,同时可以选择情景模式或自定义情景模式照明,以满足现实生活中不同生活场景对照明的需求,做到照明系统的智能化、人性化、个性化、环保化,符合未来智能家居的发展方向。

总之,智能照明系统将节能、低耗、长寿命、运行节约、以人为本等绿色和可持续照明的理念充分演绎。

二、需求分析

2.1 功能要求

1、采用太阳能供电

2、环境亮度检测:能够检测环境亮度,根据环境亮度进行自动的适宜亮度调节,当天气发生变化,系统能够自动调节,无论在什么场所或天气如何变化,系统均能保证室内的照度维持在预先设定的水平,

进行智能化、节能化管理,做到低功耗。

3、:能够检测到有人进入感应范围并做相应的操作,人离开感应范围做相应的操作。

4、:能够LED,做到无线远程管理。

5、情景模式可选可定义:设置不同的情景模式供选择(如自动模式、定时模式、睡眠模式、会客模式、派对模式、西餐模式、影院模式等),从而控制LED等的颜色、亮度,灯光场景,发光方式等,并能在不同模式下配合不同音乐,以能适应在各种不同场合照明系统的要求。

6、电脑控制:可以在电脑接上电脑接口,就可以用电脑接口附带的应用控制介面,实现对整个房屋的灯多种控制功能,并可随意查询及定时反馈房屋灯光及电器开关状态。边上网边玩游戏,边享受智能控制的乐趣。(此项功能暂不列入设计,视最后作品进行改进)

2.2 性能要求

能够最大限度地实现低功耗。

三、方案设计

3.1 系统功能实现原理

原理:以AVR32单片机作为主机控制器,辅以太阳能充电电源模块,无线接收发射模块,分机采用Atmega8L作为控制,以无线接收模块、人体红外感应模块,环境亮度检测模块,LED照明模块,总体构成一个基于单片机控制的智能照明系统。

具体:

  1. 以AVR32作为主机控制器、Atmega8L 作为分机控制器,结合控制系统整体工作。

  2. 采用芯片 PT4115 驱动四颗串联 LED,输入电压范围从 6 伏到 30 伏,输出电流可调,最大可达到 1.2 安。 通过控制 PT4115 的 DIM 引脚可以很宽范围的 PWM 调光。

  3. 采用光敏三极管构成环境亮度检测模块,当前背景亮度信号经光敏三极管转换成电压信号,送至单片机内部的A/D 模块进行模数转换, 再根据 A/D 转换的数据控制 LED点亮的频率及占空比,实现实时亮度调节。

  4. 采用 CD-208 模块构成人体红外感应开关, 其静态电流为 65 微安, 感应范围在 7 米以内, 小于120°锥角。当有人进入感应范围则输出高电平,人离开感应范围则自动延时关闭高电平,输出低电平。

  5. 主机采用锂电池作为电源,同时用太阳能进行充电,做到当主机不使用遥控功能时,能用太阳能进行充电;分机采用铅酸电池储备备用电能, 并用太阳能电池进行充电;当停电时系统将会自动切换到备用电源。

系统结构框图

主机部分

分机部分

3.2 硬件平台选用及资源配置

主要:

  1. AVR32单片机

  2. EVK1100

  3. AVR Dragon调试器

  4. Atmega8L单片机

3.3系统软件架构

整个软件流程分为主机主程序、子程序,分机程序

主机主程序

主机子程序

分机主程序

3.5 系统预计实现结果

以清洁的太阳能作为供电模块,基于AVR单片机的控制的LED照明系统,能够检测环境亮度据环境亮度进行自动的亮度调节,能够检测到有人进入感应范围并做相应的操作,能够做到无线远程管理。能够选择不同的情景模式供选择(如自动模式、定时模式、睡眠模式、会客模式、派对模式、西餐模式、影院模式等),从而控制LED等的颜色、亮度,灯光场景,发光方式等,并能在不同模式下配合音乐,以能适应在各种不同场合照明系统的要求。

总之,能够根据外在环境进行节能调节,同时可以选择情景模式或自定义情景模式照明,以满足现实生活中不同生活场景对照明的需求,梦幻灯光随心创造!



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