智能照明控制系统的设计与实现

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1、知贝网-www.zbbay.com智能照明控制系统的设计与实现摘要智能照明控制系统是针对目前普遍存在灯光常开的电能浪费和自习室或教室不能充分利用的现象而设计的。该智能灯光控制系统将单片机控制技术、ZigBee无线通信技术以及传感器技术融合于一体。通过BISS0001集成芯片处理传感器采集到的室内人体红外和光照强度信息来控制继电器开关，ZigBee终端模块将照明信息传递给ZigBee协调器模块，ZigBee协调器模块通过串口与上位机通信，从而实现实时监控和记录照明使用率的功能。本文所论述的智能照明控制系统在硬件方面主要包含

2、传感器采集部分、数据处理部分和ZigBee无线传输部分；软件方面主要包含基于C语言编写ZigBee无线通信部分和基于C#语言编程的上位机部分。该智能照明控制系统在对提高教室使用率和节能两方面效果显著，符合当今校园节能环保的诉求。关键词智能照明控制；ZigBee无线通信技术；传感器技术；C语言；C#语言第11页共11页知贝网-www.zbbay.com0引言从物联网概念的提出到应用到各个领域仅仅花了几年的时间，而随着物联网的快速发展，生活中的许多地方因此发生了巨大的改变。家居生活的智能化，物流设备的自动化等等，让我们体验到

3、物联网带来的不仅仅是科技的进步，更是一种提高生活质量和整合资源的方法[1]。如今，随着国家经济水平的提高，人们的收入水平也变得十分可观，因此自己愿意投入更多的时间去学习，并且愿意让子女继续深造，由于学习的人数不断增加和校园的规模不断扩大，引发了校园电量浪费和教室/自习室不充分利用的现象[2]。晚上自习学习完成后，在教学楼/自习室的灯光开关需要教学楼管理员手动关闭，浪费了大量的人力资源和时间[3]。目前对于解决这个问题有了迫切的需求，智能照明是解决该问题的关键技术之一。1系统构成和方案选择本系统主要采用的硬件构成是：CC2

4、530ZigBee模块、BISS0001传感信号处理集成模块、Windows操作系统的PC端。本系统主要采用的开发环境是：IAREmbeddedWorkbench操作系统开发平台、MicrosoftVisualStudio2015C＃编译环境。本系统主要采用的编程语言是：C语言、C＃语言。该设计的系统框图如图1所示。人体红外信号光照强度信号BISS0001处理芯片CC2530ZigBee终端无线传输CC2530ZigBee协调器串口传输PC端上位机图1系统框图1.第11页共11页知贝网-www.zbbay.com2硬件环

5、境搭建2.1基于BISS0001模块电路如图2所示是BISS0001内部框架图，它是由运算放大器、电压比较器、状态控制器、延迟时间定时器以及封锁时间定时器及参考电源等构成的数模混合专用集成电路。该集成电路芯片在一些传感器控制和延时器控制器上得到广泛的应用。以下图3所示的是可重复触发工作方式下的波形，由于本系统是实现人在灯亮的工作方式，所以不能让灯在有人的情况下熄灭，本系统使用的触发方式则是可重复触发工作方式，其工作过程可根据波形进行分析。其中与不可重复触发工作方式的主要不同在于配置引脚A的电平，当引脚A为高电平时，VC信

6、号也为高电平时，则VS可以重复触发，使得VO在延时周期内一直为有效状态，即只要在延时周期内VS发生第二次触发就可以再次刷新延时时间，当VS保持为高电平，则VO一直保持有效状态；若VS保持低电平，则在延时周期结束后VO恢复为无效状态，并且，同样在封锁时间Ti时间内，任何VS的变化都不能触发VO为有效状态。图2内部框图图3可重复触发工作方式波形图如图4是本系统的功能应用电路图。由图可以看出运算放大器OP1将从14引脚输入的热释电红外传感器的输出信号作第一级放大，然后从16引脚输出，并经由C3耦合，到13引脚输入到第二个运算放

7、大器OP2，进行第二次信号的放大，并且将直流电压抬升，从OP2输出的放大信号送到由比较器COP1和COP2组成的双向鉴幅器，检出有效触发信号VS去启动延迟时间定时器。同时结合第11页共11页知贝网-www.zbbay.com光照情况，R3为光敏电阻，用来检测环境照度。根据光敏电阻的特性，当环境较明亮，光照强度强时，R3的电阻值会降低，使VC脚的输入保持为低电平，从而封锁触发信号VS，两者相结合控制有效输出信号VO。而输出信号VO经晶体管T1放大驱动继电器去接通照明灯泡。其中输出延迟时间：Tx≈24576*R9*C7；封锁

8、时间：Ti≈24*R10*C6。图4基于BISS0001模块电路图2.2无线传输硬件电路本系统通过ZigBee终端结点对BISS0001模块VO引脚输出电平高低情况的检测来判断照明情况[4]，检测到高电平则说明照明灯是开启的，而检测到低电平则说明照明灯是关闭的，进一步处理该信息发送简单字符串到ZigBee机协调器[5