智能家居照度控制系统研究.pdf

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1、第３期（总第２０２期）机械工程与自动化No．３２０１７年６月MECHANICALENGINEERING&AUTOMATIONJun．文章编号：１６７２‐６４１３（２０１７）０３‐０１４０‐０２智能家居照度控制系统研究吕攀，李岳峰，陈小娇，柳雨婷，李若嘉，杨博文（大连理工大学城市学院，辽宁大连１１６６００）摘要：提出了一个价廉物美、功能可靠、操作简单的智能家居照度控制系统方案。以单片机为控制核心，用含有光敏电阻的检测模块检测室内照度，根据设定可智能调节百叶窗和灯具的具体形态，并兼有温湿度检测等其他辅助功能，能有效提高居民家居照度控制的智能化程度。关键词：照度；光敏电阻；步进电机；控制系统中图分类

2、号：TP２７３文献标识码：A0引言度检测时，应该避免光源直射，由图２所示的光敏电阻我国是一个人均资源相对不足的国家，发展集约阻值变化特点可知，若在强光下光敏电阻阻值变化幅型、创新型社会是我国一个长期国策。随着我国社会度很小，导致信号区分度不高，所以检测模块应该放置经济的发展，集自动化控制技术、计算机网络技术和网在避免阳光直射的区域。络通讯技术于一体的智能家居控制系统凭借其特有优势越来越获得社会的接受和肯定。其中照度（照明）控制系统作为智能家居的基础部分，在各种独立单元、特殊场所和大型联网系统中得到越来越多的应用。照度控制系统不但可以提高家居照明系统的控制管理水平，减少照明系统的维护成本，还可以

3、节约能源，减少照明系统的运营成本。目前已有的智能家居照度控制图１照度检测模块图２光敏电阻值的变化规律解决方案虽然能较好地实现控制目标，但是，普遍存在2照度控制系统设计控制系统结构复杂、功能冗余、成本较高等问题，极大智能家居照度控制系统包括控制核心５１单片机、地制约了产品的推广和使用。为此，本文提出了一个照度检测模块、灯具开关控制模块、步进电机驱动模以单片机为核心的解决方案，不但能有效地解决家居块、显示模块、按键输入模块和附加的温湿度检测模照度控制问题，还有系统简单、功能可靠、成本低廉等块。本设计预先设定照度的上下限值，在室内照明低特点，有利于市场化推广。于下限值时，驱动步进电机逐渐拉开窗帘，引

4、进室外光1照度检测线，若不足，可以点亮室内照明灯具，直到超过下限值１．１照度定义为止；若室内照明高于上限值，则首先关闭室内照明灯光照强度简称照度，是一种物理术语，指单位面积具，然后驱动步进电机，逐渐关闭窗帘，直到低于上限［１］值为止。控制系统采用闭环控制，并使用PID控制环上所接收可见光的光通量，单位为勒克斯（Lux或２节达到系统快速响应，控制精度高，系统功能可靠的目Lx，１勒克斯是１流明的光通量均匀照射在１m面积上所产生的照度），用于指示光照的强弱和物体表面积的。被照明程度的量。２．１控制系统硬件设计１．２照度的检测照度控制系统硬件设计以图３所示的单片机最小［２］本设计采用光敏电阻作为照度检

5、测的主要部件，系统为基础，采用以表１所列的元件为主要功能部图１为照度检测模块，由光敏电阻与普通电阻串联构件组成相关模块。成。利用光敏电阻阻值随着被检照度的变化而变化的当检测的照度值产生偏差时，单片机会根据实际特点，将串联分压后得到的电压信号经ADC０８０９模情况对步进电机施加一系列连续不断的控制脉冲，控［３］数转换芯片转换后产生的数字信号送到单片机进行分制步进电机进行正反转动，进而改变连接的百叶窗析处理，从而实现对照度的控制。本模块进行室内照的方位角，从而改变室内照度值。步进电机控制模块辽宁省大学生创新创业训练计划项目乙类（２０１５０２９０）收稿日期：２０１７‐０３‐０１；修订日期：２０１７‐

6、０４‐２９作者简介：吕攀（１９７８‐），男，辽宁大连人，高级实验师，硕士，主要从事电子电气实验教学和研究。２０１７年第３期吕攀，等：智能家居照度控制系统研究·１４１·电路如图４所示。５所示。图４步进电机控制模块电路图３单片机最小系统表１照度控制系统主要元件器件名称规格型号步进电机２８BYJ４８驱动芯片ULN２００３光敏电阻DHT１１图５照明灯具控制模块电路温度传感器DS１８B２０２．２控制系统软件设计单片机stc８９c５２rc本设计采用单片机C语言作为编程语言，使用美显示屏LCD１６０２国KeilSoftware公司出品的KeilC５１作为单片机C单片机根据照度检测结果控制照明灯具，将控制语言

7、软件开发系统，使用STC‐ISP作为单片机程序下信号输入三极管驱动级（基级），然后控制继电器驱动载工具。根据整个控制系统功能和硬件逻辑得到系统［４］输出端照明灯具的亮灭，照明灯具控制模块电路如图控制程序流程，如图６所示。图６照度控制系统程序流程3结束语［２］金建设，于晓海．单片机原理及应用技术［M］．北京：清华随着人们对生活品质的要求越来越高，智能家居大学出版社，２０１４．［５］［３］李朝青．单片