基于单片机的演播室灯光控制系统设计【字数：8900】
摘 要如今大多数演播室是上世纪末投入运营使用的，老式灯光控制系统功耗大，操作繁琐，所达到的灯光效果也满足不了现代演播室的录制需求。本着符合现在演播室录制的需求下，提出设计演播室的灯光控制系统。演播室智能化的发展趋向成熟，也为基于单片机的室内照明系统打下了基础。本文介绍了基于STM32f103c8t6单片机结合人体红外传感器SR602和光敏电阻及控制原理，提出了有效的节能智能控制方法，利用多参数来实现对演播室内的灯光控制。整个系统比老式系统节省大量操作量、更加便捷智能化。 本系统设计包括硬件和软件部分，报告中详细地介绍了我的设计过程。系统工作时，人体红外采集演播室内是否有人，并且判断音频信号，并且判断灯光等级输出在led显示屏中，并且将这些信号传送到单片机，然后通过控制电路对灯光设备的开关进行操作，从而达到无人控制，智能开关的目的。
目 录
1.绪论 1
1.1课题研究的背景和意义 1
1.2演播室灯光控制的研究现状 1
1.3本课题主要工作任务 2
1.4 本章小结 3
2.系统总体方案设计 4
2.1 系统的主要功能及要求 4
2.2 总体框图 4
2.3 方案分析 5
2.4 本章小结 5
3.系统硬件设计 6
3.1 单片机简介 6
3.2 演播室灯光控制信号检测接收模块介绍 6
3.2.1 电源电路 6
3.2.2音频采集与放大电路 7
3.2.3 光照采集电路 7
3.2.4灯光调节电路 8
3.2.5人体红外采集 9
3.2.6 OLED液晶显示接口 9
3.3本章小结 10
4.软件系统的设计 10
4.1 系统总体流程图 10
4.2光照采集电路 11
4.3人体红外 11
4.4灯光调节电路 12
4.5本章小结 13
5.系统调试 14
5.1系统调试成果实物图 14
5.2系统测试流程 15
5.3 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072￥
本章小结 15
6.总结与展望 16
6.1总结 16
6.2 展望 16
参考文献 18
致谢 19
1.绪论
1.1课题研究的背景和意义
目前演播室不仅仅要满足新闻类节目的录制，还要能够拍摄综艺、访谈、歌舞等节目。所以演播室的灯光要求比一般室内的灯光要求更加严格。演播室里有着各色各样的灯光人工控制起来比较繁杂，同时也要适应不同场景的录制，在安全的同时也要做到便捷、节能。 灯具具有能调节的功能，要实时调节开关。不同场景不同区域有不同灯光，比如说是音频 输入时，能够根据不同节奏控制不同灯光闪动，营造不同的氛围，给人以不同的视觉享受。方便灵活切换灯光。如果还是运用老式的灯光控制系统的话不能所需要的功能不能完全实现，故障也比较多，同时操控起来也比较复杂，且实施成本比较高。采取基于单片机的演播室灯光控制系统就可很简单的解决上述问题，同时能满足不同场景下的灯光需求。 因此，为保证演播室能更好地提供各种场合的演播所需灯光条件，提高视觉效果质量。将演播室灯光控制系统进行智能灯光控制，以便在不同的环境下都能达到最好的效果有着十分重要的意义。采用智能控制灯光系统，使得演播室里的灯光系统一直保持全自动状态，系统能够按照预先设置的智能控制状态在各种演播室录制环境下自动地进行切换灯光模式。演播室里的智能灯光控制系统可以有效地保护灯具，能够保护灯具也是一种节能的方法，一般情况下，灯具的损坏都是由于电压过高导致，当电路电压过高，灯具寿命成倍降低。所以使用智能灯光控制系统，不仅能大量节省灯具更换的费用，还很有效地减少了更换灯具的工作量，降低了演播室在灯光控制方面的运行成本，是名副其实的节能减排的项目设计。
1.2演播室灯光控制的研究现状
演播室的灯光控制系统大抵可以分成三个阶段：原始控制阶段，模拟控制阶段，智能控制阶段。
在第一阶段，演播室内的灯光控制十分麻烦，在演播厅里到处布置了大大小小不同的手动开关，控制起来十分繁琐，每盏灯都有对应的开关，同时室内铺满了各种电线，人工控制的人工成本十分昂贵。为了方便存在很多长明灯，很是浪费电能。而且当时的灯光只有开和关，不能够满足调光的功能，只是单纯地提供照明。后来随着科技技术的发展将一些电位计加入到控制系统中，但也是只能做到简单的调光，很难照顾到录制效果，与所需求的效果相差甚远。再后来，电子技术、自动化技术半导体技术的深度发展，将可控硅技术应用到灯光控制器中，模拟调控技术时代就算是到来了。直到如今，这种灯光控制技术还在一些小的演播室里继续使用，但使用效果不是很好，随着年代增加，灯光控制故障越来越多。但模拟调光技术为智能化灯光控制发展奠定了坚实的基础。将当今演播室装扮丰富多彩。
直到20世纪80年代，电影与电视事业不断发展，舞台条件不断提高，强大的灯光控制系统应运而生，数字信号控制技术成熟，推动灯光控制技术的发展，虽说不断发展但仍然是由电脑控制只用一条信号线来控制来输出多行信号，这种技术简化了灯光控制系统，使得演播室灯光控制更加便捷简单。
本次设计的灯光控制系统结构简单，操作简便，节能减排，基本能够满足演播室录制时的灯光需求。根据演职人员需求和环境变化来控制整个演播室里的灯光切换和开关。 红外人体识别开关，自动检测所在区域是否有人在以便来实时打开灯光，来达到节能的效果。另外一个模块是输入音频根据音频节奏控制灯光闪动，营造节目录制效果。灯光调节是通过过光敏电阻检测环境光亮度，进行调节演播室灯光亮度，灯光控制的最终目的是能够通过智能控制，实现远程实时分区域、多点控制等功能。只要在演播室内简单操作，达到节能减排，智能操控。
1.3本课题主要工作任务
本毕业设计在对基于STM32f103c8t6单片机的特点和功能的基础上进行研究设计的。经过分析所需要实现功能需要硬件和软件部分。需要完成以下几点：
(1)实现演播室的灯光控制系统的软硬件设计，包括演示电脑与单片机之间的通信，单片机间与传感器之间的通信。
(2)将整个灯光控制系统分成若干相对独立的功能模块，既能满足演播室灯光需求，又可以便捷控制灯光。本设计需要完成对演播室不同环境下的灯光的开关和不同音乐背景下的彩色节奏灯的控制。
目 录
1.绪论 1
1.1课题研究的背景和意义 1
1.2演播室灯光控制的研究现状 1
1.3本课题主要工作任务 2
1.4 本章小结 3
2.系统总体方案设计 4
2.1 系统的主要功能及要求 4
2.2 总体框图 4
2.3 方案分析 5
2.4 本章小结 5
3.系统硬件设计 6
3.1 单片机简介 6
3.2 演播室灯光控制信号检测接收模块介绍 6
3.2.1 电源电路 6
3.2.2音频采集与放大电路 7
3.2.3 光照采集电路 7
3.2.4灯光调节电路 8
3.2.5人体红外采集 9
3.2.6 OLED液晶显示接口 9
3.3本章小结 10
4.软件系统的设计 10
4.1 系统总体流程图 10
4.2光照采集电路 11
4.3人体红外 11
4.4灯光调节电路 12
4.5本章小结 13
5.系统调试 14
5.1系统调试成果实物图 14
5.2系统测试流程 15
5.3 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072￥
本章小结 15
6.总结与展望 16
6.1总结 16
6.2 展望 16
参考文献 18
致谢 19
1.绪论
1.1课题研究的背景和意义
目前演播室不仅仅要满足新闻类节目的录制，还要能够拍摄综艺、访谈、歌舞等节目。所以演播室的灯光要求比一般室内的灯光要求更加严格。演播室里有着各色各样的灯光人工控制起来比较繁杂，同时也要适应不同场景的录制，在安全的同时也要做到便捷、节能。 灯具具有能调节的功能，要实时调节开关。不同场景不同区域有不同灯光，比如说是音频 输入时，能够根据不同节奏控制不同灯光闪动，营造不同的氛围，给人以不同的视觉享受。方便灵活切换灯光。如果还是运用老式的灯光控制系统的话不能所需要的功能不能完全实现，故障也比较多，同时操控起来也比较复杂，且实施成本比较高。采取基于单片机的演播室灯光控制系统就可很简单的解决上述问题，同时能满足不同场景下的灯光需求。 因此，为保证演播室能更好地提供各种场合的演播所需灯光条件，提高视觉效果质量。将演播室灯光控制系统进行智能灯光控制，以便在不同的环境下都能达到最好的效果有着十分重要的意义。采用智能控制灯光系统，使得演播室里的灯光系统一直保持全自动状态，系统能够按照预先设置的智能控制状态在各种演播室录制环境下自动地进行切换灯光模式。演播室里的智能灯光控制系统可以有效地保护灯具，能够保护灯具也是一种节能的方法，一般情况下，灯具的损坏都是由于电压过高导致，当电路电压过高，灯具寿命成倍降低。所以使用智能灯光控制系统，不仅能大量节省灯具更换的费用，还很有效地减少了更换灯具的工作量，降低了演播室在灯光控制方面的运行成本，是名副其实的节能减排的项目设计。
1.2演播室灯光控制的研究现状
演播室的灯光控制系统大抵可以分成三个阶段：原始控制阶段，模拟控制阶段，智能控制阶段。
在第一阶段，演播室内的灯光控制十分麻烦，在演播厅里到处布置了大大小小不同的手动开关，控制起来十分繁琐，每盏灯都有对应的开关，同时室内铺满了各种电线，人工控制的人工成本十分昂贵。为了方便存在很多长明灯，很是浪费电能。而且当时的灯光只有开和关，不能够满足调光的功能，只是单纯地提供照明。后来随着科技技术的发展将一些电位计加入到控制系统中，但也是只能做到简单的调光，很难照顾到录制效果，与所需求的效果相差甚远。再后来，电子技术、自动化技术半导体技术的深度发展，将可控硅技术应用到灯光控制器中，模拟调控技术时代就算是到来了。直到如今，这种灯光控制技术还在一些小的演播室里继续使用，但使用效果不是很好，随着年代增加，灯光控制故障越来越多。但模拟调光技术为智能化灯光控制发展奠定了坚实的基础。将当今演播室装扮丰富多彩。
直到20世纪80年代，电影与电视事业不断发展，舞台条件不断提高，强大的灯光控制系统应运而生，数字信号控制技术成熟，推动灯光控制技术的发展，虽说不断发展但仍然是由电脑控制只用一条信号线来控制来输出多行信号，这种技术简化了灯光控制系统，使得演播室灯光控制更加便捷简单。
本次设计的灯光控制系统结构简单，操作简便，节能减排，基本能够满足演播室录制时的灯光需求。根据演职人员需求和环境变化来控制整个演播室里的灯光切换和开关。 红外人体识别开关，自动检测所在区域是否有人在以便来实时打开灯光，来达到节能的效果。另外一个模块是输入音频根据音频节奏控制灯光闪动，营造节目录制效果。灯光调节是通过过光敏电阻检测环境光亮度，进行调节演播室灯光亮度，灯光控制的最终目的是能够通过智能控制，实现远程实时分区域、多点控制等功能。只要在演播室内简单操作，达到节能减排，智能操控。
1.3本课题主要工作任务
本毕业设计在对基于STM32f103c8t6单片机的特点和功能的基础上进行研究设计的。经过分析所需要实现功能需要硬件和软件部分。需要完成以下几点：
(1)实现演播室的灯光控制系统的软硬件设计，包括演示电脑与单片机之间的通信，单片机间与传感器之间的通信。
(2)将整个灯光控制系统分成若干相对独立的功能模块，既能满足演播室灯光需求，又可以便捷控制灯光。本设计需要完成对演播室不同环境下的灯光的开关和不同音乐背景下的彩色节奏灯的控制。
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