基于单片机的智能照明控制系统【字数：11817】
摘 要本课题设计是基于单片机STM32的智能照明控制系统。系统设计主要包括硬件和软件两部分。该系统的控制器是以单片机STM32F103RCT6为基础，实现实时数据采集、信号处理、控制等功能。本文中详细的讲述了硬件电路的设计过程，包括光电检测模块、人体检测模块、声音检测模块、烟雾检测模块以及LED照明控制模块。对于软件主要是通过ADC电压采集来判断光照强度，利用PWM占空比的不同来调光。单片机还进行实时信号采集、处理、发出指令对灯进行开关操作，从而实现智能控制。现已实现所设计的功能。
目录
一 绪论 3
1.1 课题研究背景 3
1.2 课题研究的目的和意义 3
1.3 课题设计要求 4
二 软硬件设计环境介绍 5
2.1 硬件设计环境——Cadence Allergo 5
2.1.1 Cadence Allergo 概述 5
2.1.2 Cadence Allergo 功能特点 5
2.1.3 Cadence Allergo 设计流程 6
2.2 软件设计环境——Keil 6
三 系统硬件设计 7
3.1 硬件系统总体设计 7
3.2 MCU模块 8
3.2.1 MCUSTM32F103RCT6 8
3.2.2 晶振电路 9
3.2.3 复位电路 9
3.2.4 MCU供电电路 10
3.2.5 MCU模块实物图 11
3.3 光电检测模块 11
3.3.1、GL5516光敏电阻工作原理 11
3.3.2 光电检测模块原理图 12
3.3.3 光电检测模块实物图 12
3.4 人体检测模块 13
3.4.1 HCSR501热释电传感器工作原理 13
3.4.2 热释电传感器内部结构——菲涅尔透镜 13
3.4.3 人体检测模块原理图 14
3.4.4 人体检测模块实物图 15
3.5 声音检测模块 15
3.5.1 6050咪头的工作原理及结构 15 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
3.5.2 声音检测模块原理图 16
3.5.3 声音检测模块实物图 17
3.6 烟雾检测模块 17
3.6.1 MQ2烟雾传感器的应用领域 17
3.6.2 MQ2简介 17
3.6.3 MQ2烟雾传感器模块特点 18
3.6.4 烟雾检测模块原理图 18
3.6.5 烟雾检测模块实物图 19
3.7 LED照明控制模块 19
四 系统软件设计 20
4.1 软件系统总框图 20
4.2 软件系统总流程图 21
4.3 ADC电压采集模块 22
4.3.1 ADC简介 22
4.3.2 ADC电压采集 22
4.4 PWM控制照明模块 23
4.4.1 PWM简介 23
4.4.2 PWM调光 23
4.5 IO扫描 25
五 课题实验成果展示 26
结语 27
参考文献 28
致谢 29
一 绪论
1.1 课题研究背景
当今社会已经迎来了智能时代，在人们生活中可以随处见到各式各样的智能化工具。如今智能理念深入人心，同时社会提出对资源的节约保护和再利用，这就要求在生活中必不可少的照明需要更加的智能化，能够进一步节约资源，并能实现更为高效的管理，以及更加的人性化。在此要求下智能化才是最好的选择。例如：在楼宇大厦、商业中心或者居民楼学校等公共大型区域实行智能化照明，可以根据时间，天气，以及人流量等等因素来控制照明灯具的开关来实现能源的节约，同时也可以优化环境，为人们营造更为舒适的氛围，享受智能给人们带来的便捷与乐趣。除此之外，智能照明很大程度上的减少了人力。在以往，道路上的照明一旦有所损坏，需要维修人员到现场检查，这样既耗时有耗人力，现在有了智能照明系统，一旦有灯具的损坏，可以通过反馈系统直接定位到损坏的灯具上面，这样可以大大的提升管理效率。
虽然智能化照明在一些公共区域体现出很强大的优势，能够智能的控制灯具的开关，从而节约资源。但是目前，这种智能化管理灯具的模式还不算是太普遍。像在学校或者每家每户都引入这种智能照明系统，那么可以从很大的程度上节约能源。除此之外，家具照明主要是人工控制为主，操作不便。因此现在需要一款智能化，价格低廉，操作简单，能够面向大众使用的新型节能方案。
1.2 课题研究的目的和意义
智能照明的产生一方面使灯具不仅仅只有照明的效果，使得灯光突破了照明的局限，另一方面给照明开拓了新的天地，为给照明行业带来了更多的创造性，让人们的生活因为照明变得更加丰富多彩。
本次课题的设计主要是针对家庭照明设计的智能照明系统，在该系统中其特点是：以智能控制为主、人工控制为辅。在人们正常生活中，该系统一般不需要用户的参与，充分利用自然光，自动调节光照强度，以此来节约资源以及大大减少人为的管理工作。设计一款既满足日常生活的照明需要，又能够智能化控制照明的系统的主要原因有这几点：第一该系统可以减少灯具使用时间，这样可以延长灯具寿命；第二该系统智能的对灯具实现控制，避免不需要的时候亮灯白白的消耗资源；第三该系统可以尽可能的把人的双手解放出来，避免过多繁琐的操作，使控制方便简单。
在以前我国靠资源和牺牲环境来追求经济的发展，使得现在资源慢慢的匮乏，环境变得恶劣，这种经济增长方式已经走到尽头了。在当今智能化社会中，人们社会国家都人与自然和谐相处，加强对环境的保护，节约资源并再利用可用资源，建设可持续发展国家，调整产业结构，在现在以及未来智能照明系统在照明行业将一直占有举足轻重的地位，推动家居智能照明系统发展，将会极大的改变人们的生活方式，具有重要意义。
1.3 课题设计要求
本次课题的设计主要是针对家庭照明设计的智能照明系统，为能够体现该系统以智能控制为主、人工控制为辅的特点，本次设计通过软硬件结合主要实现以下几个功能：
目录
一 绪论 3
1.1 课题研究背景 3
1.2 课题研究的目的和意义 3
1.3 课题设计要求 4
二 软硬件设计环境介绍 5
2.1 硬件设计环境——Cadence Allergo 5
2.1.1 Cadence Allergo 概述 5
2.1.2 Cadence Allergo 功能特点 5
2.1.3 Cadence Allergo 设计流程 6
2.2 软件设计环境——Keil 6
三 系统硬件设计 7
3.1 硬件系统总体设计 7
3.2 MCU模块 8
3.2.1 MCUSTM32F103RCT6 8
3.2.2 晶振电路 9
3.2.3 复位电路 9
3.2.4 MCU供电电路 10
3.2.5 MCU模块实物图 11
3.3 光电检测模块 11
3.3.1、GL5516光敏电阻工作原理 11
3.3.2 光电检测模块原理图 12
3.3.3 光电检测模块实物图 12
3.4 人体检测模块 13
3.4.1 HCSR501热释电传感器工作原理 13
3.4.2 热释电传感器内部结构——菲涅尔透镜 13
3.4.3 人体检测模块原理图 14
3.4.4 人体检测模块实物图 15
3.5 声音检测模块 15
3.5.1 6050咪头的工作原理及结构 15 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
3.5.2 声音检测模块原理图 16
3.5.3 声音检测模块实物图 17
3.6 烟雾检测模块 17
3.6.1 MQ2烟雾传感器的应用领域 17
3.6.2 MQ2简介 17
3.6.3 MQ2烟雾传感器模块特点 18
3.6.4 烟雾检测模块原理图 18
3.6.5 烟雾检测模块实物图 19
3.7 LED照明控制模块 19
四 系统软件设计 20
4.1 软件系统总框图 20
4.2 软件系统总流程图 21
4.3 ADC电压采集模块 22
4.3.1 ADC简介 22
4.3.2 ADC电压采集 22
4.4 PWM控制照明模块 23
4.4.1 PWM简介 23
4.4.2 PWM调光 23
4.5 IO扫描 25
五 课题实验成果展示 26
结语 27
参考文献 28
致谢 29
一 绪论
1.1 课题研究背景
当今社会已经迎来了智能时代，在人们生活中可以随处见到各式各样的智能化工具。如今智能理念深入人心，同时社会提出对资源的节约保护和再利用，这就要求在生活中必不可少的照明需要更加的智能化，能够进一步节约资源，并能实现更为高效的管理，以及更加的人性化。在此要求下智能化才是最好的选择。例如：在楼宇大厦、商业中心或者居民楼学校等公共大型区域实行智能化照明，可以根据时间，天气，以及人流量等等因素来控制照明灯具的开关来实现能源的节约，同时也可以优化环境，为人们营造更为舒适的氛围，享受智能给人们带来的便捷与乐趣。除此之外，智能照明很大程度上的减少了人力。在以往，道路上的照明一旦有所损坏，需要维修人员到现场检查，这样既耗时有耗人力，现在有了智能照明系统，一旦有灯具的损坏，可以通过反馈系统直接定位到损坏的灯具上面，这样可以大大的提升管理效率。
虽然智能化照明在一些公共区域体现出很强大的优势，能够智能的控制灯具的开关，从而节约资源。但是目前，这种智能化管理灯具的模式还不算是太普遍。像在学校或者每家每户都引入这种智能照明系统，那么可以从很大的程度上节约能源。除此之外，家具照明主要是人工控制为主，操作不便。因此现在需要一款智能化，价格低廉，操作简单，能够面向大众使用的新型节能方案。
1.2 课题研究的目的和意义
智能照明的产生一方面使灯具不仅仅只有照明的效果，使得灯光突破了照明的局限，另一方面给照明开拓了新的天地，为给照明行业带来了更多的创造性，让人们的生活因为照明变得更加丰富多彩。
本次课题的设计主要是针对家庭照明设计的智能照明系统，在该系统中其特点是：以智能控制为主、人工控制为辅。在人们正常生活中，该系统一般不需要用户的参与，充分利用自然光，自动调节光照强度，以此来节约资源以及大大减少人为的管理工作。设计一款既满足日常生活的照明需要，又能够智能化控制照明的系统的主要原因有这几点：第一该系统可以减少灯具使用时间，这样可以延长灯具寿命；第二该系统智能的对灯具实现控制，避免不需要的时候亮灯白白的消耗资源；第三该系统可以尽可能的把人的双手解放出来，避免过多繁琐的操作，使控制方便简单。
在以前我国靠资源和牺牲环境来追求经济的发展，使得现在资源慢慢的匮乏，环境变得恶劣，这种经济增长方式已经走到尽头了。在当今智能化社会中，人们社会国家都人与自然和谐相处，加强对环境的保护，节约资源并再利用可用资源，建设可持续发展国家，调整产业结构，在现在以及未来智能照明系统在照明行业将一直占有举足轻重的地位，推动家居智能照明系统发展，将会极大的改变人们的生活方式，具有重要意义。
1.3 课题设计要求
本次课题的设计主要是针对家庭照明设计的智能照明系统，为能够体现该系统以智能控制为主、人工控制为辅的特点，本次设计通过软硬件结合主要实现以下几个功能：
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