楼道灯光自动控制系统设计
该楼道灯光自动控制系统主要包括声信号采集模块、光信号采集模块、人体红外采集模块、GSM短信发送模块、单片机控制电路、继电器驱动模块六个部分，实现了依据光照度、人体信息和声音信息而自动控制楼道灯光开闭的功能。声信号采集模块主要由声音传感器构成，实现了对楼道内声音的采集功能。光信号采集模块主要由光敏电阻构成，实现了对楼道内光照信息的采集。人体红外采集模块主要由热释电红外线传感控制器构成，实现了对楼道内人体信息的采集。继电器驱动模块主要由继电器构成，实现了对灯光的开启或关闭。该系统以stc15l2k60s2单片机为核心进行硬件设计，由GSM模块实现无线通信，使用AD10软件实现原理图的设计，采用C语言进行程序编写与调试，实验表明，该系统有效地解决了楼道灯光的自动控制问题，既节约了电能的又满足了人们日常生活的需要。关键词 楼道照明，自动控制，stc15l2k60s2目录
1绪论 1
1.1 概述 1
1.2 国内外研究与发展现状 2
1.3 总体设计 3
2控制系统实现机理 3
2.1 控制装置设计思路 4
2.2 控制装置设计方框图 4
2.3 热释电红外线传感控制器 4
2.4 电容式声音传感器 5
2.5 光敏电阻 6
3系统硬件设计 7
3.1 单片机最小系统硬件原理介绍 7
3.2 供电电路设计 8
3.3 辅助电路设计 9
3.4 光信号采集模块 10
3.5 GSM短信模块 11
3.6 声音信号检测电路 12
3.7 硬件抗干扰设计 13
4系统软件设计 14
4.1 软件开发环境 14
4.2 人体红外线模块软件设计 14
4.3 光信号采集模块软件设计 16
4.4 声音信号采集模块软件设计 17
4.5 GSM短信发送模块子程序 19
4.6 软件抗干扰设计 20
5 实验调试 22
5.1 实验调试方法 22
5.2 试验结果 22
结论 24
br /> 4.2 人体红外线模块软件设计 14
4.3 光信号采集模块软件设计 16
4.4 声音信号采集模块软件设计 17
4.5 GSM短信发送模块子程序 19
4.6 软件抗干扰设计 20
5 实验调试 22
5.1 实验调试方法 22
5.2 试验结果 22
结论 24
致谢 25
参考文献 26
1绪论
如今，公共场所以及居民居住区的楼道内最为常用的开关依然是老旧的普通机械手动开关,机械故障以及人为原因会导致灯泡出现长明现象,浪费了电能的同时，也使得灯泡使用寿命缩短,造成了不必要的经济损失。同时，频繁开关以及其它因素使墙壁开关的故障率很高，影响了居民的正常日常生活。因此，急需设计研制一种新型开关来代替原有老旧的普通机械手动开关，楼道灯光自动控制系统应运而生。
伴随着当今科学技术迅速发展以及人民群众生活水平不断提高,人们对楼道照明系统也提出了更高的要求,需要更加智能、方便和节能的楼道灯光自动控制系统来满足人民群众的生活需求,同时新型照明技术(比如LED和CCFL灯)的快速发展也对楼道照明系统的发展产生了积极影响。
1.1 概述
公共场所电灯很多情况下不能及时关闭，甚至出现不关闭现象，造成了电能的极大浪费，主要原因是缺少专门人员的管理，以及公众节能意识的欠缺。杜绝公共场所的电能浪费，公共场所照明系统采用自动化控制方式十分必要[1]。声光控电路具有结构简单、使用方便、工作可靠性高等特点，因其无需人为开关，自动采集人体信息、光照信息和声音信息来完成灯光的开启与关闭，现已开始被很多新建的公共场所和居民楼所采用，极大的方便了人们的日常生活。声光控电路主要是依靠声音和光控制电路进行工作的。它通过声音（如击掌声）和光控制电路将声音和光信号转变为电信号，控制器对产生的电信号作进一步的分析处理后，做出相应的开启或关闭动作，在自动控制工业电器和家用电器方面有着广泛的用途[2]。
电子信息技术作为第三次产业革命-信息革命中重要的技术之一，在当今世界环境下推动社会跨越式进步，不仅促进科学技术的日新月异和飞速发展，还促进了大规模提高各国生产力水平。电子信息技术成为各国竞争的核心科技，在工业生产、家庭生活、公共场所等各种环境下，电子信息技术得到了广泛的应用。智能照明作为电子信息技术应用领域之一，照明的智能化主要采用电子计数器实时检测环境变量，通过声音和光照的变量参数变化，经过处理器分析判断实现照明亮度的调节与开关。照明主要在夜晚有人或车流动时才打开，也就是在白天关闭照明电源，并由光控部件检测外界是否达到夜晚的低照度环境下，若达到夜晚低照度环境下后采用声控模块控制电路，声控模块主要采集人或车流的有无。因此，在白天通过光控模块控制电灯关闭，以及电灯周围的声音状态分析电路控制光控模块不会工作，主要由声控部件控制电灯亮灭状态，并通过一定的时间延时满足人或车流动时间，使路灯光照的节能化和高效化[3]。当下声控电路具备较完备的设计和应用于电能节约方面有较好的处理，但无法实现特殊环境下的电灯常亮模式。本文通过对现有智能照明的电路进行升级，通过电路升级满足智能照明特殊应用环境下的特殊功能的进一步完善，并在不影响基本功能需求下满足能受人为所控制以至更好的为人们服务。
1.2 国内外研究与发展现状
现在市面上一般的声光控制楼道开关所设计的电路分为五个模块，分别为工作电源模块，声音和光信号采集模块，声音和光信号分析处理模块，延时模块以及被控制模块。工作电源模块主要负责为控制器、传感器等芯片及电路提供直流电源。声音和光信号采集模块主要负责声音信号和光信号的采集，将光信号和声音信号装变为相应的电信号。声音和光信号分析处理模块对声音，光信号导致的电信号的改变进行处理分析，依据分析结果作用于延时模块。延时模块在声音和光信号分析处理模块的指令下工作，起到延时的作用。被控制模块则在延时模块和声音和光信号分析处理模块延时模块的共同作用下工作[4]。
一般路灯的开关设计依据声光控制。基本原理的描述如下：采用驻极体话筒检测声音信号，采用光敏电阻检测光照信号，两种信号经过运放处理后与基准电源幅值比较处理，比较结果生成数字信号发送至51单片机，处理计算后判断声音信号和光信号的高或低电平来决定的亮与不亮，灯的亮灭状态使用LED来显示。同时，感应部分包括光控系统和声控系统的两个模块，通过这两种方式提供脉冲信号，通过单片机处理后能够控制达到如下功能：在路灯周围环境有强烈的光照强度时，声控功能处于关闭状态，光控模块控制路灯电源关闭；在路灯周围环境黑暗状态时，光控和声控的两种控制模式同时起作用，此时光控模块提供脉冲使电灯处于点亮状态，然后通过单片机设定定时器，在没有声音信号到来之前，设置灯灭，当有声音信号到来时开启路灯，设置一定时间后关闭路灯。接下来的一段黑暗状态就是只有声控模块提供即时脉冲，期间也有定时器控制电灯点亮状态[5]。
智能灯光系统成为现在智能家居生活中提倡的突出功能，实现灯光的智能控制及其管理系统能力，相较于传统照明可实现灯光软启、调光、一对一遥控、分区灯光全开全关及一键场景等管理功能，并可用集中、遥控、远程、定时等多种控制方式，甚至通过电脑对灯光进行高级智能控制，可达到智能照明的节能、环保、舒适、方便的效果。通过声波和光波在媒介中的相互作用，能够产生类似于光栅衍射的“超声衍射”， 超声波作用的介质中有光波通过时，利用光波和声波在媒质中的相互作用规律，可以用超声波控制光束的频率、方向和强度，也可以将其它信号转换为光信号进行分析。通过两方面作用的应用研究，现已有各种用途的声光器件
1绪论 1
1.1 概述 1
1.2 国内外研究与发展现状 2
1.3 总体设计 3
2控制系统实现机理 3
2.1 控制装置设计思路 4
2.2 控制装置设计方框图 4
2.3 热释电红外线传感控制器 4
2.4 电容式声音传感器 5
2.5 光敏电阻 6
3系统硬件设计 7
3.1 单片机最小系统硬件原理介绍 7
3.2 供电电路设计 8
3.3 辅助电路设计 9
3.4 光信号采集模块 10
3.5 GSM短信模块 11
3.6 声音信号检测电路 12
3.7 硬件抗干扰设计 13
4系统软件设计 14
4.1 软件开发环境 14
4.2 人体红外线模块软件设计 14
4.3 光信号采集模块软件设计 16
4.4 声音信号采集模块软件设计 17
4.5 GSM短信发送模块子程序 19
4.6 软件抗干扰设计 20
5 实验调试 22
5.1 实验调试方法 22
5.2 试验结果 22
结论 24
br /> 4.2 人体红外线模块软件设计 14
4.3 光信号采集模块软件设计 16
4.4 声音信号采集模块软件设计 17
4.5 GSM短信发送模块子程序 19
4.6 软件抗干扰设计 20
5 实验调试 22
5.1 实验调试方法 22
5.2 试验结果 22
结论 24
致谢 25
参考文献 26
1绪论
如今，公共场所以及居民居住区的楼道内最为常用的开关依然是老旧的普通机械手动开关,机械故障以及人为原因会导致灯泡出现长明现象,浪费了电能的同时，也使得灯泡使用寿命缩短,造成了不必要的经济损失。同时，频繁开关以及其它因素使墙壁开关的故障率很高，影响了居民的正常日常生活。因此，急需设计研制一种新型开关来代替原有老旧的普通机械手动开关，楼道灯光自动控制系统应运而生。
伴随着当今科学技术迅速发展以及人民群众生活水平不断提高,人们对楼道照明系统也提出了更高的要求,需要更加智能、方便和节能的楼道灯光自动控制系统来满足人民群众的生活需求,同时新型照明技术(比如LED和CCFL灯)的快速发展也对楼道照明系统的发展产生了积极影响。
1.1 概述
公共场所电灯很多情况下不能及时关闭，甚至出现不关闭现象，造成了电能的极大浪费，主要原因是缺少专门人员的管理，以及公众节能意识的欠缺。杜绝公共场所的电能浪费，公共场所照明系统采用自动化控制方式十分必要[1]。声光控电路具有结构简单、使用方便、工作可靠性高等特点，因其无需人为开关，自动采集人体信息、光照信息和声音信息来完成灯光的开启与关闭，现已开始被很多新建的公共场所和居民楼所采用，极大的方便了人们的日常生活。声光控电路主要是依靠声音和光控制电路进行工作的。它通过声音（如击掌声）和光控制电路将声音和光信号转变为电信号，控制器对产生的电信号作进一步的分析处理后，做出相应的开启或关闭动作，在自动控制工业电器和家用电器方面有着广泛的用途[2]。
电子信息技术作为第三次产业革命-信息革命中重要的技术之一，在当今世界环境下推动社会跨越式进步，不仅促进科学技术的日新月异和飞速发展，还促进了大规模提高各国生产力水平。电子信息技术成为各国竞争的核心科技，在工业生产、家庭生活、公共场所等各种环境下，电子信息技术得到了广泛的应用。智能照明作为电子信息技术应用领域之一，照明的智能化主要采用电子计数器实时检测环境变量，通过声音和光照的变量参数变化，经过处理器分析判断实现照明亮度的调节与开关。照明主要在夜晚有人或车流动时才打开，也就是在白天关闭照明电源，并由光控部件检测外界是否达到夜晚的低照度环境下，若达到夜晚低照度环境下后采用声控模块控制电路，声控模块主要采集人或车流的有无。因此，在白天通过光控模块控制电灯关闭，以及电灯周围的声音状态分析电路控制光控模块不会工作，主要由声控部件控制电灯亮灭状态，并通过一定的时间延时满足人或车流动时间，使路灯光照的节能化和高效化[3]。当下声控电路具备较完备的设计和应用于电能节约方面有较好的处理，但无法实现特殊环境下的电灯常亮模式。本文通过对现有智能照明的电路进行升级，通过电路升级满足智能照明特殊应用环境下的特殊功能的进一步完善，并在不影响基本功能需求下满足能受人为所控制以至更好的为人们服务。
1.2 国内外研究与发展现状
现在市面上一般的声光控制楼道开关所设计的电路分为五个模块，分别为工作电源模块，声音和光信号采集模块，声音和光信号分析处理模块，延时模块以及被控制模块。工作电源模块主要负责为控制器、传感器等芯片及电路提供直流电源。声音和光信号采集模块主要负责声音信号和光信号的采集，将光信号和声音信号装变为相应的电信号。声音和光信号分析处理模块对声音，光信号导致的电信号的改变进行处理分析，依据分析结果作用于延时模块。延时模块在声音和光信号分析处理模块的指令下工作，起到延时的作用。被控制模块则在延时模块和声音和光信号分析处理模块延时模块的共同作用下工作[4]。
一般路灯的开关设计依据声光控制。基本原理的描述如下：采用驻极体话筒检测声音信号，采用光敏电阻检测光照信号，两种信号经过运放处理后与基准电源幅值比较处理，比较结果生成数字信号发送至51单片机，处理计算后判断声音信号和光信号的高或低电平来决定的亮与不亮，灯的亮灭状态使用LED来显示。同时，感应部分包括光控系统和声控系统的两个模块，通过这两种方式提供脉冲信号，通过单片机处理后能够控制达到如下功能：在路灯周围环境有强烈的光照强度时，声控功能处于关闭状态，光控模块控制路灯电源关闭；在路灯周围环境黑暗状态时，光控和声控的两种控制模式同时起作用，此时光控模块提供脉冲使电灯处于点亮状态，然后通过单片机设定定时器，在没有声音信号到来之前，设置灯灭，当有声音信号到来时开启路灯，设置一定时间后关闭路灯。接下来的一段黑暗状态就是只有声控模块提供即时脉冲，期间也有定时器控制电灯点亮状态[5]。
智能灯光系统成为现在智能家居生活中提倡的突出功能，实现灯光的智能控制及其管理系统能力，相较于传统照明可实现灯光软启、调光、一对一遥控、分区灯光全开全关及一键场景等管理功能，并可用集中、遥控、远程、定时等多种控制方式，甚至通过电脑对灯光进行高级智能控制，可达到智能照明的节能、环保、舒适、方便的效果。通过声波和光波在媒介中的相互作用，能够产生类似于光栅衍射的“超声衍射”， 超声波作用的介质中有光波通过时，利用光波和声波在媒质中的相互作用规律，可以用超声波控制光束的频率、方向和强度，也可以将其它信号转换为光信号进行分析。通过两方面作用的应用研究，现已有各种用途的声光器件
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