基于arm的无线感知照明系统设计(附件)【字数：8281】
摘 要随着通信技术的不断完善和发展，现如今各种数据通讯和数据传输的技术生活中随处可见，而目前数据传输的模式主要有无线和有线这两种模式，而无线模式由于其成本低、更灵活的优势，逐渐占据了主导地位。本文通过利用低成本、低功耗的单片机STM32F103C8T6和光敏电阻、LM393芯片、咪头以及LED灯来组成了一个无线感知照明系统，利用正确的程序设计用光敏电阻来检测周围光线亮度，用咪头及LM393芯片进行声音采集，进而对LED灯的亮度进行控制，并正确地显示结果，实现了照明系统的无线感知，在肯定了无线技术的发展前景和研究的必要性的同时，也方便了人们的生活。
目 录
一、引 言 1
(一) 研究背景及意义 1
(二)本文主要研究内容 1
1. 研究思路 1
2. 设计内容和实现功能 1
二、系统方案设计 2
(一) 总体方案设计 2
(二) 系统控制核心 2
三、无线感知照明系统电路硬件设计 3
(一) 主控芯片STM32F103C8T6 3
1. 关于主控芯片STM32F103C8T6的简介 3
2. 时钟和启动 3
3. 电压调压器 4
4. RTC和后备寄存器 4
(二) 传感器部分 4
1. 光敏电阻 4
2. LM393芯片和咪头 5
3. 红外热释电 6
4. 按键 7
四、无线感知照明系统软件设计 9
(一) 软件介绍 9
(二) 主程序流程图 9
(三) 模拟仿真 9
五、系统调试与结果 11
(一) 系统调试 11
(二) 结果分析 11
总 结 12
致 谢 13
参考文献 14
附录一 完整原理图 15
附录二 部分源码 16
一、引 言
(一) 研究背景及意义
随着中国科学管理技术的发展和社会的进步，越来越多的家用电器与科技产品相结合，家用电器的发展越来越智能化 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072￥
，家用电器与智能化的理论相互补充。不但改用了现有的家具，还有了全新的家用电器。随着单芯片的加入，当今的家用电器变得越来越智能，而且我们生活质量水平的提高使其走向平民化，随着我国家电的发展，人们的生活变得极为便捷，家电的智能化不仅提高了人们的工作效率，而且改善了人们的生活。经过近些年的发展，智能照明控制系统已经趋于成熟，可以实现可靠且灵活的照明判断，可以应用于多种场合。美中不足的是现阶段智能照明控制系统还存在诸多问题，例如，复杂的结构，需要铺设大量线路以及系统的可伸缩性差，在一定程度上限制了其应用。
大家都知道，台灯是我们日常生活中用来照明的家庭电器。工作原理是将照明灯聚集在一个区域，方便日常工作和学习。常用的灯泡是白炽灯或节能灯泡，一些具有应急功能的节能灯，仍然可以在停电期间被点亮。
现在的智能控制台灯可大致分为手动和自动管理模式。在手动模式下，环境光的改变不会改变光的亮度，只有光的亮度可以通过控制按钮进行调整。而在自动模式下时，可以根据是否有人以及当时的环境光亮度来开启台灯，当有人在台灯范围内时，灯将感测周围环境的亮度，光传感器开关自动调节光的亮度。
(二)本文主要研究内容
1. 研究思路
文章先细致地了解了无线感知照明系统的工作原理和工作方式，在充分理解能力相关原理的基础上，利用单片机STM32F103C8T6的数据手册和LM393芯片的原理图编写代码设计输入，通过它的功能仿真和分析，然后通过布局布线，最后通过测试和性能调试完成无线感知照明系统的设计。
2. 设计内容和实现功能
（1）智能台灯设计中的主要控制单元（MCU）是STM32F103C8T6芯片，主要负责控制灯光的亮灭，无人时灯灭，节约电量，而且我们可以通过根据自己周围环境的亮度来相应地调节灯光亮度，另外，在自动模式下声音也能控制灯的亮灭，在手动模式时，可以由按键来控制灯光的亮灭及灯光亮度。
（2）实现功能 自动模式下，通过感应是否有人，是否有声音点亮LED，可以通过周围的光线亮度来控制LED灯的亮度；而在手动模式下，只能手动调节LED灯的亮度，按键控制准确无误。
二、系统方案设计
(一) 总体方案设计
由于本系统主要设计来源于生活，也因此比较符合生活场景。声控部分主要利用LM393芯片以及咪头来进行声音的采集，以红外热释电传感器为基础，采用单片机处理，方便控制的目的。本系统组成如图21所示：
图21 整体设计框图
主要由四部分组成：
1. STM32F103C8T6芯片作为中央处理单元：处理信号、发出命令；
2. 灯光控制部分：根据单片机的命令来开关灯及调节亮度；
3. 传感器部分：热释电传感器、光线感应器、咪头(传声器)；
4. 光强检测电路部分：由单片机内部ADC0832处理光敏电阻检测到的光亮度的模拟量。
(二) 系统控制核心
智能台灯系统有单片机、灯、按键和传感器等部分。光敏电阻负责信号检测和处理部分；单片机可以采用的是STM32F103C8T6芯片，该芯片的优点是：操作简便，价格低廉，加密，开发简单，市场占有率大。微控制器的功能是接收传感器返回的信号，然后通过处理灯板工作；而咪头则用于对声音可以进行分析检测；热释电红外传感器主要负责感知周围环境是否有人，对波长为10μm的红外辐射，也就是我们人体辐射红外波长非常敏感，对人体之外的物体不会引发探头动作；光敏电阻用于感知周围社会环境光线强度；由灯驱动晶体管通过IO口STM32F103微控制器，以控制灯的亮度。
三、无线感知照明系统电路硬件设计
(一) 主控芯片STM32F103C8T6
无线感知照明系统电路硬件部分由中央控制器、灯光控制器、遥控器和声控传感器构成。传感器在接收到信号后，由遥控器发射无线信号给中央控制器，中央控制器接受到信号后进行处理，将其转变为对灯光的调节指令并发送给灯光，从而进行光源的明暗开关调节。
1. 关于主控芯片STM32F103C8T6的简介
目 录
一、引 言 1
(一) 研究背景及意义 1
(二)本文主要研究内容 1
1. 研究思路 1
2. 设计内容和实现功能 1
二、系统方案设计 2
(一) 总体方案设计 2
(二) 系统控制核心 2
三、无线感知照明系统电路硬件设计 3
(一) 主控芯片STM32F103C8T6 3
1. 关于主控芯片STM32F103C8T6的简介 3
2. 时钟和启动 3
3. 电压调压器 4
4. RTC和后备寄存器 4
(二) 传感器部分 4
1. 光敏电阻 4
2. LM393芯片和咪头 5
3. 红外热释电 6
4. 按键 7
四、无线感知照明系统软件设计 9
(一) 软件介绍 9
(二) 主程序流程图 9
(三) 模拟仿真 9
五、系统调试与结果 11
(一) 系统调试 11
(二) 结果分析 11
总 结 12
致 谢 13
参考文献 14
附录一 完整原理图 15
附录二 部分源码 16
一、引 言
(一) 研究背景及意义
随着中国科学管理技术的发展和社会的进步，越来越多的家用电器与科技产品相结合，家用电器的发展越来越智能化 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072￥
，家用电器与智能化的理论相互补充。不但改用了现有的家具，还有了全新的家用电器。随着单芯片的加入，当今的家用电器变得越来越智能，而且我们生活质量水平的提高使其走向平民化，随着我国家电的发展，人们的生活变得极为便捷，家电的智能化不仅提高了人们的工作效率，而且改善了人们的生活。经过近些年的发展，智能照明控制系统已经趋于成熟，可以实现可靠且灵活的照明判断，可以应用于多种场合。美中不足的是现阶段智能照明控制系统还存在诸多问题，例如，复杂的结构，需要铺设大量线路以及系统的可伸缩性差，在一定程度上限制了其应用。
大家都知道，台灯是我们日常生活中用来照明的家庭电器。工作原理是将照明灯聚集在一个区域，方便日常工作和学习。常用的灯泡是白炽灯或节能灯泡，一些具有应急功能的节能灯，仍然可以在停电期间被点亮。
现在的智能控制台灯可大致分为手动和自动管理模式。在手动模式下，环境光的改变不会改变光的亮度，只有光的亮度可以通过控制按钮进行调整。而在自动模式下时，可以根据是否有人以及当时的环境光亮度来开启台灯，当有人在台灯范围内时，灯将感测周围环境的亮度，光传感器开关自动调节光的亮度。
(二)本文主要研究内容
1. 研究思路
文章先细致地了解了无线感知照明系统的工作原理和工作方式，在充分理解能力相关原理的基础上，利用单片机STM32F103C8T6的数据手册和LM393芯片的原理图编写代码设计输入，通过它的功能仿真和分析，然后通过布局布线，最后通过测试和性能调试完成无线感知照明系统的设计。
2. 设计内容和实现功能
（1）智能台灯设计中的主要控制单元（MCU）是STM32F103C8T6芯片，主要负责控制灯光的亮灭，无人时灯灭，节约电量，而且我们可以通过根据自己周围环境的亮度来相应地调节灯光亮度，另外，在自动模式下声音也能控制灯的亮灭，在手动模式时，可以由按键来控制灯光的亮灭及灯光亮度。
（2）实现功能 自动模式下，通过感应是否有人，是否有声音点亮LED，可以通过周围的光线亮度来控制LED灯的亮度；而在手动模式下，只能手动调节LED灯的亮度，按键控制准确无误。
二、系统方案设计
(一) 总体方案设计
由于本系统主要设计来源于生活，也因此比较符合生活场景。声控部分主要利用LM393芯片以及咪头来进行声音的采集，以红外热释电传感器为基础，采用单片机处理，方便控制的目的。本系统组成如图21所示：
图21 整体设计框图
主要由四部分组成：
1. STM32F103C8T6芯片作为中央处理单元：处理信号、发出命令；
2. 灯光控制部分：根据单片机的命令来开关灯及调节亮度；
3. 传感器部分：热释电传感器、光线感应器、咪头(传声器)；
4. 光强检测电路部分：由单片机内部ADC0832处理光敏电阻检测到的光亮度的模拟量。
(二) 系统控制核心
智能台灯系统有单片机、灯、按键和传感器等部分。光敏电阻负责信号检测和处理部分；单片机可以采用的是STM32F103C8T6芯片，该芯片的优点是：操作简便，价格低廉，加密，开发简单，市场占有率大。微控制器的功能是接收传感器返回的信号，然后通过处理灯板工作；而咪头则用于对声音可以进行分析检测；热释电红外传感器主要负责感知周围环境是否有人，对波长为10μm的红外辐射，也就是我们人体辐射红外波长非常敏感，对人体之外的物体不会引发探头动作；光敏电阻用于感知周围社会环境光线强度；由灯驱动晶体管通过IO口STM32F103微控制器，以控制灯的亮度。
三、无线感知照明系统电路硬件设计
(一) 主控芯片STM32F103C8T6
无线感知照明系统电路硬件部分由中央控制器、灯光控制器、遥控器和声控传感器构成。传感器在接收到信号后，由遥控器发射无线信号给中央控制器，中央控制器接受到信号后进行处理，将其转变为对灯光的调节指令并发送给灯光，从而进行光源的明暗开关调节。
1. 关于主控芯片STM32F103C8T6的简介
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