arduino的教室智能照明系统设计与实现【字数：34751】
摘 要本课题针对目前大学课堂相对严重的用电浪费现象，并结合了当前国内外的智能照明控制系统的发展现状，分析了各种智能照明系统的原理以及实现方法，提出了本课题中的智能照明系统的设计理念，即一种基于Arduino单片机的教室智能照明系统，并完成了本课题的硬件和软件方面的设计和实现。实现本课题的教室智能照明节能系统，是采用Arduino单片机来实现控制系统的设计的。该系统主要由传感器电路、控制电路、液晶显示模块、Wifi遥控模块及模拟灯等部分组成。其中，本系统的室内光照强度检测模块是通过光敏二极管来实现光电转换；还有室内人数检测模块是采用红外传感器来实现实时检测教室内的人数，通过由Arduino单片机构成的核心控制模块来控制点亮相应个数的室内照明灯。该系统能精确检测并判断人员的出入，进而计算出教室内实时人数，为精确实时控制教室照明灯提供可靠数据。另外，系统还采用多模式控制，可以使用自动模式加手动模式及遥控模式等来控制，可以方便地适应不同的使用情景。本系统结构简单，操控方便，有较大的实用性，并且还易扩展。它不但可以节省能源，还可以延长高校的室内的灯具的使用寿命。同时，本系统也希望能够实现对于高校教室及办公楼等的合理管理，并且达到实现绿色发展的理念的目标。
目 录
1. 绪论 1
1.1 课题研究背景 1
1.2 课题研究意义 2
1.2.1 提高节能效益 2
1.2.2 提高学习效率 2
1.2.3 完善管理模式 3
1.2.4 增加投资收益 3
1.3课题研究内容和成果 3
1.4 论文结构 3
2. 相关工作 5
2.1 智能照明 5
2.1.1 智能照明含义 5
2.1.2 智能照明优势 5
2.1.3 应用领域 6
2.1.4 智能照明发展 7
2.2 Arduino介绍 9
2.2.1 单片机概念 9
2.2.2 Arduino定义 10
2.2.3 Arduino特点 10
2.2.4 Arduino功能 11
2.2.5 Arduino开发工具 11
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: @351916072@
2.2.6 Arduino数字、模拟端口 12
2.2.7 Arduino语言 12
2.2.8 Arduino串口通讯 13
2.2.9 Arduino的I2C通讯 14
2.2.10 Arduino控制1602字符液晶原理 15
2.3 液晶 LCD1602介绍 17
2.3.1 引脚定义 17
2.3.2 指令详细叙述 20
2.4 本章小结 24
3. 系统设计与实现 25
3.1 系统方案设计 25
3.1.1 系统设计的总体理念 25
3.1.2 系统的设计方法 25
3.1.3 系统设计要求 25
3.1.4 总体设计方案 26
3.2 系统功能介绍 28
3.2.1 室内光强实时监测模块 28
3.2.2 室内人数实时监测模块 28
3.2.3 LCD1602显示模块 28
3.2.4 无线控制模块 28
3.2.5 灯具模拟控制模块 28
3.3 系统硬件电路实现 29
3.3.1 Arduino最小系统实现 29
3.3.2 室内光强实时监测模块实现 30
3.3.3 室内人数实时监测模块实现 32
3.3.4 LCD1602液晶显示模块实现 34
3.3.5 无线控制模块实现 40
3.3.6 灯具模拟控制模块实现 41
3.3.7 7805电源稳压模块实现 42
3.4 系统软件实现 43
3.4.1 软件实现方案 43
3.4.2 安卓手机APP界面实现 43
3.5 系统重要程序实现 44
3.6 本章小结 47
4. 系统测试 48
4.1 测试方案 48
4.2 测试环境 48
4.2.1 硬件环境 48
4.2.2 软件环境 48
4.2.3 室内环境 49
4.3测试结果展示 49
4.3.1 手动模式 49
4.3.2 自动模式 49
4.3.3 无线遥控模式 51
4.3.4 问题及分析 52
4.4 多维度测试 53
4.4.1 模拟电压值 53
4.4.2 人数区间范围 53
4.5 本章小结 54
5. 总结与展望 55
5.1 论文工作总结 55
5.2 未来工作展望 55
6. 系统开发的影响 56
6.1 社会人文的影响 56
6.2 自然环境的影响 56
6.3 科学技术的影响 56
参考文献 57
致谢 58
1. 绪论
1.1 课题研究背景
绿色照明已被正式列入国家计划，坚持资源节约和环境保护的基本国策是我们的核心内容，人与自然的和谐是全面建设小康社会的重要指标之一。节能优先的理念也已经深入人心，智能照明是我们减少能源消耗的一种有效途径，为我们创建资源节约型、环境友好型社会做出了巨大贡献。随着现代科技的不断飞速发展与进步，智能照明系统将取代传统式的照明系统，并且随之而来的各种优势也会很大程度上地改变人们的生产及生活方式。
此外，与红外探测技术密切相关的一系列高科技技术，如智能识别技术以及互联网技术，也使我们的生活更加智能和方便，在我们当下以及未来的社会中建设了一个无处不在、无时不有的高科技环境。
就国内而言，目前我国人口基数庞大，用电量日益增加。煤炭资源等的不可再生性决定了我们必须寻找一条解决电力消耗问题的新途径。 开发新能源与减少能源浪费在当今社会已成为了十分迫切的问题[1]。
其实，在国内外，智能照明现阶段也逐渐成为了一种潮流。2015年至2017年，国内外的智能照明的市场规模不断扩大，其中速度最快的年份是2016年。2015年国内外的智能照明的市场规模已经有78.3亿美元，到了2016年的时候，智能照明市场规模增长的百分比已经高达34.79%到105.5%，同时还占据了国内外的LED灯具的市场的超过了30%的百分比。
从上世纪90年代起，国外的一些智能照明产品的商家们就在我们国家投资建厂了。这几年来，我国的市场规模扩大的速度与日俱增。05年时，我们只有19亿元，然后截止到16年时，我们已经达到了147亿元，并且始终将年增长率维持在大致25%的水平。
目 录
1. 绪论 1
1.1 课题研究背景 1
1.2 课题研究意义 2
1.2.1 提高节能效益 2
1.2.2 提高学习效率 2
1.2.3 完善管理模式 3
1.2.4 增加投资收益 3
1.3课题研究内容和成果 3
1.4 论文结构 3
2. 相关工作 5
2.1 智能照明 5
2.1.1 智能照明含义 5
2.1.2 智能照明优势 5
2.1.3 应用领域 6
2.1.4 智能照明发展 7
2.2 Arduino介绍 9
2.2.1 单片机概念 9
2.2.2 Arduino定义 10
2.2.3 Arduino特点 10
2.2.4 Arduino功能 11
2.2.5 Arduino开发工具 11
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: @351916072@
2.2.6 Arduino数字、模拟端口 12
2.2.7 Arduino语言 12
2.2.8 Arduino串口通讯 13
2.2.9 Arduino的I2C通讯 14
2.2.10 Arduino控制1602字符液晶原理 15
2.3 液晶 LCD1602介绍 17
2.3.1 引脚定义 17
2.3.2 指令详细叙述 20
2.4 本章小结 24
3. 系统设计与实现 25
3.1 系统方案设计 25
3.1.1 系统设计的总体理念 25
3.1.2 系统的设计方法 25
3.1.3 系统设计要求 25
3.1.4 总体设计方案 26
3.2 系统功能介绍 28
3.2.1 室内光强实时监测模块 28
3.2.2 室内人数实时监测模块 28
3.2.3 LCD1602显示模块 28
3.2.4 无线控制模块 28
3.2.5 灯具模拟控制模块 28
3.3 系统硬件电路实现 29
3.3.1 Arduino最小系统实现 29
3.3.2 室内光强实时监测模块实现 30
3.3.3 室内人数实时监测模块实现 32
3.3.4 LCD1602液晶显示模块实现 34
3.3.5 无线控制模块实现 40
3.3.6 灯具模拟控制模块实现 41
3.3.7 7805电源稳压模块实现 42
3.4 系统软件实现 43
3.4.1 软件实现方案 43
3.4.2 安卓手机APP界面实现 43
3.5 系统重要程序实现 44
3.6 本章小结 47
4. 系统测试 48
4.1 测试方案 48
4.2 测试环境 48
4.2.1 硬件环境 48
4.2.2 软件环境 48
4.2.3 室内环境 49
4.3测试结果展示 49
4.3.1 手动模式 49
4.3.2 自动模式 49
4.3.3 无线遥控模式 51
4.3.4 问题及分析 52
4.4 多维度测试 53
4.4.1 模拟电压值 53
4.4.2 人数区间范围 53
4.5 本章小结 54
5. 总结与展望 55
5.1 论文工作总结 55
5.2 未来工作展望 55
6. 系统开发的影响 56
6.1 社会人文的影响 56
6.2 自然环境的影响 56
6.3 科学技术的影响 56
参考文献 57
致谢 58
1. 绪论
1.1 课题研究背景
绿色照明已被正式列入国家计划，坚持资源节约和环境保护的基本国策是我们的核心内容，人与自然的和谐是全面建设小康社会的重要指标之一。节能优先的理念也已经深入人心，智能照明是我们减少能源消耗的一种有效途径，为我们创建资源节约型、环境友好型社会做出了巨大贡献。随着现代科技的不断飞速发展与进步，智能照明系统将取代传统式的照明系统，并且随之而来的各种优势也会很大程度上地改变人们的生产及生活方式。
此外，与红外探测技术密切相关的一系列高科技技术，如智能识别技术以及互联网技术，也使我们的生活更加智能和方便，在我们当下以及未来的社会中建设了一个无处不在、无时不有的高科技环境。
就国内而言，目前我国人口基数庞大，用电量日益增加。煤炭资源等的不可再生性决定了我们必须寻找一条解决电力消耗问题的新途径。 开发新能源与减少能源浪费在当今社会已成为了十分迫切的问题[1]。
其实，在国内外，智能照明现阶段也逐渐成为了一种潮流。2015年至2017年，国内外的智能照明的市场规模不断扩大，其中速度最快的年份是2016年。2015年国内外的智能照明的市场规模已经有78.3亿美元，到了2016年的时候，智能照明市场规模增长的百分比已经高达34.79%到105.5%，同时还占据了国内外的LED灯具的市场的超过了30%的百分比。
从上世纪90年代起，国外的一些智能照明产品的商家们就在我们国家投资建厂了。这几年来，我国的市场规模扩大的速度与日俱增。05年时，我们只有19亿元，然后截止到16年时，我们已经达到了147亿元，并且始终将年增长率维持在大致25%的水平。
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