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基于STM32和HC-SR501智能家居的智能照明系统设计

王东;莫先

【摘要】针对目前智能照明只根据室内环境光强度变化来实时调节LED灯亮度的

缺陷,设计并实现了基于低功耗系列单片机—STM32L系列的照明系统,可根据人体

红外信号和室内光照度进行智能照明。首先详细介绍了系统的总体设计、硬件设计

以及软件设计,然后通过实验对系统进行测试,实现了根据人体红外信号和室内光强

度对LED灯进行智能控制的功能,并验证了系统的实用性和有效性。

【期刊名称】《重庆理工大学学报》

【年(卷),期】2016(030)006

【总页数】8页(P135-142)

【关键词】STM32人体红外智能照明智能家居

【作者】王东;莫先

【作者单位】重庆理工大学计算机科学与工程学院,重庆400054

【正文语种】中文

【中图分类】TP393

随着经济的发展和科技的进步，人们对照明器具的节能性和科学管理便捷性提出了

更高的要求，使得照明控制在智能家居领域的地位越来越重要。使用智能照明控制

系统更能体现节能与管理方面的优势，提高家庭的科学照明水平。普通家庭的照明

模式是白天关灯、晚上开灯，而采用智能照明控制系统后，用户可以根据不同场合、

不同时间的家庭人数进行智能照明，在需要时自动开启照明系统并调节其亮度；同

时，系统还能充分利用自然光，在保证必要照明的同时，有效减少灯具的工作时间，

节省不必要的能源开支，延长了灯具的使用寿命[1-4]。智能照明控制系统可减少

灯具的使用时间，能有效节约能源。粗放型经济增长方式会导致资源匮乏，因此调

整产业结构势在必行，在照明行业推广智能照明系统具有重要的意义[5-11]。本文

针对目前只根据室内光照度来调节LED灯亮度的方法存在的缺陷，在照明系统中

加入人体红外感应模块和温度检测模块。温度检测模块可实时显示室内温度，人体

红外模块可感应室内是否有人。当红外感应模块检测到室内无人时，系统强制断开

电源，这样可以避免家庭主人忘记关闭智能照明系统时带来的能源浪费。

目前，主流的照明智能控制系统主要是总线式照明智能控制系统或网络。总线式照

明智能控制系统或网络主要有两种，基于分布式控制总线

DCS(distributedcontrolsystem)原理和现场控制总线(fieldcontrolsystem)原理

的测控系统。目前在建筑照明领域，应用更多的是后者，本文也采用这种方案。下

面分别介绍它们的特点。

基于分布式控制总线式照明智能控制系统具有开放性，使得其运用智能网关、智能

路由器、交换机、光纤与光纤交换机或无线基站AP，几乎可与任意不同通信协议

的有线或无线通信网络互联。例如，通过RS485、WLAN、Wi-Fi、ZigBee、

DMX512、GPRS/3G、4G等，既可灵活升级或扩展成为多功能或大型和远程控

制的开放系统，又可实现任意地域的便携电脑、智能手机、平板电脑等手持终端

的无线移动式灯光场景监控。然而，总线式照明智能控制系统在系统设定时专业性

过强，编程较为繁琐，普通用户很难随意调整和设定电气系统参数，难以普及。

目前，国内外专门面向照明的总线式智能控制系统品牌繁多，主流品种包括

Philips、SCENIO、C-BUS、Dynet、HDL-BUS、LonWorks、KNXEIB、

GANDA、luxCONTOL、Nico、i-bus、Instabus、HomeServer、Futronix、

DALI、Lutron、Elighting、ZEIOT、HOTOP、EC-NET、PrecisetechNet、

iisfree、DVACO、LIGHTSPACE等。

对于现场控制总线原理的测控系统，原则上，很多优秀的工业用现场控制总线

FCS只要开发配套足够的照明控制总线模块，都可用于照明智能控制。这种方式

具有价格低、维护成本低、开发周期短等优势，因此性能更优[12]。

本文中设计的智能照明系统主要用于普通家庭，可按照人们所处的不同室内环境设

计不同的照明亮度，达到科学合理照明的目的。

本系统主要由APDS-9008光照度检测传感器、DS18B20温度检测传感器、LCD

显示屏、STM32L151、电源模块和人体红外组成。

1.1MCU介