智能数字照明系统

序号： 编码： 燕山大学 第十一届“共创杯”大学生课外学术科技作品竞赛 作品申报 作品名称： 智能数字照明系统 所属学院： 里仁学院 申报者姓名 (集体名称)： 李文杨 类别： □ 自然科学类学术论文 · 哲学社会科学类社会调查和学术论文 · 科技发明制作A类 · 科技发明制作B类 共青团燕山大学委员会 2011年3月 申报者情况 申报者代情况 姓名 李文扬 性别 女 出生年月 1990.02.15 学院 里仁学院 专业 生物医学 年级 08级 作品名称 智能数字照明系统 论文题目 智能数字照明系统 宿舍地址 手机 15033565303 宿舍电话 电子邮箱 957359547@qq.com 其他作者情况 姓 名 性别 年龄 学院 专业 年级 电话 申报作品情况 （科技发明类学术论文） 说明： 1．作品分类请按作品的学术方向或所涉及的主要学科领域填写； 作品全称 作 品 分 类 （ A ）A．机械与控制（包括机械、仪器仪表、自动化控 制、、交通、建筑等） B．信息技术（包括计算机、电信、通讯、电子等） C．数理（包括数学、物理、地球与空间科学等） D．生命科学（包括生物、农学、药学、医学、健 康、卫生、食品等） E．能源化工（包括能源、材料、石油、化学、化 工、生态、环保等） 作品撰写的目的和基本思路 我们的家庭一般分为客厅，卧室，餐厅，厨房，书房，卫生间等。由于它们在家庭当中不同的作用，我们可以有区别的来设计各个部分的灯光照明。 　1)客厅客厅是会客的区域，也是一个家庭集中活动的场所，一般配有吊灯、射灯、壁灯、筒灯等，可以用不同的灯光相互搭配产生不同的照明效果，如休闲、娱乐、电视、会客等场景模式供随时选用。例如：设定会客为吊灯亮80%、壁灯亮60%、筒灯亮80%；看电视场景为吊灯亮20%、壁灯亮40%、筒灯亮10%，因为采用了调光控制，灯光的照度可以有一个渐变的过程，通过遥控器或通过面板的现场控制，可以随心所欲地变换场景，给客人营造一种温馨、浪谩、幽雅的灯光环境。 2)餐厅餐厅是就餐的场所，采用场景控制设定各种照明模式，可设为中餐、西餐等多种灯光场景，给家人营造—种温馨、浪漫、高雅的就餐灯光环境。照明要综台考虑，一般只要中等的亮度就够了，但桌面上的亮度应适当提高。 3)卧室卧室是主人体息的地方，需要控制中央的吊灯，床头的射灯、壁灯以及四周的筒灯，营造一个宁静、温和、安样的休息场所，同时也要满足主人整理、阅读、看电视、休息等不同照度要求。要根据不同要求，调节出适合身心、能减少疲劳的灯光照度。 4)厨房要有足够的亮度，而且宜设置局部照明。 5)卫生间要求一般，而如果有特殊要求，如化妆等就要有足够的亮度了，并且应配置局部照明。 6）书房则以功能性为主要考虑，为了减轻长时间阅读所造成的眼睛疲劳，应考虑色温较接近早晨太阳光和不闪的照明。智能照明系统利用遥控器，可以随心所欲地调节每组灯的亮度和开关。 实用性和舒适度是家庭灯光照明的两大设计原则。另外个人风格也相当重要，只有这样才能设计出既使用有舒适的家庭生活环境。 作品的科学性、先进性及独特之处 · 照度传感器IC BH1720FVC是半导体制造商罗姆(ROHM)株式会社新推出的产品，该传感器具有与人的视觉灵敏度相似的优良光谱灵敏度特性，可以测量从暗处到日光直射环境那么宽范围的照度，BH1720FVC采用WSOF5封装(1.6mm×1.6mm×0.55mm)，体积小，该传感器由于运用了独创的光敏IC技术和微调技术，成功地将灵敏度偏差控制在+/-15%之内。 · 红外发射模块选用PT2262作为编码芯片，PT2262是台湾普城公司生产的一种CMOS 工艺制造的低功耗低价位通用编解码电路，PT2262最多可有12 位(A0-A11)三态地址端管脚(悬空,接高电平,接低电平),任意组合可提供531441 地址码,PT2262 最多可有6 位(D0-D5)数据端管脚,设定的地址码和数据码从17 脚串行输出，芯片外部元器件少，工作电压范围宽（2.6-15v ），可用于无线遥控发射电路。 · 人体红外检测模块 ： 此模块的作用主要是对下班或外出刚回家时开灯不便的情况设计的，当检测到有人归来且是在夜晚的时间段、灯没有开的情况下，智能家居系统将自动打开一盏指定的电灯，为主人提供方便，体现人性化的设计。 人体红外检测模块主要用到RT1072芯片，RT1072主要是作为PIR的控制器，利用PIR可以感应动作的特性来启动电路功能，其内部架构采用模拟及数字混合电路的Mixed-mode方式来设计，各种状况下使用皆十分稳定，输出部份可由使用者选择驱动TRIAC或RELAY增加了应用上的灵活度，实际的应用线路相同简单，高抗噪声能力且可由外接R.C.调整输出宽度，可以大幅降低成本，可应用于红外感应式运动人体的控制方面，如自动照明、门铃系统、移动感应探测等。 · DS1302 是美国DALLAS公司推出的一种高性能、低功耗、带RAM的实时时钟电路，它可以对年、月、日、周日、时、分、秒进行计时，具有闰年补偿功能，工作电压为2.5V～5.5V。采用三线接口与CPU进行同步通信，并可采用突发方式一次传送多个字节的时钟信号或RAM数据。DS1302内部有一个31×8的用于临时性存放数据的RAM寄存器。DS1302是DS1202的升级产品，与DS1202兼容，但增加了主电源/后背电源双电源引脚，同时提供了对后背电源进行涓细电流充电的能力。 主程序图： 作品的实际应用价值和现实意义 本项目基于超低成本的笙泉MPC82G516微型控制器和数字光敏传感器IC BH1720FVC实现了对照明设备光强的智能控制；应用集成度高、使用寿命长、具有可调光能力的SSL2101作为LED的驱动部分，实现对LED的精准调节；同时考虑照明设备使用的人性化与实用性，还设计了五种照明模式及无线红外控制方式供用户选择，以实现对照明设备的便捷控制。 MPC82G516 A 是基于80C51的高效1-T结构的单芯片微处理器，每条指令需要1~7个时钟信号 (比标准8051快6~7倍)，与8051指令集兼容。因此在与标准8051有同样的处理能力的情况下，MPC82G516A只需要非常低的运行速度，同时由此能很大程度的减少耗电量。MPC82G516A拥有64K字节的内置Flash存储器用于保存代码和数据。Flash存储器可以通过并行模式编程，也拥有通过在系统编程(ISP)和在电路编程(ICP)进行编程的能力。同时，也提供在应用编程(IAP)的能力。ISP和ICP让使用者无需从产品中取下微控制器就可以下载新的代码；IAP意味着应用程序正在运行时，微控制器能够在Flash中写入非易失数据。这些功能都由内建的电荷泵提供编程用的高压。 低成本和低功耗的51MCU，LQFP小封装利于减小PCB面积； 数字光敏传感器IC BH1720FVC的应用使系统更加智能且环保节能； SSL2101使LED驱动电路更加简便且实用性强； 无线控制可使用户对灯光强度的控制更加方便； 学 术 论 文 摘 要 本项目基于超低成本的笙泉MPC82G516微型控制器和数字光敏传感器IC BH1720FVC实现了对照明设备光强的智能控制；应用集成度高、使用寿命长、具有可调光能力的SSL2101作为LED的驱动部分，实现对LED的精准调节；同时考虑照明设备使用的人性化与实用性，还设计了五种照明模式及无线红外控制方式供用户选择，以实现对照明设备的便捷控制。 作品在何时、何地、何种机构举行的会议上或报刊上发表及所获奖励 2011年共创杯科技发明类一等奖、里仁学院科研立项 请提供对于理解、审查、评价所申报作品具有参考价值的现有技术及技术文献的检索目录 1.RS-422/485器件手册 2.nRF401datasheet 2000 3.周立功 ARM微控制器基础与实战 2003 参赛作品打印处 智能数字照明系统 摘要：本项目基于超低成本的笙泉MPC82G516微型控制器和数字光敏传感器IC BH1720FVC实现了对照明设备光强的智能控制；应用集成度高、使用寿命长、具有可调光能力的SSL2101作为LED的驱动部分，实现对LED的精准调节；同时考虑照明设备使用的人性化与实用性，还设计了五种照明模式及无线红外控制方式供用户选择，以实现对照明设备的便捷控制。 关键字：微型控制器 数字光敏传感器 LED 智能家居照明系统自从上世纪提出智能家居以来就得到国内外的重视，照明系统是智能家居的一部分，智能照明行业从上世纪九十年代进入中国以来由于市场的消费意识，市场环境、产品价格、推广力度等因素影响一直没有大的动作和起色，国内外智能照明系统普遍价格高，只在高档别墅、酒店和高级写字楼得到应用，但一般家庭担负不起。 随着经济的发展，技术的成熟，部分国际品牌已经打入国内市场：Dynalite、路创、WIELAND等等，国内智能照明厂商也像雨后春笋，迅速发展，像海尔、百分百、清华同方等大小几十家企业，但这些企业的产品都不是面向普通家庭的。 智能照明系统作为数字智能家居不可缺少的一部分，我们要推广数字照明，我们就得设计一套操作简单、功能强大、价格低廉的系统。才能实现普通家庭的智能数字照明系统。 智能照明控制系统在确保灯具能够正常工作的条件下，给灯具输出一个最佳的照明功率，既可减少由于过压所造成的照明眩光，使灯光所发出的光线更加柔和，照明分布更加均匀，又可大幅度节省电能，智能照明控制系统节电率可达20%-40%。智能照明控制系统它可在照明及混合电路中使用，适应性强，能在各种恶劣的电网环境和复杂的负载情况下连续稳定地工作，同时还将有效地延长灯具寿命和减少维护成本。 本设计采用笙泉公司提供的MPC82G516单片机昨晚主要控制器，实现对照明设备的无线控制，方便用户使用；可以根据数字光敏传感器IC BH1720FVC 对室内的光线进行实时调控，既达到节能的目的又可以使室内光线强度适中，给人以舒适的环境；提拱了来宾、阴天、夜晚、度假和自定义五种模式以及一键全开/全关的功能供用户自行选择，实现对照明设备的人性化使用。 我们的家庭一般分为客厅，卧室，餐厅，厨房，书房，卫生间等。由于它们在家庭当中不同的作用，我们可以有区别的来设计各个部分的灯光照明。 　1)客厅客厅是会客的区域，也是一个家庭集中活动的场所，一般配有吊灯、射灯、壁灯、筒灯等，可以用不同的灯光相互搭配产生不同的照明效果，如休闲、娱乐、电视、会客等场景模式供随时选用。例如：设定会客为吊灯亮80%、壁灯亮60%、筒灯亮80%；看电视场景为吊灯亮20%、壁灯亮40%、筒灯亮10%，因为采用了调光控制，灯光的照度可以有一个渐变的过程，通过遥控器或通过面板的现场控制，可以随心所欲地变换场景，给客人营造一种温馨、浪谩、幽雅的灯光环境。 2)餐厅餐厅是就餐的场所，采用场景控制设定各种照明模式，可设为中餐、西餐等多种灯光场景，给家人营造—种温馨、浪漫、高雅的就餐灯光环境。照明要综台考虑，一般只要中等的亮度就够了，但桌面上的亮度应适当提高。 3)卧室卧室是主人体息的地方，需要控制中央的吊灯，床头的射灯、壁灯以及四周的筒灯，营造一个宁静、温和、安样的休息场所，同时也要满足主人整理、阅读、看电视、休息等不同照度要求。要根据不同要求，调节出适合身心、能减少疲劳的灯光照度。 4)厨房要有足够的亮度，而且宜设置局部照明。 5)卫生间要求一般，而如果有特殊要求，如化妆等就要有足够的亮度了，并且应配置局部照明。 6）书房则以功能性为主要考虑，为了减轻长时间阅读所造成的眼睛疲劳，应考虑色温较接近早晨太阳光和不闪的照明。智能照明系统利用遥控器，可以随心所欲地调节每组灯的亮度和开关。 实用性和舒适度是家庭灯光照明的两大设计原则。另外个人风格也相当重要，只有这样才能设计出既使用有舒适的家庭生活环境。设计如下： 设计总图 · 照度传感器IC BH1720FVC是半导体制造商罗姆(ROHM)株式会社新推出的产品，该传感器具有与人的视觉灵敏度相似的优良光谱灵敏度特性，可以测量从暗处到日光直射环境那么宽范围的照度，BH1720FVC采用WSOF5封装(1.6mm×1.6mm×0.55mm)，体积小，该传感器由于运用了独创的光敏IC技术和微调技术，成功地将灵敏度偏差控制在+/-15%之内。 · 红外发射模块选用PT2262作为编码芯片，PT2262是台湾普城公司生产的一种CMOS 工艺制造的低功耗低价位通用编解码电路，PT2262最多可有12 位(A0-A11)三态地址端管脚(悬空,接高电平,接低电平),任意组合可提供531441 地址码,PT2262 最多可有6 位(D0-D5)数据端管脚,设定的地址码和数据码从17 脚串行输出，芯片外部元器件少，工作电压范围宽（2.6-15v ），可用于无线遥控发射电路。 · 人体红外检测模块 ： 此模块的作用主要是对下班或外出刚回家时开灯不便的情况设计的，当检测到有人归来且是在夜晚的时间段、灯没有开的情况下，智能家居系统将自动打开一盏指定的电灯，为主人提供方便，体现人性化的设计。 人体红外检测模块主要用到RT1072芯片，RT1072主要是作为PIR的控制器，利用PIR可以感应动作的特性来启动电路功能，其内部架构采用模拟及数字混合电路的Mixed-mode方式来设计，各种状况下使用皆十分稳定，输出部份可由使用者选择驱动TRIAC或RELAY增加了应用上的灵活度，实际的应用线路相同简单，高抗噪声能力且可由外接R.C.调整输出宽度，可以大幅降低成本，可应用于红外感应式运动人体的控制方面，如自动照明、门铃系统、移动感应探测等。 · DS1302 是美国DALLAS公司推出的一种高性能、低功耗、带RAM的实时时钟电路，它可以对年、月、日、周日、时、分、秒进行计时，具有闰年补偿功能，工作电压为2.5V～5.5V。采用三线接口与CPU进行同步通信，并可采用突发方式一次传送多个字节的时钟信号或RAM数据。DS1302内部有一个31×8的用于临时性存放数据的RAM寄存器。DS1302是DS1202的升级产品，与DS1202兼容，但增加了主电源/后背电源双电源引脚，同时提供了对后背电源进行涓细电流充电的能力。 主程序流程图： 参考文献：1.RS-422/485器件手册 2.nRF401datasheet 2000 3.周立功 ARM微控制器基础与实战 2003