李文秀 劉文一

摘要：在現(xiàn)今科技發(fā)展的道路上，可持續(xù)發(fā)展、節(jié)能環(huán)保等詞語逐漸成為了重要組成部分，各大生產(chǎn)商制作出大量的環(huán)保電器。電燈作為我們?nèi)粘Ｉ钪凶畋夭豢缮俚囊徊糠?，在消耗的總電量中占有巨大的比重，因此，智能燈光調(diào)節(jié)系統(tǒng)變成了一項用于節(jié)能環(huán)保的重要設(shè)計。智能燈光調(diào)節(jié)系統(tǒng)是用于日常家居中的重要組成部分，通過自動調(diào)節(jié)燈光亮度而達到節(jié)能環(huán)保的的效果。通過感應(yīng)周圍環(huán)境的光線亮度來調(diào)節(jié)燈光亮度來達到節(jié)能環(huán)保的目的。

關(guān)鍵詞：嵌入式單片機；自動燈光調(diào)節(jié)；無線控制

引言

隨著時代的發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)已一步步走入我們的生活，智能、環(huán)保成為了電器的關(guān)鍵詞。在很多學(xué)校，依賴人工管理的方式，很容易造成電能的浪費以及經(jīng)濟的損失。通過智能燈光調(diào)節(jié)系統(tǒng)自動控制，不但免去了人工管理的繁瑣，還可以達到節(jié)能降耗的目標。

智能燈光調(diào)節(jié)系統(tǒng)作為環(huán)保智能家居的一種，擺脫了長久以來人們對電燈繁瑣的手動控制的形式?？刂品绞綖闊o線遙控、遠距離控制、自動控制，實現(xiàn)控制的一體化。這些改變使其更加貼近我們的生活，緊跟時代的進步，同時也具有非常光明的發(fā)展前景。

1 系統(tǒng)總體設(shè)計

1.1系統(tǒng)硬件設(shè)計

本設(shè)計以ARM系列的STM32芯片為控制核心，將DS18B20傳感器、DHT11傳感器、光敏電阻傳感器以及藍牙模塊集于一體。以光敏電阻傳感器作為主要信息采集模塊，通過對外界亮度的感知，與室內(nèi)燈光亮度進行互補，達到對室內(nèi)燈光進行自動調(diào)節(jié)的效果。通過DS18B20傳感器與DHT11傳感器進行室內(nèi)的溫濕度采集，通過藍牙模塊發(fā)送至移動端APP。移動端APP要負責(zé)接收藍牙模塊發(fā)出的數(shù)據(jù)，顯示室內(nèi)的溫濕度信息、燈光的亮度信息，以及在手動模式下控制燈源的亮度。

1.2系統(tǒng)控制原理

該作品以綠色環(huán)保為設(shè)計主題，選用了低功耗的STM32單片機作為控制核心，以光敏電阻為自動控制的主要傳感器，通過STM32單片機的ADC功能對外界亮度進行采集，進行數(shù)據(jù)處理，計算亮度比率，向燈源輸出對應(yīng)的占空比，從而達到對應(yīng)實現(xiàn)燈光自動調(diào)節(jié)的效果。為保證節(jié)能效果，本設(shè)計添加了高亮度關(guān)閉功能，當(dāng)外界亮度達到50%及以上時，電燈自動關(guān)閉。使用DS18B20傳感器、DHT11傳感器進行室內(nèi)溫濕度采集，通過液晶顯示屏顯示出來。通過藍牙模塊將室內(nèi)的溫度、濕度以及外界亮度發(fā)送至移動端APP。移動端APP可改變系統(tǒng)的控制模式，可將自動調(diào)節(jié)模式改為是手動調(diào)節(jié)模式，通過藍牙將信號發(fā)送至系統(tǒng)中，達到無線控制的效果。

2 硬件的設(shè)計與實現(xiàn)

2.1硬件電路的設(shè)計

本設(shè)計以綠色環(huán)保為主題，所以選用了STM32系列嵌入式單片機作為智能燈光調(diào)節(jié)系統(tǒng)的主控制器，它具有高性能、低成本、低功耗的特點，完全滿足該設(shè)計的要求。環(huán)境亮度數(shù)據(jù)由光敏電阻傳感器采集，室內(nèi)溫濕度分別有DS18B20傳感器、DHT11傳感器采集，顯示于液晶顯示屏，通過藍牙模塊向移動端APP發(fā)送數(shù)據(jù)，將室內(nèi)溫濕度顯示于移動端APP。

2.2 藍牙模塊以及移動便攜APP

該設(shè)計作為智能家居的一種，通常應(yīng)用于家庭、圖書館等室內(nèi)場所，所以選用藍牙模塊作為無線控制的方式，價格便宜，體積小巧、功耗較低，便于一體化設(shè)計。通過嵌入式系統(tǒng)與藍牙模塊的結(jié)合，達到短距離信息高速傳輸?shù)男Ч?。使用智能手機作為移動端信息接收設(shè)備，控制該系統(tǒng)的運行模式，大大提高了智能燈光調(diào)節(jié)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。在智能手機與智能燈光調(diào)節(jié)系統(tǒng)的藍牙模塊進行配對之后，可通過移動端APP對室內(nèi)環(huán)境進行監(jiān)控。

3 軟件設(shè)計

3.1 智能燈光調(diào)節(jié)系統(tǒng)控制程序

智能燈光調(diào)節(jié)系統(tǒng)的控制程序主要由C語言編寫，通過采集外部光源亮度進行數(shù)據(jù)處理。使用光敏電阻傳感器通過STM32單片機的模數(shù)轉(zhuǎn)換通道對外部光源亮度進行帶數(shù)據(jù)采集，對數(shù)據(jù)進行處理，得到外部光源亮度。當(dāng)外部亮度在可視范圍內(nèi)時，關(guān)閉燈源，達到環(huán)保的效果。帶有DS18B20傳感器、DHT11傳感器，檢測室內(nèi)溫濕度，與光線亮度一起顯示于液晶顯示屏上，通過藍牙發(fā)送至移動端APP。APP帶有模式切換功能，可將自動控制模式切換為手動控制模式，調(diào)節(jié)燈源亮度，提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

3.2 移動端APP設(shè)計

移動端APP是基于Android平臺使用Java編程語言設(shè)計的，通過藍牙與智能燈光調(diào)節(jié)系統(tǒng)進行無線信息交互，顯示室內(nèi)信息、切換控制模式以及手動模式下控制亮度，改變了過去近距離手動開關(guān)的繁瑣，管理更加便捷。

4 總結(jié)

智能燈光調(diào)節(jié)系統(tǒng)作為智能家居的一種，以環(huán)保為主題，具有成本較低、體積較小的特點。以STM32單片機作為主控制器，功耗較低，性能較高。本設(shè)計共擁有兩種調(diào)節(jié)模式，一種為通過光敏傳感器對燈光進行自動調(diào)節(jié)，達到自動控制的效果，另一種為的手動控制的模式，使用移動端APP通過藍牙進行對燈光亮度進行遠距離控制。兩種模式結(jié)合，大大提高了智能燈光調(diào)節(jié)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

該系統(tǒng)上帶有DS18B20傳感器以及DHT11傳感器，可將室內(nèi)溫濕度顯示于液晶顯示屏中，并可以通過藍牙模塊將室內(nèi)環(huán)境發(fā)送至移動端APP，達到遠程監(jiān)控的效果。通過APP可切換至手動控制模式，操作簡單，具有較強的實用性。

本設(shè)計具有綠色環(huán)保的特點，免去了以往人工管理、近距離手動開關(guān)的繁瑣，擁有無線遙控、自動控制、遠距離控制的特點。作為主控制器的STM32單片機性能強大，使得本設(shè)計具有較強的擴展性，具有廣闊的發(fā)展前景。

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作者簡介：李文秀（1996-9），女，壯族，廣西南寧人，現(xiàn)就讀于西北民族大學(xué)電氣工程學(xué)院通信工程專業(yè)。

劉文一（1997_12），女，漢族，四川南充人，現(xiàn)就讀于西北民族大學(xué)電氣工程學(xué)院通信工程專業(yè)。

基金項目：西北民族大學(xué)本科生科研創(chuàng)新項目資助（項目編號：Y18001）

（作者單位：西北民族大學(xué)電氣工程學(xué)院）