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目录
一 :摘要............................1
二 :研究背景...............................1
三 :方案设计...............................2
1:通信模块的对比...............................2
2:灯的用途分析....................................2
3:灯的功能需求分析...............................2
四 :硬件设计...............................2-5
1:系统各种元器件介绍................................2
2:系统工作原理...............................3
3:原理图...............................4
五 :软件设计...............................6
1:系统程序设计的流程框图..............................6
2:系统内部模块工作分析...............................8
六 :参考文献...............................17
一、摘要
本文本文叙述了为符合节能环保理念,而结合智能开发系统,根据光线的强度、红外来实
现此节能灯的自动开关、自动调节亮度的智能 LED 灯系统。智能 LED 灯采用 stm32 单
片机为系统控制核心,安装了光强传感器,红外无线感应器,使系统具有光强,红外 3 种
感应开关控制 LED 节能灯,再加上过压、过流保护措施,进一步提高节能效率并保证照明
系统的正常工作。该系统可应用于如楼道照明、工作照明、设备照明等很多场合。
关键词:LED 节能灯 自动控制 光强 温度 红外
2
二、研究背景
LED 被称为第四代照明光源,具有节能、环保、寿命长、体积小等特点,属于
典型的绿色照明光源。近年来随着制造工艺的发展,大功率高亮度 LED 的性能
不断提升,价格也不断下降,目前要达到一样的照明效果,LED 的耗电量约是
白炽灯的 1/10,大约是荧光灯的 1/2.同时 LED 照明灯具已经彰显出很多特有的
优势,更加符合“低碳”和“节能”理念,然而现在的光控和体感 led 灯还没有得到
很大的普及,比如我们学校宿舍,教学区的过道灯,教学楼教室的灯几乎每天
晚上都灯光璀璨,浪费现象极其严重,所消耗的电量很大如果全校照明灯都能及时
熄灭,那么一年将至少节电 3000 度,按照 1 度电消耗 300-400 克煤当量的煤,
排放 1 千克左右的二氧化碳和 30 克左右的二氧化硫计算,一年至少减少排放
3000 千克二氧化碳和 90 千克二氧化硫。所以不用绿行的人专门跑去关灯,采
用体感技术可以自动切断电源,随着环境亮度而自动调节亮度的智能 LED 灯就
符合人们的需要了而且这种灯的成本也不会太贵,只是在现有的环保节能灯
led 灯泡上加了两个模块,自身耗电量跟原来差不多,并且还可以节能。
智能节能 LED 灯系统的意义:可以减少电量的浪费现象,同时使用该灯可以自
主调节亮度找到当前适宜的灯光亮度也可以人为通过 APP 去改变亮度增强了人
们使用的舒适感同时作为第四代光源的 LED 灯 LED 灯具走进千家万户已是大
势所趋,针对此种新光源的灯具设计也必将成为接下来照明灯具设计的主流。
三、方案设计
以下分析为远程智能 LED 灯系统最主要的部分包括用途和功能需求以及通信模
块
1:通信模块
采用 NRF24L01 作为通讯桥梁,基于 SPI 的快速通讯特点实现对 LED 灯的快速控
制。
虽然通讯速率快,控制延时低,成本低,功耗低,收发同时进行但是抗干扰能
力差不利于用于 LED 灯系统的使用。
采用 zigbee cc2530 模块作为通讯桥梁。
虽然低功耗,易于组网,可实现指环于多个 LED 灯间的的自组网络。但是可控
距离小不适用于 APP 与 LED 灯间的通信,速率低,目前模块价格高。
采用 2.4G 蓝牙通讯模块作为通讯桥梁。
3
低功耗,传输速率快,抗干扰能力强,而且成本不算特别高传输距离也适合。
综上所述:该系统采用方案 2,为本设计的通讯模块。
2:灯的用途分析(制作成大学宿舍的那样的智能 LED 灯和过道,走廊,教室
的智能 LED 灯)对于用途为大学宿舍这种小功率的 LED 灯而言本身的功作电
流不过 10MA 而如果加上一个单片机,蓝牙通信模块,红外体感模块则它的工
作电流将达到 20MA 所以即使可以节能但是在工作时本身就已经违背了节能的
理念
3:功能需求
很多人在制作 LED 灯时还增加了声控这样一个功能对于已经可以通过红外体感
模块来检测是否有人的 LED 灯而言其实并没有什么必要同时对于添加 LCD 显
示来显示当前亮度这一功能而言由于在 APP 上已经可以显示所有也没有必要.
四、硬件设计
元器件:
(1) 蓝牙 HC-05
(2) 21W 的 LED 灯泡一个
(3) 人体红外感应模块热释电
(4) L298N 模块
(5) 12V 电源适配器
(6) STM32 最小系统板
(7) 光控模块
(8) 杜邦线若干
声光控远程智能 LED 灯工作原理图:
人通过 APP 环境亮度改变导致
自主调 LED 的 LED 自动调节亮度
亮度 通过检测周围
是否有人来自动开关
4
L
ED 灯
人
环
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