照明玩出大花樣，LED智能照明系統的完整解決方案

一、項目概述

1.1 引言

該系統以太陽(yáng)能供電，以AVR單片機作為整個(gè)系統控制核心， 使LED照明系統能依據外在的環(huán)境進(jìn)行智能最優(yōu)化調節，從而實(shí)現智能化、人性化、個(gè)性化的控制與管理，使人感到方便、輕松、愉悅，提高人們的生活質(zhì)量。

整個(gè)系統在充分挖掘利用AVR單片機資源的前提下，從能源（太陽(yáng)能）,材料（LED），功能（智能家居）等多方面最大限度的體現了環(huán)保節能的思想，是未來(lái)的智能家居照明的一次嘗試與實(shí)踐。

1.2 項目背景/選題動(dòng)機

太陽(yáng)能作為清潔、可再生的能源在人類(lèi)生活中將取代傳統的能源，而扮演越來(lái)越重要的角色。

LED被稱(chēng)為第四代照明光源或綠色光源，具有節能、環(huán)保、壽命長(cháng)、體積小等優(yōu)點(diǎn)，被認為是21世紀最有價(jià)值的新光源，將取代白熾燈和日光燈成為照明市場(chǎng)的主導。

LED照明系統的智能控制作為智能家居的基礎部分，擁有很大的市場(chǎng)需求與廣闊的市場(chǎng)前景。實(shí)現智能照明控制一般可以節約20—40%的電能，不但降低了用戶(hù)電費支出，也減輕了供電壓力。在家居生活中，智能化照明設備通過(guò)預設及儲存不同的燈光場(chǎng)景，來(lái)調節房間內的燈光變化，迎合房間主人不同的需要。例如在客人探訪(fǎng)、聚會(huì )，可能需要較明亮的燈光，而在欣賞古典音樂(lè )或輕音樂(lè )，則用柔和的燈光；而要把客廳變?yōu)榧彝ビ霸河^(guān)看精彩影片，燈光更需要調得暗淡，這一切，都可以安坐在沙發(fā)上從容操作，省卻以往費事費力逐一開(kāi)燈關(guān)燈的麻煩。

因此，以清潔的太陽(yáng)能作為供電模塊，基于AVR單片機的控制的LED照明系統，根據外在環(huán)境進(jìn)行節能調節，同時(shí)可以選擇情景模式或自定義情景模式照明，以滿(mǎn)足現實(shí)生活中不同生活場(chǎng)景對照明的需求，做到照明系統的智能化、人性化、個(gè)性化、環(huán)?；?，符合未來(lái)智能家居的發(fā)展方向。

總之，智能照明系統將節能、低耗、長(cháng)壽命、運行節約、以人為本等綠色和可持續照明的理念充分演繹。

二、需求分析

2.1 功能要求

1、采用太陽(yáng)能供電

2、環(huán)境亮度檢測：能夠檢測環(huán)境亮度，根據環(huán)境亮度進(jìn)行自動(dòng)的適宜亮度調節，當天氣發(fā)生變化，系統能夠自動(dòng)調節，無(wú)論在什么場(chǎng)所或天氣如何變化，系統均能保證室內的照度維持在預先設定的水平，

進(jìn)行智能化、節能化管理，做到低功耗。

3、紅外人體感應：能夠檢測到有人進(jìn)入感應范圍并做相應的操作，人離開(kāi)感應范圍做相應的操作。

4、無(wú)線(xiàn)控制：能夠無(wú)線(xiàn)控制LED，做到無(wú)線(xiàn)遠程管理。

5、情景模式可選可定義：設置不同的情景模式供選擇（如自動(dòng)模式、定時(shí)模式、睡眠模式、會(huì )客模式、派對模式、西餐模式、影院模式等），從而控制LED等的顏色、亮度，燈光場(chǎng)景，發(fā)光方式等，并能在不同模式下配合不同音樂(lè )，以能適應在各種不同場(chǎng)合照明系統的要求。

6、電腦控制：可以在電腦接上電腦接口，就可以用電腦接口附帶的應用控制介面，實(shí)現對整個(gè)房屋的燈多種控制功能，并可隨意查詢(xún)及定時(shí)反饋房屋燈光及電器開(kāi)關(guān)狀態(tài)。邊上網(wǎng)邊玩游戲，邊享受智能控制的樂(lè )趣。（此項功能暫不列入設計，視最后作品進(jìn)行改進(jìn)）

2.2 性能要求

能夠最大限度地實(shí)現低功耗。

三、方案設計

3.1 系統功能實(shí)現原理

原理：以AVR32單片機作為主機控制器，輔以太陽(yáng)能充電電源模塊，無(wú)線(xiàn)接收發(fā)射模塊，分機采用Atmega8L作為控制，以無(wú)線(xiàn)接收模塊、人體紅外感應模塊，環(huán)境亮度檢測模塊，LED照明模塊，總體構成一個(gè)基于單片機控制的智能照明系統。

具體：

1. 以AVR32作為主機控制器、Atmega8L 作為分機控制器，結合控制系統整體工作。

2. 采用芯片 PT4115 驅動(dòng)四顆串聯(lián) LED，輸入電壓范圍從 6 伏到 30 伏，輸出電流可調，最大可達到 1.2 安。 通過(guò)控制 PT4115 的 DIM 引腳可以很寬范圍的 PWM 調光。

3. 采用光敏三極管構成環(huán)境亮度檢測模塊，當前背景亮度信號經(jīng)光敏三極管轉換成電壓信號，送至單片機內部的A/D 模塊進(jìn)行模數轉換， 再根據 A/D 轉換的數據控制 LED點(diǎn)亮的頻率及占空比，實(shí)現實(shí)時(shí)亮度調節。

4. 采用 CD-208 紅外人體感應模塊構成人體紅外感應開(kāi)關(guān)， 其靜態(tài)電流為 65 微安， 感應范圍在 7 米以?xún)龋?小于120°錐角。當有人進(jìn)入感應范圍則輸出高電平，人離開(kāi)感應范圍則自動(dòng)延時(shí)關(guān)閉高電平，輸出低電平。

5. 主機采用鋰電池作為電源，同時(shí)用太陽(yáng)能進(jìn)行充電，做到當主機不使用遙控功能時(shí)，能用太陽(yáng)能進(jìn)行充電；分機采用鉛酸電池儲備備用電能， 并用太陽(yáng)能電池進(jìn)行充電；當停電時(shí)系統將會(huì )自動(dòng)切換到備用電源。

系統結構框圖

主機部分

分機部分

3.2 硬件平臺選用及資源配置

主要：

1. AVR32單片機

2. EVK1100

3. AVR Dragon調試器

4. Atmega8L單片機

3.3系統軟件架構

整個(gè)軟件流程分為主機主程序、子程序，分機程序

主機主程序

主機子程序

分機主程序

3.5 系統預計實(shí)現結果

以清潔的太陽(yáng)能作為供電模塊，基于A(yíng)VR單片機的控制的LED照明系統，能夠檢測環(huán)境亮度據環(huán)境亮度進(jìn)行自動(dòng)的亮度調節，能夠檢測到有人進(jìn)入感應范圍并做相應的操作，能夠做到無(wú)線(xiàn)遠程管理。能夠選擇不同的情景模式供選擇（如自動(dòng)模式、定時(shí)模式、睡眠模式、會(huì )客模式、派對模式、西餐模式、影院模式等），從而控制LED等的顏色、亮度，燈光場(chǎng)景，發(fā)光方式等，并能在不同模式下配合音樂(lè )，以能適應在各種不同場(chǎng)合照明系統的要求。

總之，能夠根據外在環(huán)境進(jìn)行節能調節，同時(shí)可以選擇情景模式或自定義情景模式照明，以滿(mǎn)足現實(shí)生活中不同生活場(chǎng)景對照明的需求，夢(mèng)幻燈光隨心創(chuàng )造！