基于IOT的LED智能照明控制系統

針對傳統照明的有線(xiàn)、機械的控制方式，文章提出一種基于物聯(lián)網(wǎng)(InternetOfThings，IOT)技術(shù)的智能照明控制系統，將智能控制模塊嵌入LED照明終端，綜合運用嵌入式技術(shù)、無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )等技術(shù)，實(shí)現智能化、數字化、無(wú)線(xiàn)化的智能照明控制方式，同時(shí)還具有環(huán)境溫濕度、光照度等環(huán)境參數的監測功能。

概述

隨著(zhù)LED照明越來(lái)越普及以及移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的快速發(fā)展，人們對家居生活的網(wǎng)絡(luò )化、智能化、節能化的需求越來(lái)越強烈，將家用電器、照明燈具、安防報警等模塊通過(guò)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )集成到控制平臺，實(shí)現智能控制和智能管理。

隨著(zhù)物聯(lián)網(wǎng)(The Internet of things，IOT)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，智能LED照明已成為IOT中重要的一部分。

本文為了“綠色智慧照明”的實(shí)施而提供智能化的LED照明控制系統，利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、嵌入式技術(shù)等，實(shí)現對LED燈具多種照明模式的無(wú)線(xiàn)遠程控制，并對LED燈具工作范圍內的環(huán)境照度、LED燈具工作狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監測，同時(shí)利用傳感器技術(shù)實(shí)現LED照明的自適應光照調節以及多種組合的燈光色彩變換，從而創(chuàng )造出一種舒適、節能、安全的光環(huán)境，系統原理框圖如圖1所示：

系統硬件設計

本系統的硬件設計包括LED燈具控制終端和觸控面板兩部分，用于實(shí)現LED燈具的智能照明控制;主要包含控制模塊、通信模塊、模塊、電源模塊等。

(1)主控單元的硬件設計

LED智能照明控制系統的主控單元主要LED燈具控制終端和數據采集終端兩部分組成。LED燈具控制終端以ARM處理器STM32為控制核心，由電源電路，外圍電路，光照傳感器組成;數據采集終端則由溫濕度傳感器，照度傳感器，PM2.5傳感器組成，其硬件電路原理圖如圖2所示。

(2)觸控面板的硬件設計

觸控面板的硬件電路設計基于新一代ARM處理器STM8S來(lái)實(shí)現，STM8S系列處理器自帶觸摸軟件庫的設計，利用電容本身具有的電荷轉移特性，可以實(shí)現電容式的觸摸傳感檢測。

在智能照明控制系統中，主要實(shí)現了LED照明燈具的開(kāi)關(guān)按鍵以及滾動(dòng)條亮度調節的設計，其電路原理圖如圖3所示。

(3)ZigBee無(wú)線(xiàn)通信模塊的設計

為了實(shí)現LED智能照明系統的集中管理以及環(huán)境監測功能，本文采用基于物聯(lián)網(wǎng)的Zigbee無(wú)線(xiàn)模塊構成通信網(wǎng)絡(luò )。

本系統的Zigbee無(wú)線(xiàn)通信模塊采用CC2530模塊，TI CC2530是一個(gè)真正的系統芯片(SoC)CMOS解決方案。該解決方案將提高性能和適應基于頻段應用，和它的低成本、低功耗的要求。

它結合一個(gè)高性能2.4GHz DSSS(直接序列擴頻)射頻收發(fā)器核心和一顆工業(yè)級小巧高效的8051控制器。

(4)電源模塊的設計

考慮到本設計應用在家庭場(chǎng)合，而家庭中一般提供的電源主要220V交流電源，因此電源模塊設計時(shí)需要采用多個(gè)分離元件來(lái)實(shí)現不同電壓輸出的穩壓電路，其中3.3V和5V電源首先經(jīng)開(kāi)關(guān)電源將220V電源轉換成12V直流電源再得到。+12V轉+5V使用的是LM2576系列的穩壓器，LM2576能夠驅動(dòng)3A的負載，有優(yōu)異的線(xiàn)性和負載調整能力，其+5V電源原理圖如圖4所示：

+5V轉+3.3V使用的是AMS1117電壓調節器，AMS1117可以提供1A的輸出電流，最小的輸入電壓為1V，輸出+1V。通過(guò)+5V穩壓到+3.3V后供給CPU和其他芯片，其+3.3V電源原理圖如圖5所示。

系統軟件設計

系統的軟件設計主要實(shí)現LED智能照明控制與環(huán)境數據的采集和傳輸，通過(guò)采用ZigBee無(wú)線(xiàn)通信網(wǎng)絡(luò )可以實(shí)現LED燈具的集中管理以及數據采集功能。

結 語(yǔ)

本文通過(guò)對相關(guān)理論知識的學(xué)習，針對LED的特性，對LED燈具的亮度、色彩方面進(jìn)行了調節，加入亮度傳感器、人體檢測傳感器實(shí)現LED照明系統的智能化、數字化、網(wǎng)絡(luò )化。本系統的設計結構合理，充分利用智慧照明技術(shù)實(shí)現LED照明應用的需求，拓展能力好，可以有效的節約能源，具有實(shí)際推廣和應用價(jià)值，擁有極大的市場(chǎng)前景。