科技的发展，推动了电子设备的广泛生产，但也对电力资源的消耗带来了巨大压力。为了减少电能的浪费，针对管理落后的现象和室内不同区域对光照强度要求的不同，设计出以STM32为主控芯片，LED灯是被控制目标的智能照明控制系统，由STM32F103最小系统、红外、光照传感模块、DS1302时钟模块、无线通信模块等组成。该系统能够、通过红外感应器感知人体发出的9.5μm红外线，对灯具开启的数量进行智能化的调控。光感应模块通过检测外界光强的变化，配合红外传感器共同工作。多个LED通过串口WIFI模块与上位机相连，可通过WIFI对灯具的照明情况进行观察。达到了节约能源的目的，同时对灯具的使用寿命有一定的提高。
目录
一、引言 1
(一) 本课题研究的背景 1
(二) 智能照明控制系统研究现状 1
(三) 主要研究内容 1
二、系统硬件设计 2
(一) 智能照明控制系统总体设计 2
(二) 单片机最小系统设计 3
(三) 时钟模块设计 5
(四) 显示模块设计 6
(五) 通信模块设计 7
(六) 传感器模块设计 8
(七) 按键电路设计 10
三、系统软件设计 11
(一) 时钟模块 11
(二) 传感器模块 11
(三) 通信模块 13
(四) 系统总体流程图 15
四、系统调试 17
总结 20
参考文献 21
致谢 22
附录 23
引言
本课题研究的背景
在19世纪后期的第二次工业革命和19世纪末白炽灯的发明，标志了人类社会迈进了一大步。此后，每次在科技领域有重大发展，智能照明的总体性能和设计都会进步。在20世纪90年代，中国市场迎来了智能照明，但由于民众的认知不足，消费意识，价格昂贵，技术不成熟等原因，一直置身人们的视野外。随着近些年中国经济水平不断升高，智能照明行业也得以发展，伴随着科技的进步，网络的大面积覆盖，半导体技术的不断突破，让智能领域的水平更进一步。
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改善，落后的管理体系处处存在，高校的教学楼、实验室，路灯、公共场所等，都存在着没人关灯或者其他原因而彻夜通明的现象，这对电能是一种极大的浪费。智能照明最大的优势是实现短距离无线通信，摆脱有线的控制，做到了跨越空间的便利，同时在各种用品和家居的智能化趋势上做出了铺垫，与其他网络的相似性，使得其网络协议、电源管理上可以进一步优化提升，目前市场上的照明系统还有很多可以改进扩展的地方，可以说是为未来的全面智能化铺平了道路。
智能照明控制系统研究现状
目前智能照明历经了三个阶段：手动控制、总线控制和无线网络控制。最初的手动控制，主要是依靠人工观察，然后再进行手动控制，费时费力。而总线式控制，早在20世纪末，飞利浦公司就推出的DALI总线控制协议，其结构灵活简单，易于扩充，系统还可以继续扩展成大型的智能控制照明网络，对更大面积的区域进行照明控制。但总线技术也有着布线复杂，安装、维护等困难。随着无线通信技术的发展，现在国内的智能照明技术已经从总线型转变为总线式和无线复合控制的系统，又应用了传感器技术，通过传感器采集光照和人流量，再传给计算机算出当前期望照明度，使得系统更加智能化。智能照明技术已经用于建筑、矿石开采等行业，这种照明方式可以根据用户对灯光的要求而进行差异化的设计，智能照明的应用领域越来越多，也证明了当今的社会正在向物联网和智慧城市的新概念前进，对技术水平、健康环保、安全便捷等方向逐步发展。
主要研究内容
本课题根据智能照明控制系统的要求加以设计，通过模拟外界的环境对控制系统进行设计，通过光照检测模块对外界环境大致判断，再通过红外感应模块对判断依据不足的情况进行补充，实现自动控制。在监控方面，系统主要的参数会通过通信模块传给上位机，实时显示当前参数。
系统硬件设计
本课题设计的智能照明控制系统采用的自动控制。自控是指系统通过传感器对光强和人流量等信号的采集，经过控制系统对信号的处理判定实现自动开关灯具。
在智能照明控制系统的硬件设计中，由STM32F103微处理器和复位电路、时钟电路构成单片机最小系统；时钟模块会显示预先设定好的时间；显示模块是选择LCD1602为显示屏;传感器模块由光照检测模块和红外传感模块组成，前者通过光敏电阻对光照强度感应，从而改变电阻大小，并将信号传输到STM32F103，红外传感器通过对人体红外线的检测来判断是否有路人经过；通信模块用来建立实物与手机APP之间的联系，在实现WIFI连接时可以实时监控主要参数。
智能照明控制系统总体设计
由图1所示，系统分成STM32最小系统、DS1302时钟模块、无线通信模块、LCD1602显示模块、红外、光强混合传感器模块、按键模块。在硬件层面将配置专用接口，通过把每个功能模块连接起来，STM32F103可以更系统化地对各个模块进行驱动。
在检测外界环境时，用光照检测和红外感应相互结合的方式作为传感器模块。
ESP8266模块有着功耗低、价格经济、通信功能实现简单的特点，适合本课题通信模块的设计。
显示模块以LCD1602为核心元器件，虽然只能显示英文和数字，但是足以满足智能照明控制系统的显示要求。
按键模块实现对显示屏时间的调整。


图1系统总硬件框图
单片机最小系统设计
本系统采用STM32F103单片机作为主控芯片，STM32F103具有稳定、低功耗、代码效率高、接口类型丰富等特点。如图2为STM32F103实物图。
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图2 STM32F103实物图
STM32F103芯片简述
ST是指意法半导体公司，M是指微电子，32是指处理器是32位。STM32F103作为ARM处理器，价格经济，满足了开发者对单片机的功能需求，还可以提供更快速的处理能力和中断响应。

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