智能家居照明系统的研究与设计-电子工程世界

分享到: 微博; QQ; 微信; LinkedIn

随着科技的发展，越来越多的自动化、智能化的产品进入到人们的生活，智能家居正逐渐取代传统家居，成为一种行业发展潮流。智能家居照明系统作为智能家居系统的一个重要子系统，具有高效节能、管理简单、控制多样、成本较低和容易进入市场的优势。本文对面向智能家居的智能照明系统进行研究和开发，完成了一种单片机控制的、低成本的智能家居照明系统。

1.概述

智能家居照明系统隶属于智能家居中的一个子系统，也可以单独使用。智能家居照明系统能控制不同生活区域不同场合的各种照明效果轻松解决家居节能问题、提高生活品质。生活中常常遇到这样的问题，当在客厅中看电视或读书时并不需要太强烈的照明光线不得不关掉客厅大灯开启光线相对较暗用于满足看电视或读书需要的其他灯具。为了满足不同场合的照明要求，需要安装多种灯具，这给灯具控制带来极大的不方便，智能照明系统能轻松解决这个问题。只要按下手中的遥控器就能换转场景灯光照明。

智能家居照明系统控制方式的解决方案分为有线方式和无线方式。有线方式包括电力线载波的X-10 和CEBUS、电话线方式的HomePNA、以太网方式IEEE802.3 以及专用总线方式的LONWORKS 和IEEE1394 等等。其中用电力线作为网络信息的传输介质的优点是：不需要另外布设电缆，降低施工难度；缺点是传输速率只有300Kbps,难以满足视频和音频信号的传输，保密性差，接入设备昂贵等。无线方式包括红外线方式的IrDA、无线局域网方式的IEEE802.11 系列、家庭射频技术的HomeRF、蓝牙的IEEE802.15.1、ZigBee 的IEEE802.15.4 等等。

无线方式解决了布线的难题，同时也能满足视频和音频信号的传输。本文以2.4G 射频技术为基础介绍一种智能家居照明系统。

2.系统方案

系统方案框图如图1 所示。本方案采用STC12C5A08AD 作为MCU控制器，STC12C5A08AD 是宏晶科技公司最新一代单片机，采用第6 代保密技术，程序烧写后无法解密，增强了保密功能。速度比普通的8051单片机快8~12 倍，内建4 个16 位定时器，功耗比较低。MCU 的控制信号通过光耦控制可控硅来控制灯具的明亮程度，在强电控制接口加有电流检测回路，检测强电电流的大小，用作检测反馈。通讯方式采用2.4G 无线通信模块，无需布线，降低成本，控制方式灵活，遥控范围广，通讯速度快。本方案一共可以控制12 路灯具，适用于家庭照明控制。

图1 系统方案框图

3. 2.4G 模块

目前用于2.4GHz 通讯的通用芯片常见的有挪威Nordic 公司的nRF2401 无线芯片模组，以色列RFWave 公司的RFW102 无线芯片模组等[5].根据设计需求及成本考虑，本设计中采用Nordic 公司的nRF2401进行无线数据传输。

nRF2401 是一个单片无线收发一体芯片，工作在2.4GHz ISM 频段，完全集成功率合成器、功率放大器、晶体振荡器和调整电路。采用QFN24 5×5 毫米封装，应用电路使用外围元件少（见图2）；采用FSK 调制方式，125 个频道，能满足多频及跳频需要；传输速率高达1Mbps,具有高数据吞吐量；功耗低，电源电压1.9V~3.6V 满足低功耗设计需要；芯片内部设有专门稳压电路，使用各种电源包括DC/DC 开关电源均有较好的通信效果。

图2 2.4G 通讯电路

4.照明控制

常用的调光方法有：脉冲宽度调制（PWM）调光法、改变半桥逆变器供电电压调光法、脉冲调频调光法、脉冲调相调光法和可控硅相控调光法。可控相控调光法具有体积小、价格合理和调光功率范围宽等优点，本系统最终采用可控硅相控调光来调节灯具的明亮程度。

应用可控硅相控原理，通过控制可控硅的导通角，将电网输入的正弦波电压斩掉一部分，以降低输出电压的平均值，达到控制灯具供电电压，从而实现调光。可控硅相控调光对照明系统的电压调节速度快，调光精度高，调光参数可以分时段实时调整。由于调光电路主要是电子元件组成，相对来说体积小、设备质量轻、成本低。

可控硅相控调光电路如图3 所示。单片机的控制信号经74HC04反相后送到光耦MOC3023,光电隔离后输入到可控硅T16C6F 的控制极，控制可控硅的导通角，实现调光。

图3 可控硅相控调光电路

5.结束语

基于单片机控制的智能家居照明系统，具有成本低、开发时间短、安装维护方便、容易满足客户不同需求等优点，市场前景广阔。目前我国的消费水平并不高，对于系统庞大的高档智能家居需求并不大，而智能家居照明系统的低成本，在家居市场上应用越来越广泛。本文介绍的基于单片机控制的智能家居照明系统具有一定的市场推广价值。

关键字：智能家居照明系统 nRF2401 编辑：探路者引用地址：智能家居照明系统的研究与设计

上一篇：基于Protues的16×32点阵LED汉字显示屏的设计
下一篇：LED产业洗牌加速国内市场成攻克难点

推荐阅读最新更新时间：2023-10-18 16:14

智能马桶市场广阔成智能家居行业新风口

随着物联技术的不断创新和突破，物联网在家居领域市场潜力巨大，主打智能功能的产品越来越多地融入到家居行业中。卫生间成为首选的智能家居升级场所，以智能马桶为代表的智能卫浴市场有巨大的发展空间。　　前瞻调研结果显示，智能卫浴产品获消费者认可。目前70后、80后、90后人群是带动我国消费的主力军，他们认为智能马桶能够给家居生活带来改变，智能马桶市场无可估量。　　同样的，对60 后来说，他们对智能马桶的需求是迫切的，智能马桶的功能能够改善他们的生活。因此，针对老年人的智能马桶市场也不容忽视。但是，价格限制导致消费还不足。　　中青年消费群体是目前智能马桶的主要使用者。这其中，有过半的使用者已经对智能马桶有一定的认知与了解，清楚

[家用电子]

智能家居烟雾火警探测器：智能火灾预防

周末时分，家人朋友聚在一起，餐食、美酒，我们举杯言欢，绚丽的灯光下，我们分享彼此的幸福快乐。但是这个唯美的场景可能由于一点小疏忽给我们带来很多不必要的麻烦，比如加热食物后没有及时关闭火源。事实上这样子的新闻我们见到不是一次两次了。对于一个家庭而言，起火的原因有很多种：用火不慎、吸烟、小孩玩火、电气设备老化、电气设备安装不合规范等。火灾给家庭带来严重灾难，轻者财务损失，重者人身伤害。但是现在福音出现了，南京物联传感技术有限公司全新推出了家庭安全保护类系列产品“无线烟雾(火警)探测器”，预防火灾，绝不手软。众所周知，在火灾初期，物品因为燃烧不充分往往会产生大量的烟雾，“无线烟雾(火警)探测器”这件产品可以在第一时

[安防电子]

中国家电业从竞争走向竞合携手进入下半场

从贩卖产品到贩卖标准、从产品国际化到研发国际化、从竞争到竞合集群优势浮出水面，这是今年中国家电行业最明显的三大特征，这或许意味着中国家电业开始进入新的拐点。　　如果说在过去的几十年以OEM和小批量产品国际化是中国家电行业的上半场，2017年则标志着中国家电业开始进入下半场。最显著的特征是中国围绕智能生态圈打造的全球标准。即大规模输出产品和输出标准，将是中国家电业进入下半场的主题。　　尽管所有企业都以智能生态为卖点，但各家仍有所长。当海尔推出其全品类智能产品时、当海信用激光双色电视剑指全球霸主地位时、当TCL白电主打黑科技时、当方太用颠覆式的水槽式洗碗机霸道地俘获中国主妇的感情时，这一切都意味着科技感和智能生态圈将会改

[家用电子]

智能硬件发展迅猛，可销售渠道在哪？

今年CESAsia展上，参与展商超过了300余家，涵盖了智能家居、智能机器人、虚拟现实、汽车技术、可穿戴设备、无人机、3D打印等等智能行业领域。智能硬件俨然成为科技行业创业创新的龙头，甚至有些传统媒体因此而专门开辟科技版块用来报道智能硬件产业。如此强劲发展的智能硬件产业背后，是销售渠道的集体性迷茫。一方面，智能硬件是一个体验性极强的产品，需要线下的亲身体验;另一方面，传统的硬件销售渠道对智能硬件并不是很了解，没有找到好的销售模式。因此，出现了许多智能硬件销售联盟，旨在通过第三方的服务给智能硬件公司提供一个好的销售渠道，但从目前来看，效果并不是那么的理想。比如百度的未来商城，一年不到的时间，线下全部撤出。

[嵌入式]

CESA智能家居新走向！万物皆显示时代到来

2017年CES亚洲消费电子展在上海新国际博览中心如期举办，作为未来家电热点发展方向，智能家居一次又一次的被推上了风口浪尖。从此次CES Asia 2017展会现场来看，智能家居产品依旧成为了热点。此次展会也是吸引到了苏宁、京东、海尔、长虹等大型企业参展，而从他们的展台也能够得到一个明显的信号，那就是争先布局智能家居领域。　　智能家居迎来新走向　　 · 智能家居向 DOT 时代迈进　　进入到2017年以来，一个全新名词开始被越来越多人所熟知，DOT（Display Of Things）时代，有别于传统显示设备，DOT时代旨在让显示渗透到人们日常生活的方方面面，包括我们所看到的万事万物。窗帘、桌椅、灯盏、

[安防电子]

智能家居要智能，不要“鸡肋”！

近年来智能家居市场迅猛爆发，国内外各大巨头均排兵布阵布局占领智能家居市场高地，这棵被大佬们纷纷看好的“摇钱树”，正以高挺的姿态前行。但是，最近小编发现，圈子里出现了一些“吐槽”智能家居产品的言论，更有甚至将智能家居产品比作“鸡肋”。究竟“智能”家居产品是否都真的很“智能”? 对智能家居的理解智能家居是利用综合布线技术、网络通信技术、安全防范技术、自动控制技术、音视频技术和系统设计方案将家居生活有关的设施集成，构建高效的住宅设施与家庭日程事务的管理系统，提升家居安全性、便利性、舒适性、艺术性，并实现环保节能的居住环境。 “智能”已经成为一种生活方式和社会潮流，就好比智能手机的出现已经根深蒂固的改变了人们的

[嵌入式]

苹果利用Siri开始统治智能家居市场

苹果预期将通过建立声控音箱广泛的用户需求，推出智能家居音箱为HomeKit抢占一席之地。传言称，该设备将通过提供增强声学技术来争夺亚马逊Echo和谷歌Home音箱的用户。自从亚马逊首次在2016年推出智能音箱之后，消费者对这类音箱的需求激增。下面就随手机便携小编一起来了解一下相关内容吧。 Strategy Analytics预计，2017年约超过1200万台的全球购买量中Echo占总数的80%。截止到2022年，智能音箱的全球使用量将超过1.64亿台。苹果利用Siri开始统治智能家居市场 Strategy Analytics智能家居战略研究服务总监Bill Ablondi表示，“苹果最近几个月正与罗技(Logitech

[手机便携]

指纹锁亮相家庭　智能家居不再遥不可及

　　北京科博会曾推出的“智能家居”模式样板房，展示了从指纹锁到安防系统的一系列聪明的家拥有的功能，让人们眼前一亮。现在，这套系统已经不再遥不可及，已经有人真正住进了这样的家。在香港就有这样一位女设计师芬妮,她自己亲手设计出一间高科技的智能屋，参观过她家的人都会感叹，这下真的体验到什么是“游手好闲”了，一切通过遥控器或按几下电话键就能轻松解决，令人大开眼界。有着博士学位的芬妮和丈夫利用两年时间设计并完善了这套系统，他们把它命名为Intexact智能系统，据说其中有3项技术已获得专利，比美国等一些国家的技术还要先进。芬妮和丈夫的家是一幢3层小楼，面积大概有600平方米左右。从外观看

[安防电子]