基于ARM的智能燈光調節系統

李文秀 劉文一

摘要：在現今科技發展的道路上，可持續發展、節能環保等詞語逐漸成為了重要組成部分，各大生產商制作出大量的環保電器。電燈作為我們日常生活中最必不可少的一部分，在消耗的總電量中占有巨大的比重，因此，智能燈光調節系統變成了一項用于節能環保的重要設計。智能燈光調節系統是用于日常家居中的重要組成部分，通過自動調節燈光亮度而達到節能環保的的效果。通過感應周圍環境的光線亮度來調節燈光亮度來達到節能環保的目的。

關鍵詞：嵌入式單片機；自動燈光調節；無線控制

引言

隨著時代的發展，物聯網技術已一步步走入我們的生活，智能、環保成為了電器的關鍵詞。在很多學校，依賴人工管理的方式，很容易造成電能的浪費以及經濟的損失。通過智能燈光調節系統自動控制，不但免去了人工管理的繁瑣，還可以達到節能降耗的目標。

智能燈光調節系統作為環保智能家居的一種，擺脫了長久以來人們對電燈繁瑣的手動控制的形式。控制方式為無線遙控、遠距離控制、自動控制，實現控制的一體化。這些改變使其更加貼近我們的生活，緊跟時代的進步，同時也具有非常光明的發展前景。

1 系統總體設計

1.1系統硬件設計

本設計以ARM系列的STM32芯片為控制核心，將DS18B20傳感器、DHT11傳感器、光敏電阻傳感器以及藍牙模塊集于一體。以光敏電阻傳感器作為主要信息采集模塊，通過對外界亮度的感知，與室內燈光亮度進行互補，達到對室內燈光進行自動調節的效果。通過DS18B20傳感器與DHT11傳感器進行室內的溫濕度采集，通過藍牙模塊發送至移動端APP。移動端APP要負責接收藍牙模塊發出的數據，顯示室內的溫濕度信息、燈光的亮度信息，以及在手動模式下控制燈源的亮度。

1.2系統控制原理

該作品以綠色環保為設計主題，選用了低功耗的STM32單片機作為控制核心，以光敏電阻為自動控制的主要傳感器，通過STM32單片機的ADC功能對外界亮度進行采集，進行數據處理，計算亮度比率，向燈源輸出對應的占空比，從而達到對應實現燈光自動調節的效果。為保證節能效果，本設計添加了高亮度關閉功能，當外界亮度達到50%及以上時，電燈自動關閉。使用DS18B20傳感器、DHT11傳感器進行室內溫濕度采集，通過液晶顯示屏顯示出來。通過藍牙模塊將室內的溫度、濕度以及外界亮度發送至移動端APP。移動端APP可改變系統的控制模式，可將自動調節模式改為是手動調節模式，通過藍牙將信號發送至系統中，達到無線控制的效果。

2 硬件的設計與實現

2.1硬件電路的設計

本設計以綠色環保為主題，所以選用了STM32系列嵌入式單片機作為智能燈光調節系統的主控制器，它具有高性能、低成本、低功耗的特點，完全滿足該設計的要求。環境亮度數據由光敏電阻傳感器采集，室內溫濕度分別有DS18B20傳感器、DHT11傳感器采集，顯示于液晶顯示屏，通過藍牙模塊向移動端APP發送數據，將室內溫濕度顯示于移動端APP。

2.2 藍牙模塊以及移動便攜APP

該設計作為智能家居的一種，通常應用于家庭、圖書館等室內場所，所以選用藍牙模塊作為無線控制的方式，價格便宜，體積小巧、功耗較低，便于一體化設計。通過嵌入式系統與藍牙模塊的結合，達到短距離信息高速傳輸的效果。使用智能手機作為移動端信息接收設備，控制該系統的運行模式，大大提高了智能燈光調節系統的穩定性。在智能手機與智能燈光調節系統的藍牙模塊進行配對之后，可通過移動端APP對室內環境進行監控。

3 軟件設計

3.1 智能燈光調節系統控制程序

智能燈光調節系統的控制程序主要由C語言編寫，通過采集外部光源亮度進行數據處理。使用光敏電阻傳感器通過STM32單片機的模數轉換通道對外部光源亮度進行帶數據采集，對數據進行處理，得到外部光源亮度。當外部亮度在可視范圍內時，關閉燈源，達到環保的效果。帶有DS18B20傳感器、DHT11傳感器，檢測室內溫濕度，與光線亮度一起顯示于液晶顯示屏上，通過藍牙發送至移動端APP。APP帶有模式切換功能，可將自動控制模式切換為手動控制模式，調節燈源亮度，提高了系統的穩定性。

3.2 移動端APP設計

移動端APP是基于Android平臺使用Java編程語言設計的，通過藍牙與智能燈光調節系統進行無線信息交互，顯示室內信息、切換控制模式以及手動模式下控制亮度，改變了過去近距離手動開關的繁瑣，管理更加便捷。

4 總結

智能燈光調節系統作為智能家居的一種，以環保為主題，具有成本較低、體積較小的特點。以STM32單片機作為主控制器，功耗較低，性能較高。本設計共擁有兩種調節模式，一種為通過光敏傳感器對燈光進行自動調節，達到自動控制的效果，另一種為的手動控制的模式，使用移動端APP通過藍牙進行對燈光亮度進行遠距離控制。兩種模式結合，大大提高了智能燈光調節系統的穩定性。

該系統上帶有DS18B20傳感器以及DHT11傳感器，可將室內溫濕度顯示于液晶顯示屏中，并可以通過藍牙模塊將室內環境發送至移動端APP，達到遠程監控的效果。通過APP可切換至手動控制模式，操作簡單，具有較強的實用性。

本設計具有綠色環保的特點，免去了以往人工管理、近距離手動開關的繁瑣，擁有無線遙控、自動控制、遠距離控制的特點。作為主控制器的STM32單片機性能強大，使得本設計具有較強的擴展性，具有廣闊的發展前景。

參考文獻

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[4]陽秋光，成建宏.基于樹莓派的智能燈光控制系統設計[J].電腦知識與技術，2018.

作者簡介：李文秀（1996-9），女，壯族，廣西南寧人，現就讀于西北民族大學電氣工程學院通信工程專業。

劉文一（1997_12），女，漢族，四川南充人，現就讀于西北民族大學電氣工程學院通信工程專業。

基金項目：西北民族大學本科生科研創新項目資助（項目編號：Y18001）

（作者單位：西北民族大學電氣工程學院）