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基于单片机的智能照明的控制系统设计

摘要：现代社会的发展，断然离不开照明系统，伴随着文明、经济的进步，现代的生活水平对光照系统要求越来越高，并且在不同的生活环境下，对光照的需求要求也不同，光照的强度、舒适度以及光照的时间都和现代人们的生活密切相关，因此设计一个合理而又简约的光照系统已经是社会发展的必然趋势。本设计是基于51单片机的智能照明控制系统，以STC89C52RC单片机的控制模块，WIFI作为无线接收和发射模块，手机APP作为终端。研究的主要途径就是从这三个模块入手，手机终端作为信号的发出源，通过连接WIFI信号，利用相应的控制软件以 WIFI 网络信号为载体发送相关数据信号，WiFi模块主要的任务就是作为一个载体，将终端发送来的信号传递给单片机，以单片机为中心的控制模块就实时完成数据的处理，CPU处理之后将会输出相应的电平来实现家居照明系统的亮灭、亮度调节以及亮灭的时间等一系列的功能。

关键字：单片机；WiFi模块 ；家居照明

 

目 录

第一章 绪 论 2

1.1课题的背景及其意义 2

1.2课题研究的内容及要求 2

第二章 方案论证 3

2.1 整机系统 3

2.1.1 电路设计框图 3

2.2 方案的选择与比较 4

2.2.1控制器选择 4

2.2.2无线模块的选择 4

第三章 元器件选型和介绍 6

3.1  单片机发展史 6

3.2  AT89C52系列单片机 7

3.2.1AT89C52系列基本功能 7

3.2.2AT89C52系列单片机的功能单元 7

3.3 ESP8266EX芯片 8

3.4 AMS1117稳压芯片 9

第四章 硬件电路设计 11

4.1单片机最小系统设计 11

4.1.1 晶振电路 11

4.1.2 复位电路 12

4.1.3 I/O输入输出模块 12

4.2WIFI模块电路设计 12

4.3系统总体设计 15

第五章 软件设计 17

5.1 软件设计原则 17

5.2 系统程序功能简介 18

5.3 单片机程序流程图 18

5.3.1  主程序流程图 18

5.3.2  串口中断子函数 19

5.4APP程序编写 20

5.4.1 软件介绍 20

5.4.2 Andriod程序编写 21

第六章 系统调试23

6.1Proteus软件 23

6.2 仿真结果 25

总结 27

附录源程序 29

 

第一章 绪 论

1.1课题的背景及其意义

 现代社会的发展，离不开照明系统，伴随着文明、经济的进步，现代的生活水平对光照系统要求越来越高。在不同的生活环境下，对光照的需求也不同，光照的强度、舒适度以及光照的时间都和现代人们的生活密切相关，因此设计一个合理而又简约的光照系统已经是社会发展的必然趋势。

传统的模式的照明系统不仅对电路设计的要求高，而且还存在着耗电、费能、繁琐等问题，一般的光照系统都是采用的开关式的系统，所以在很多场合下会造成电能浪费的现象。因此这一系列的缺点正慢慢被现今的智能化照明系统取代， 

随着智能家居的发展和普及，LED智能照明系统的发展方兴未艾，例如使用手机通过WiFi模块远程遥控家电已得到了广泛应用，小米手机的智能家居APP已经自带远程控制功能，只要选择合适的家电型号就可以实施远程操控了。随着科技的发展，智能产品会越来越完善，基于智能控制的LED灯会越来越得到人们的喜欢和重视，希望在不久的将来，室内的智能照明系统会有着更大的发展空间。

本设计的项目是采用手机WiFi远程控制台灯，能够对家中任意一个悬挂的智能台灯实行远距离操控，并且能够自主的实现对智能灯的亮灭进行控制，因此这样的设计不仅是符合社会对照明系统的需求，更是光照系统发展的必然趋势。

1.2课题研究的内容及要求

本设计是基于51单片机的智能照明控制系统，通过WiFi来实施远程遥控，通过系统来实现灯的亮与灭以及亮灭的时间。

主要的设计内容如下：

1.进行方案论证，选择合适的控制器以及无线传输模块；

2.完成硬件电路设计，主要是最小系统选择与照明系统电路的之间的搭建，具体设计内容会在硬件电路中体现；

3.完成系统软件设计，主要是安卓APP上位机设计以及单片机的程序编写

4.将硬件内容和软件内容进行整合调试，完成最终的设计。

 

总结

回顾本论文的设计，主要是通过51单片机来实现对智能台灯定时的控制，选择STC89C52RC单片机作为主控芯片，ESP8266 WIFI模块作为无线接收和发射模块，利用手机APP对家用电器进行控制。主要划分为三个模块，以STC89C52RC单片机为核心的控制模块，WIFI无线接收和发射模块，手机APP作为终端。研究的主要途径就是从这三个模块入手，手机终端作为信号的发出源，通过连接WIFI信号，利用相应的控制软件以 WIFI 网络信号为载体发送相关数据信号，WiFi模块主要的任务就是作为一个载体，将终端发送来的信号传递给单片机，以单片机为中心的控制模块就实时完成数据的处理，CPU处理之后将会输出相应的电平来实现台灯的亮灭以及定时的功能。

本设计在设计中还是存在一些小问题的，比如缺少单片机的实物图，这是一个较大的缺陷，还有布局布线的问题，当定时时间过长，数据处理就有可能处理跟不上，因而可能会对实际的预设值产生的一定的干扰，但在具体功能的实现上还是比较精确的。因而想要实现更精确的控制可以选用更好的主控，并且本设计在对于亮度调节这一功能上并没有做出来，希望在今后技术得到提升后能够进一步完善。本设计是从成本、性能等多方面考虑，选择最合适的。

 

参考文献

[1]  李红梅，周会强．WiFi技术在智能家居中的应用研究．硅谷。2012

[2]  刘晋峰．玩机器人学单片机．北京：电子工业出版社，2013

[3] 王静霞．单片机应用技术（C语言版）．北京：电子工业出版社，2009

[4] 李群芳．单片微型计算机与接口技术．北京：电子工业出版社，2007

[5]  魏亮．路由器原理与应用．北京：人民邮电出版社，2005

[6]  徐  玮．C51单片机高效入门．北京：机械工业出版社，2006

[7]  谭浩强．C程序设计(第四版)．北京：清华大学出版社，2013

[8]  刘建清．Java从入门到精通．北京：人民邮电出版社，2010

[9]  国家863中部软件孵化器．C#从入门到精通．北京：人民邮电出版社，2009

[10]  李刚．疯狂Andriod讲义（第三版）．北京：电子工业出版社，2015