更新时间：2024-09-04 20:41
智能照明系统是利用先进电磁调压及电子感应技术，对供电进行实时监控与跟踪，自动平滑地调节电路的电压和电流幅度，改善照明电路中不平衡负荷所带来的额外功耗，提高功率因素，降低灯具和线路的工作温度，达到优化供电目的照明控制系统。
系统单元、输入单元与输出单元。
系统单元：用于提供工作电源，源系统时钟及各种系统的接口如PC、以太网、电话等；
1)智能照明控制系统
2)数字可寻址led驱动
3)灯具
4)光源
★灯光调节：用于灯光照明控制时能对电灯进行单个独立的开、关、调光等功能控制，也能对多个电灯的组合进行分组控制，方便用不同灯光编排组合形式营造出特定的气氛。
★智能调光：随意进行个性化的灯光设置；电灯开启时光线由暗逐渐到亮，关闭时由亮逐渐到暗，直至关闭，有利于保护眼睛，又可以避免瞬间电流的偏高对灯具所造成的冲击，能有效的延长灯具的使用寿命。
★控制自如：可以随意遥控开关屋内任何一路灯；可以分区域全开全关与管理每路灯；可手动或遥控实现灯光的随意调光,还可以实现灯光的远程电话控制开关功能。
★全开全关：整个照明系统的灯可以实现一键全开和一键全关的功能。
主要特点为·
1、系统可控制任意回路连续调光或开关。2、场景控制：可预先设置多个不同场景，在场景切换时淡入、淡出。
3、可接入各种传感器对灯光进行自动控制。
5、红外遥控：可用手持红外遥控器对灯光进行控制。
6．系统联网：可系统联网，利用上述控制手段进行综合控制或与楼宇智能控制系统联网。
2010年6月7日，胡锦涛总书记在中国科学院第十五次院士、中国工程院第十次院士大会上提出推动科技发展工作的8点意见 ，首条便是“大力发展智能科技，坚持节能优先、绿色低碳”。智能科技已被提升到关乎国家科学技术发展和运用的战略级层面。而几乎同时召开的第十五届广州国际照明展上，智能照明系统成为展会的一大亮点，众多知名厂家开始涉足其中，抢占智能领域的掘金至高点。
目前智能控制系统具有以下功能：
1，智能系统设有中央监控装置，对整个系统实施中央监控，以便随时调节照明的现场效果，例如系统设置开灯方案模式，并在计算机屏幕上仿真照明灯具的布置情况，显示各灯组的开灯模式和开/关状态。
2，具有灯具异常启动和自动保护的功能；
3，具有灯具启动时间，累计记录，和灯具使用寿命的统计功能；
4，在供电故障情况下，具有双路受电柜自动切换并启动应急照明灯组的功能；
5，系统设有自动/手动转换开关，以便必要时对各灯组的开、关进行手动操作。
6，系统设置与其他系统连接的接口，如建筑楼宇自控系统（BA系统），以提高综合管理水平。
7，具有场景预设、亮度调节、定时、时序控制及软启动、软关断的功能。 随着智能系统的进一步开发与完善，其功能将进一步得到增强。
采用智能照明控制系统总的效应如下：
1，实现照明的人性化； 由于不同的区域对照明质量的要求不同, 要求调整控制照度，以实现场景控制、定时控制、多点控制等各种控制方案。方案修改与变更的灵活性能进一步保证照明质量。
2，提高管理水平 将传统的开关控制照明灯具的通断，转变成智能化的管理，使高素质的管理意识用于系统，以确保照明的质量。
3，节约能源 利用智能传感器感应室外亮度来自动调节灯光，以保持室内恒定照度，既能使室内有最佳照明环境，又能达到节能的效果。根据各区域的工作运行情况进行照度设定，并按时进行自动开、关照明，使系统能最大限度地节约能源。
4，延长灯具使用寿命 众所周知，照明灯具的使用寿命取决于电网电压，由于电网过电压越高，灯具寿命将会成倍地降低，反之，则灯具寿命将成倍地延长，因此防止过电压并适当降低工作电压是延长灯具寿命的有效途径。 系统设置抑制电网冲击电压和浪涌电压装置，并人为地限制电压以提高灯具寿命。采取软启动和软关断技术，避免灯具灯丝的热冲击，以进一步使灯具寿命延长。
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2 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。
3. 2.4G模块
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3);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。
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4 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。
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。