LED智能照明系統(tǒng)的完整解決方案

一、項目概述
　　1.1 引言
　　該系統(tǒng)以太陽能供電，以AVR單片機作為整個系統(tǒng)控制核心， 使LED照明系統(tǒng)能依據(jù)外在的環(huán)境進行智能最優(yōu)化調節(jié)，從而實現(xiàn)智能化、人性化、個性化的控制與管理，使人感到方便、輕松、愉悅，提高人們的生活質量。
　　整個系統(tǒng)在充分挖掘利用AVR單片機資源的前提下，從能源（太陽能），材料（LED），功能（智能家居）等多方面最大限度的體現(xiàn)了環(huán)保節(jié)能的思想，是未來的智能家居照明的一次嘗試與實踐。
　　1.2 項目背景/選題動機
　　太陽能作為清潔、可再生的能源在人類生活中將取代傳統(tǒng)的能源，而扮演越來越重要的角色。
　　LED被稱為第四代照明光源或綠色光源，具有節(jié)能、環(huán)保、壽命長、體積小等優(yōu)點，被認為是21世紀最有價值的新光源，將取代白熾燈和日光燈成為照明市場的主導。
　　LED照明系統(tǒng)的智能控制作為智能家居的基礎部分，擁有很大的市場需求與廣闊的市場前景。實現(xiàn)智能照明控制一般可以節(jié)約20—40%的電能，不但降低了用戶電費支出，也減輕了供電壓力。在家居生活中，智能化照明設備通過預設及儲存不同的燈光場景，來調節(jié)房間內的燈光變化，迎合房間主人不同的需要。例如在客人探訪、聚會，可能需要較明亮的燈光，而在欣賞古典音樂或輕音樂，則用柔和的燈光；而要把客廳變?yōu)榧彝ビ霸河^看精彩影片，燈光更需要調得暗淡，這一切，都可以安坐在沙發(fā)上從容操作，省卻以往費事費力逐一開燈關燈的麻煩。
　　因此，以清潔的太陽能作為供電模塊，基于AVR單片機的控制的LED照明系統(tǒng)，根據(jù)外在環(huán)境進行節(jié)能調節(jié)，同時可以選擇情景模式或自定義情景模式照明，以滿足現(xiàn)實生活中不同生活場景對照明的需求，做到照明系統(tǒng)的智能化、人性化、個性化、環(huán)?；衔磥碇悄芗揖拥陌l(fā)展方向。
　　總之，智能照明系統(tǒng)將節(jié)能、低耗、長壽命、運行節(jié)約、以人為本等綠色和可持續(xù)照明的理念充分演繹。
　　二、需求分析
　　2.1 功能要求
　　1、采用太陽能供電
　　2、環(huán)境亮度檢測：能夠檢測環(huán)境亮度，根據(jù)環(huán)境亮度進行自動的適宜亮度調節(jié)，當天氣發(fā)生變化，系統(tǒng)能夠自動調節(jié)，無論在什么場所或天氣如何變化，系統(tǒng)均能保證室內的照度維持在預先設定的水平，
　　進行智能化、節(jié)能化管理，做到低功耗。
　　3、紅外人體感應：能夠檢測到有人進入感應范圍并做相應的操作，人離開感應范圍做相應的操作。
　　4、無線控制：能夠無線控制LED，做到無線遠程管理。
　　5、情景模式可選可定義：設置不同的情景模式供選擇（如自動模式、定時模式、睡眠模式、會客模式、派對模式、西餐模式、影院模式等），從而控制LED等的顏色、亮度，燈光場景，發(fā)光方式等，并能在不同模式下配合不同音樂，以能適應在各種不同場合照明系統(tǒng)的要求。
　　6、電腦控制：可以在電腦接上電腦接口，就可以用電腦接口附帶的應用控制介面，實現(xiàn)對整個房屋的燈多種控制功能，并可隨意查詢及定時反饋房屋燈光及電器開關狀態(tài)。邊上網(wǎng)邊玩游戲，邊享受智能控制的樂趣。（此項功能暫不列入設計，視最后作品進行改進）
　　2.2 性能要求
　　能夠最大限度地實現(xiàn)低功耗。
　　三、方案設計
　　3.1 系統(tǒng)功能實現(xiàn)原理
　　原理：以AVR32單片機作為主機控制器，輔以太陽能充電電源模塊，無線接收發(fā)射模塊，分機采用Atmega8L作為控制，以無線接收模塊、人體紅外感應模塊，環(huán)境亮度檢測模塊，LED照明模塊，總體構成一個基于單片機控制的智能照明系統(tǒng)。
　　具體：
　　以AVR32作為主機控制器、Atmega8L 作為分機控制器，結合控制系統(tǒng)整體工作。
　　采用芯片 PT4115 驅動四顆串聯(lián) LED，輸入電壓范圍從 6 伏到 30 伏，輸出電流可調，最大可達到 1.2 安。 通過控制 PT4115 的 DIM 引腳可以很寬范圍的 PWM 調光。
　　采用光敏三極管構成環(huán)境亮度檢測模塊，當前背景亮度信號經光敏三極管轉換成電壓信號，送至單片機內部的A/D 模塊進行模數(shù)轉換， 再根據(jù) A/D 轉換的數(shù)據(jù)控制 LED點亮的頻率及占空比，實現(xiàn)實時亮度調節(jié)。
　　采用 CD-208 紅外人體感應模塊構成人體紅外感應開關， 其靜態(tài)電流為 65 微安， 感應范圍在 7 米以內， 小于120°錐角。當有人進入感應范圍則輸出高電平，人離開感應范圍則自動延時關閉高電平，輸出低電平。
　　主機采用鋰電池作為電源，同時用太陽能進行充電，做到當主機不使用遙控功能時，能用太陽能進行充電；分機采用鉛酸電池儲備備用電能， 并用太陽能電池進行充電；當停電時系統(tǒng)將會自動切換到備用電源。