基于IOT的LED智能照明控制系统的设计

关蓓蓓++田立国++李猛++刘雨

摘 要：针对传统照明的有线、机械的控制方式，文章提出一种基于物联网（Internet Of Things， IOT）技术的LED智能照明控制系统，将智能控制模块嵌入LED照明终端，综合运用嵌入式技术、无线传感器网络等技术，实现智能化、数字化、无线化的智能照明控制方式，同时还具有环境温湿度、光照度等环境参数的监测功能。

关键词：物联网；智能照明；环境监测；ZigBee

1 概述

随着LED照明越来越普及以及移动互联网技术的快速发展，人们对家居生活的网络化、智能化、节能化的需求越来越强烈，将家用电器、照明灯具、安防报警等模块通过无线网络集成到控制平台，实现智能控制和智能管理。随着物联网（The Internet of things， IOT）产业的发展，智能LED照明已成为IOT中重要的一部分。

本文为了“绿色智慧照明”的实施而提供智能化的LED照明控制系统，利用物联网技术、嵌入式技术等，实现对LED灯具多种照明模式的无线远程控制，并对LED灯具工作范围内的环境照度、LED灯具工作状态进行实时监测，同时利用传感器技术实现LED照明的自适应光照调节以及多种组合的灯光色彩变换，从而创造出一种舒适、节能、安全的光环境，系统原理框图如图1所示：

2 系统硬件设计

本系统的硬件设计包括LED灯具控制终端和触控面板两部分，用于实现LED灯具的智能照明控制；主要包含控制模块、通信模块、LED驱动模块、电源模块等。

2.1 主控单元的硬件设计

LED智能照明控制系统的主控单元主要LED灯具控制终端和数据采集终端两部分组成。LED灯具控制终端以ARM处理器STM32为控制核心，由电源电路，外围电路，光照传感器组成；数据采集终端则由温湿度传感器，照度传感器，PM2.5传感器组成，其硬件电路原理图如图2所示。

2.2 触控面板的硬件设计

触控面板的硬件电路设计基于新一代ARM处理器STM8S来实现，STM8S系列处理器自带触摸软件库的设计，利用电容本身具有的电荷转移特性，可以实现电容式的触摸传感检测。在LED智能照明控制系统中，主要实现了LED照明灯具的开关按键以及滚动条亮度调节的设计，其电路原理图如图3所示。

2.3 ZigBee无线通信模块的设计

为了实现LED智能照明系统的集中管理以及环境监测功能，本文采用基于物联网的ZigBee无线模块构成通信网络。本系统的Zigbee无线通信模块采用CC2530模块，TI CC2530是一个真正的系统芯片（SoC）CMOS解决方案。该解决方案将提高性能和適应基于频段应用，和它的低成本、低功耗的要求。它结合一个高性能2.4GHz DSSS（直接序列扩频）射频收发器核心和一颗工业级小巧高效的8051控制器。

2.4 电源模块的设计

考虑到本设计应用在家庭场合，而家庭中一般提供的电源主要220V交流电源，因此电源模块设计时需要采用多个分离元件来实现不同电压输出的稳压电路，其中3.3V和5V电源首先经开关电源将220V电源转换成12V直流电源再得到。

+12V转+5V使用的是LM2576系列的稳压器，LM2576能够驱动3A的负载，有优异的线性和负载调整能力，其+5V电源原理图如图4所示：

+5V转+3.3V使用的是AMS1117电压调节器，AMS1117可以提供1A的输出电流，最小的输入电压为1V，输出+1V。通过+5V稳压到+3.3V后供给CPU和其他芯片，其+3.3V电源原理图如图5所示。

3 系统软件设计

系统的软件设计主要实现LED智能照明控制与环境数据的采集和传输，通过采用ZigBee无线通信网络可以实现LED灯具的集中管理以及数据采集功能。

4 结束语

本文通过对相关理论知识的学习，针对LED的特性，对LED灯具的亮度、色彩方面进行了调节，加入亮度传感器、人体检测传感器实现LED照明系统的智能化、数字化、网络化。

本系统的设计结构合理，充分利用智慧照明技术实现LED照明应用的需求，拓展能力好，可以有效的节约能源，具有实际推广和应用价值，拥有极大的市场前景。

参考文献

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