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　　二、设计原理
　　结合整个系统的功能、成本、美观度等方面的综合考虑，本系统共有两部分构成，即软件部分与硬件部分。
　　其中软件部分对应的由主程序、初始化程序、LED 显示程序、键盘扫描程序、 键功能程序、延时程序、温度采集程序、数码管显示程序、步进电机驱动程序、红外遥控程序等组成。
　　硬件部分主要由单片机控制芯片，矩阵键盘，无线远程遥控， 发光二级管，烟雾传感器，蜂鸣报警器，步进电机，温控传感器，湿度传感器，数码管显示和红外门禁组成。
　　(1)无线遥控
　　整个遥控系统由发射系统和接收控制系统两部分组成，被控对象直接连接在接收单元上，如图2-1：　　

　　遥控系统的工作原理是首先通过按键编址电路输入所需控制电路的位号，同时启动编码电路产生带有地址编码信息和开关状态信息的编码脉冲信号，再通过无线电发射电路将该信号发射出去。而无线电接收电路将接收到的编码脉冲信号通过解码电路进行编码地址确认，确认是否为本遥控开关系统地址。如果是则执行指令，受控系统工作。如果不是，则被控对象无任何动作。
　　(2)智能照明系统
　　LED(Light-Emitting-Diode)中文名称发光二级管，是一种能够将电能转化为光能的半导体，它改变了白炽灯钨丝发光与节能灯三基色粉发光的原理，发光二极管是由Ⅲ-Ⅳ族化合物，如GaAs(砷化镓)、GaP(磷化镓)、GaAsP(磷砷化镓)等半导体制成的，其核心是PN结。因此它具有一般P-N结的I-N特性，即正向导通，反向截止、击穿特性。此外，在一定条件下，它还具有发光特性。在正向电压下，电子由N区注入P区，空穴由P区注入N区。进入对方区域的少数载流子一部分与多数载流子复合而发光。LED的内部结构如图2-2所示。　　

　　LED内部结构图中，正负极引脚通过金属引线将电传送到化合物半导体，通电后化合物半导体产生的光在反射帽的聚光效果下在圆形环氧透镜中放大光线。
　　LED的特点非常明显，寿命长、体积小、光效高、无辐射与低功耗。相比传统灯泡，LED具有抗震、密封、可便于携带等优点。LED广泛应用与电子广告牌，指示灯，照明设备。
　　通过线性调节调节LED亮度，最简便的方法是在LED驱动控制中使用外部电阻来实现LED的调光控制。
　　灯光控制系统设计的工作流程如图2-3所示，功能模式设定选择开启智能灯控，接收来自固定开关或是遥控端的控制信号来控制灯光。　　

　　(3)智能窗帘设计
　　主要分两部分：第一部分为信号处理系统设计。在屋内合适的地点安放光敏电阻，当光照强度改变时，光敏电阻感光，阻值改变，测量光敏电阻两端电压，通过单片机的A/D转换器将模拟信号转化成数字信号单片机处理此信号;第二部分为控制系统设计。单片机根据数据大小，驱动步进电机正传或反转，通过步进电机的转动步数和转动方向调节窗帘的开合程度。
　　用户通过对遥控器的操作发射红外信号，装在窗帘上的一体化接收头接收到信号后通过单片机进行解码，单片机立即处理信号，控制电机系统拉动窗帘，使其打开或者关闭到用户所需状态。　　

　　(4)电子时钟系统
　　电路分为五大部分：中央处理单元(CPU)、电源电路部分、显示部分、键盘输入部分、温度采集部分。它将定时数据输出到LED，实现时间的显示;根据键盘输入调用相应键处理子程序，实现时间的调整和闹铃的设定;接收温度传感器输入的温度数据，进行一定的转换，然后输出到LED显示器显示。
　　(5)红外线门禁
　　利用红外线特点，使用红外发射管与红外接收管产生的红外发射接收回路来检测物体经过的遮挡，红外接收管接收不到发射信号即输出高电平信号。门禁实现人数统计是需要2组红外发射接收回路来判断方向，当人正向进入通过门禁，先遮挡1号红外接收管产生高电平，随后遮挡2号红外接收管也产生高电平，就有高电平信号出现的先后次序1-2，控制主机识别为进入。当人逆向走出通过门禁，先遮挡2号红外接收管，随后遮挡1号红外接收管，高电平信号次序为2-1时，控制主机识别为出。此时控制主机会对人数有个计算处理，当前室内人数等于进入减去出去的人数，根据人数来判断是否启动灯光控制。 如图2-7所示红外门禁检测示意图。　　

　　本设计添加了一个智能灯控功能，在门上安装红外检测门禁，检测进入房间的人数，当人数不为零的时候，灯开启情景模式1，开灯。当有人进出，人数为零的时候才关闭灯。
　　智能灯控的工作流程图。　　

　　上图的工作流程图对红外门禁检测数据纠错处理时通过遥控关闭灯光来复位或是数据负数自动归零的处理方式，一旦出错也能及时发现和采取措施。

　　三、设计方案
　　本系统的设计先由硬件功能模块搭建灯光控制系统的框架，再加入电视音响开关，控制窗帘，防盗报警等功能，再使用无线控制端识别，设定功能实现各个家具的控制。
　　步骤如下：
　　第一步设计硬件，主要有单片机控制芯片，灯光照明器件、无线调光器、红外遥控，无线远程遥控，矩阵键盘，LED显示，步进电机，温控传感器，数码管显示，蜂鸣报警器外围线路构成。先将这些功能器件在模型内安装并布线调试连接。
　　第二步无线控制端的设计，是通过对单片机添加配置信息来识别新添加的硬件模块，验证无线通信信号与有线通信的正常。
　　第三步调试功能，控制灯光的亮度、开关、场景模式等基本功能。
　　第四步基本功能演示，无线遥控实现功能。
　　第五步拓展灯光控制功能，实现节能与智能开关控制灯光

　　作品特色

　　一、先进性
　　智能家居系统能够让您享受生活的舒适，同时更能节约用电。主人可以在家中任意位置使用遥控器控制房间内各种设备。智能家居让您的住宅时时像有人居住一样，甚至是在外出的时候给您提供安全感!

　　二、实用性
　　本系统成本低廉，易于开发，安全可靠，操作方便，有一定的实用性。
　　智能家居系统可以实现简单地进行安装，而不必破坏隔墙，不必购买新的电气设备，系统完全可与你家中现有的电气设备进行连接。各种电器及其它智能子系统既可在家操控，也能完全满足远程控制。

　　三、创新性
　　(1)本设计的灯光控制技术
　　可以通过智能化照明系统选择预设的灯光场景，营造出舒适的环境，有利人们的身心健康，提高工作效率;还可延长灯具寿命。影响灯具寿命的主要因素主要有过电压使用和冷态冲击，它们使灯具寿命大大降低。采用缓开启及淡入淡出调光控制，可避免对灯具的冷态冲击，延长灯具寿命。
　　(2)本设计的智能灯控功能
　　在门上安装红外检测门禁，检测进入房间的人数，当人数不为零的时候，灯开启情景模式1，开灯。当有人进出，人数为零的时候才关闭灯。这样避免长时间无人在房间内而灯开启浪费电，而且能够根据人的走向自动开启关闭灯，比起遥控控制更加智能化、方便。

系统演示视频：http://v.eepw.com.cn/video/play/id/2651