安科瑞 繆凱倫

摘要：隨著科技的不斷進步，經濟也在飛速的發展，人民的生活水平日益提高，家庭住宅的功能性房間也在不斷增多，傳統的家庭照明系統已經不能滿足人們對家居環境的需求，智能、節能型的家庭照明控制系統更具有環保、時尚、節能概念。 該系統能夠面向使用者，可根據個人的需求選擇手動、自動兩種控制方式，自動方式能夠隨意定制照明系統定時開關的時間，為大家帶來便利。該系統可以擴展到其他家用電器的定時啟動關閉，具有很強的通用性、實用性。

關鍵詞：家庭；智能照明控制系統

0.引言

隨著現代生活節奏的加快,人們總是希望有個幫手，幫助完成每天重復性的工作，為了實現家庭照明的智能開啟和關閉，方便人們日常工作生活，創建節能型社會，使用智能控制系統完成這樣的目標。

1.系統的硬件設計與實現

1.1 系統概述

本文所設計的智能照明控制系統目的在于控制主電源，從而適用于能瞬間斷電的照明、熱水器、空調等電器，能在日期時間準時接通，在日期時間內準時斷開，給人們日常生活帶來了方便。

該智能控制系統具備以下幾個特點：

1.采用 C 語言編寫程序，與匯編語言相比便于修改和增減功能；

2.所采用的芯片51系列單片機、1602液晶顯示器，DS1302 時鐘芯片功耗低、可靠高；

3.與其它智能控制器相比，該系統運行無噪聲，更加準確，且使用壽命要長。時鐘芯片液晶顯示器單片機按鍵電路繼電器提示電路。

1.2 模塊電路的設計

1.2.1 時鐘電路

時鐘電路為整個單片機系統產生時間基準，是單片機系統組成的部分；本系統DS1302 實時時鐘芯片，工作電壓為2.5V-5.5V，采用三線接口與CPU進行同步通信，并可采用突發式一次傳送多個字節的時鐘信號或RAM數據，接下來我們來分析一下DS1302的性能與原理。

DS1302 的引腳功能排列及描述如下圖所示

管腳描述

X1 X2 32.768KHz 晶振管腳

GND 地

RST 復位腳

I/O 數據輸入/輸出引腳

SCLK 串行時鐘

Vcc1,Vcc2 電源供電管腳

DS1302 串行時鐘芯片8 腳DIP

DS1302S 串行時鐘芯片8 腳SOIC 200mil

DS1302Z 串行時鐘芯片8 腳SOIC 150mil

1.2.2 單片機的選型

本系統主控芯片為單片機,因此單片機的選型顯得非常重要。為了設計方便，更容易上手，同時考慮性能要求和程序大小，單片機采用51系列的單片機。

1.2.3 液晶顯示電路

通過單片機指令控制1602 光標是否閃爍，是否清除原來數據以及顯示的具體位置，并不停地對數據顯示進行刷新，從而顯示了準確的時間，并為系統提供了智能的人機對話模式。

2.利用 protel繪制電路圖制作線路板

2.1智能控制系統的原理圖如下

圖3 智能控制系統的原理圖

2.2 具體操作

選擇和放置元件在元件庫中選擇電氣元件雜項庫，在工作區內適當的位置放置電阻，請連續放置5個電阻，按鼠標右鍵結束放置操作。再按上述方法操作，先后放置4個電容(Cap)、2個電解電容(Cap Pol1)、1個二極管(Diode)、1個穩壓二極管(Tunnel2)、1個保險絲(Fuse 1)、1個變壓器(Trans Eq)、1個全橋(Bridge1)、1個復合三極管(NPN1)和 1個繼電器(Relay-SPST)，放置后的結果如圖所示。

2.3 調整布局

2.4 放置導線和端口

(1)在原理圖中放置導線，將電路連通。在系統默認設置下，如果有不相連的導線交叉，將會使導線分層疊置，表面上看是連在一起，實際上是不相連的；如果有相連的支線將會在相連的接點上出現一個紅色的節點，表示此節點在電路上相通。

2.5 放置連接器和注釋

在放置的過程中，還要進行屬性的個性化設置，具體操作如下：

(1) 在元件庫可選欄中選擇常用的Miscellaneous Connectors.IntLib。在【關鍵字】

過濾欄中輸入關鍵字“mhdr"，進行查找，找到連接器MHDR1×8后，單擊上方的Place MHDR1×8按鈕，移動鼠標，可以在工作區內適當的位置放置連接器，單擊鼠標右鍵結束放置操作。

(2) 請使用系統自動配置注釋功能，將本原理圖所有器件進行注釋編輯。

3.系統軟件設計

本系統采用單片機的C語言編寫程序對整個系統的硬件進行管控。實現了對DS1302的控制，1602的顯示，時間管控。其中時間管控包括：

系統時間以及開啟與關閉時間的設定，系統時間與開啟或關閉時間相同時繼電器、蜂鳴器和指示燈工作狀態的管控。系統程序流程如圖4所示。

圖4 系統程序流程圖

DS1302的RST、SCLK和I/O分別與單片機的 P2.0、P2.1和P2.2相連。單片機與DS1302 進行數據交換時，首先要將RST變為高電位，也就是單片機P2.0邏輯1。在RST保持為高電位時候，SCLK 時鐘由低電位變為高電位的上升沿時，數據被寫入DS1302中，數據從低位通過I/O開始寫入。在RST保持高電位，SCLK 時鐘由高電位變為低電位的下降沿時，從DS1302讀取數據，數據也是從DS1302 的低位通過I/O讀取。

4.安科瑞為家庭智能照明控制系統提供解決方案

4.1安科瑞智能照明監控系統采用分層分布式結構，即站控層，通訊層與間隔層； 如圖（1）所示：

圖（1）網絡拓撲圖

間隔設備層主要為：開關驅動器，這些裝置分別對應相應的一次設備安裝在電氣柜內，這些裝置均通過現場KNX總線組網通訊，實現數據現場采集。

網絡通訊層主要為：智能照明網關，其主要功能為把分散在現場采集裝置集中控制，同時遠傳至站控層，完成現場層和站控層之間的數據交互。

站控管理層：設有高性能工業計算機、顯示器、UPS電源、打印機等設備。監控系統安裝在計算機上，集中采集顯示現場設備運行狀況，以人機交互的形式顯示給用戶。 以上開關模塊均采用KNX總線傳輸，一般都采用4根連線，接線簡單方便，傳輸距離可達1.2km。

4.2安科瑞智能照明系統組成

1.定時控制

通過時鐘管理器，實現整個系統的有關區域照明的定時和自動管理功能，實現公共通道、景觀照明、泛光照明、車庫照明定時控制。如百葉窗定時升降、集中供熱定時調節、節假日照明定時關閉、定時通知等。

2.場景控制

智能照明控制系統根據各個部門的需求，設定不同種類的場景模式，進行各種照明燈光的組合，達到美化工作環境的效果；結合人體感應傳感器，當人員離開時，關閉所有該會議室照明。

3.實時監控

中心控制室，配置一臺中控主機，所有照明控制設備，通過KNX網關，接入監控系統，操作管理人員，可以通過中控電腦，實時監視總線、區域、樓層、樓棟等照明狀態，并可根據需求進行控制調整。系統繪圖工具支持向量圖和多層頁面，圖形頁面縮放方便，切換簡單，支持DXF、WMF、BMP、JPG、ICON等圖形對象的嵌入、支持二維、三維圖元的繪制，增加可視化的空間效果。

4.報警處理

系統提供了警報處理能力，用戶可采用編程來完成不同的任務，當某種警報條件出現時應做什么，可由用戶自行確定。 5.事件通報 系統提供了事件通報功能，支持郵件通報、文本輸出以及事件驅動打印，可按照用戶預先設置的條件，觸發事件通報功能。

4.3設備選型

5.結束語

本次實踐活動根據提出的問題，確定并論證了設計方案，詳細闡述了家庭智能照明控制系統的設計思路，設計了相應的硬件電路和軟件程序。并通過實驗模擬出了控制系統的全部功能。本系統由于成本極低、可靠性好、不受房屋裝修空間束縛，具有良好的擴展性和實用價值，符合未來家庭智能化的要求。