【畢設(shè)論文】室內(nèi)燈光亮度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

畢業(yè)設(shè)計(jì)題目室內(nèi)燈光亮度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)學(xué)生樊亞瑞學(xué)號(hào)20110311104院（系）職業(yè)教育師范學(xué)院專業(yè)電子信息工程指導(dǎo)教師李頎2015年6月6日陜西科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書職業(yè)教育師范學(xué)院電子信息工程專業(yè)111班級(jí)學(xué)生樊亞瑞題目室內(nèi)燈光亮度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）從2015年3月6日起到2015年5月25日課題的意義及培養(yǎng)目標(biāo)隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)與科技的迅猛發(fā)展以及水平的日漸提高，人們對(duì)于智能家居的需求越來越高，燈光照明作為作為人民生活必不可少的一部分，正在逐漸成為智能家居的研究熱點(diǎn)之一。基于藍(lán)牙技術(shù)，以低成本的近距離無線通信方式為室內(nèi)燈光控制提供很好的解決方案，通過上位機(jī)的操作實(shí)現(xiàn)對(duì)燈光開關(guān)和亮度調(diào)節(jié)，不僅可以解決無法遠(yuǎn)距離控制燈光的問題，并且可以讓人們充分享受到現(xiàn)代科技為生活帶來的便利。課題的主要任務(wù)（需附有技術(shù)指標(biāo)分析）1）熟悉室內(nèi)燈光控制系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)原理；2）藍(lán)牙技術(shù)應(yīng)用；3）單片機(jī)的選擇；4）PCB繪制；5）繼電器控制白熾燈；6）系統(tǒng)上位機(jī)編程。設(shè)計(jì)（論文）進(jìn)度安排及完成的相關(guān)任務(wù)（以教學(xué)周為單位）周次設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)及要求12查閱有關(guān)資料和書籍，完成開題報(bào)告35根據(jù)室內(nèi)燈光控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求，完成整體硬件設(shè)計(jì)67系統(tǒng)軟件編程，完成藍(lán)牙控制燈光亮度功能調(diào)試819軟硬件綜合調(diào)試，實(shí)現(xiàn)上位機(jī)通過藍(lán)牙控制燈光亮度1011完善軟件及硬件系統(tǒng)，論文初稿準(zhǔn)備12整理論文資料，準(zhǔn)備答辯學(xué)生簽名日期指導(dǎo)教師日期教研室主任日期室內(nèi)燈光亮度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)摘要燈光亮度的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)是現(xiàn)代家居構(gòu)成智能住宅系統(tǒng)的一部分，由于信息技術(shù)的大力普及和應(yīng)用，極大的推動(dòng)了家居的智能化建設(shè)的進(jìn)程，更為家居智能化提供了可靠的技術(shù)保障，實(shí)施起來更加的簡捷。智能家居系統(tǒng)具有安全、方便、高效、快捷、智能化、個(gè)性化的獨(dú)特魅力，它對(duì)于改善現(xiàn)代人類的生活質(zhì)量，創(chuàng)造舒適、安全、便利的生活空間有著非常重要的意義。本論文是用藍(lán)牙知識(shí)控制室內(nèi)的燈光亮度，是一種LED燈控制系統(tǒng)，一種室內(nèi)LED燈光藍(lán)牙控制系統(tǒng)。包括電源模塊、LED燈組和手持終端，所述電源模塊用于給所述LED燈組供電；所述LED燈組的各個(gè)LED燈的驅(qū)動(dòng)器上均集成有藍(lán)牙信號(hào)接收模塊，用于接收所述手持終端發(fā)送的控制信號(hào)，控制各LED燈的開關(guān)和亮度；所述手持終端上安裝有藍(lán)牙信號(hào)發(fā)送模塊，用于根據(jù)用戶的指令向所述LED燈組發(fā)送控制信號(hào)。本發(fā)明的技術(shù)方案采用了藍(lán)牙模塊對(duì)室內(nèi)LED系統(tǒng)進(jìn)行控制，用戶可采用觸摸或語音的方式控制各個(gè)LED燈的開關(guān)或亮度，控制方法簡單、操作方便有趣，使得家庭照明系統(tǒng)更綠色環(huán)保，舒適和智能。論文首先介紹了系統(tǒng)的研究內(nèi)容，并通過比較分析確定最終方案。接著分模塊介紹各個(gè)電路的相關(guān)原理及在本系統(tǒng)中的運(yùn)用，最終進(jìn)行軟件調(diào)試并實(shí)現(xiàn)相關(guān)功能。關(guān)鍵詞燈光亮度，藍(lán)牙模塊，單片機(jī)CONTROLSYSTEMDESIGNOFINDOORLIGHTINGBRIGHTNESSABSTRACTTHECONTROLSYSTEMDESIGNOFLIGHTINGBRIGHTNESSISAPARTOFMODERNHOMEFURNISHINGCOMPOSINGINTELLIGENTRESIDENTIALSYSTEM,ALLINVENTIONSANDCREATIONSARETOMAKEHUMANSLIFEMORECONVENIENTANDCOMFORTABLEDUETOTHESTRONGPOPULARITYANDAPPLICATIONOFTHEINFORMATIONTECHNOLOGYGREATLYPROMOTESTHEPROCESSOFTHEINTELLIGENTHOMEFURNISHINGCONSTRUCTION,EVENPROVIDESARELIABLETECHNICALSUPPORTFORINTELLIGENTHOMEFURNISHING,LETITSIMPLEMENTBECOMEMORESIMPLEINTELLIGENTHOMEFURNISHINGSYSTEMHASITSOWNUNIQUECHARMOFSAFETY,CONVENIENCE,EFFICIENCY,SHORTCUT,INTELLIGENCEANDPERSONALITYITHASAVERYIMPORTANTSIGNIFICANCEFORIMPROVINGTHEQUALITYOFMODERNHUMANSLIFEANDCREATINGACOMFORTABLE,SAFEANDCONVENIENTLIVINGSPACETHESYSTEMDESIGNISTOCONTROLTHEINDOORLIGHTINGBRIGHTNESSACCORDINGTOBLUETOOTHKNOWLEDGE,ANDTHEINVENTIONALSORELATESTOANLEDLAMPCONTROLSYSTEM,ESPECIALLYRELATESTOAKINDOFINDOORLEDLIGHTINGBRIGHTNESSBLUETOOTHCONTROLSYSTEM,WHICHINCLUDESPOWERMODULE,LEDLAMPGROUPANDHANDHELDTERMINALSTHEINVOLVEDPOWERMODULEINTHEESSAYISMAINLYTOSUPPLYFORTHELEDLAMPGROUPEACHLEDLAMPDRIVEOFTHELEDLAMPGROUPINVOLVEDISINTEGRATEDWITHBLUETOOTHSIGNALRECEIVINGMODULE,WHOSEAIMISFORRECEIVINGTHECONTROLSIGNALSSENTBYTHEHANDHELDTERMINALINVOLVED,ANDCONTROLTHESWITCHESANDBRIGHTNESSOFEACHLEDLAMPTHEINVOLVEDHANDHELDTERMINALEQUIPPEDWITHBLUETOOTHSIGNALTRANSMITTINGMODULEISAPPLIEDFORSENDINGCONTROLSIGNALACCORDINGTOTHEINSTRUCTIONSFROMTHEUSERSTOTHELEDLAMPGROUPTHETECHNICALPROPOSALOFTHEINVENTIONWASADOPTTEDTHEBLUETOOTHMODULETOCONTROLTHEINDOORLEDSYSTEM,THEUSERCANCONTROLTHESWITCHESORBRIGHTNESSOFEACHLEDLAMPBYUSINGTHEWAYOFTOUCHORVOICE,WHICHMAKESTHECONTROLMETHODMORESIMPLEANDTHEOPERATIONBECOMEMORECONVENIENTANDINTERESTING,WHICHALSOLETSHOMELIGHTINGSYSTEMBECOMEMOREGREEN,ENVIRONMENTAL,COMFORTABLEANDINTELLIGENTTHISPAPERFIRSTLYINTRODUCESTHERESEARCHCONTENTOFTHESYSTEM,ANDDETERMINESTHEFINALSCHEMETHROUGHCOMPARATIVEANALYSISTHENUSINGSUBMODULETOINTRODUCETHERELEVANTPRINCIPLESOFEACHCIRCUITANDITSAPPLICATIONINTHESYSTEM,INTHEENDSOFTWAREWILLBEDEBUGGEDANDRELEVANTRELATEDFUNCTIONSALSOWILLBEREALIZEDINTHISSYSTEMKEYWORDSLIGHTBRIGHTNESS,BLUETOOTHMODULE,MCU目錄摘要IABSTRACTII1緒論111課題背景及意義1111課題背景1112研究意義112國內(nèi)外發(fā)展與現(xiàn)狀113研究內(nèi)容22室內(nèi)燈光亮度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案321系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案322有線技術(shù)和無線技術(shù)的介紹3221有線技術(shù)的分類3222無線技術(shù)的分類423無線技術(shù)的比較6231ZIGBEE技術(shù)的特點(diǎn)6232藍(lán)牙技術(shù)的特點(diǎn)724總體確定系統(tǒng)方案725系統(tǒng)方案模塊的選擇83室內(nèi)燈光亮度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理1031系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)原理1032微控制器介紹10321微控制器的作用10322STC15L2K60S2的介紹及引腳定義10323STC15L2K60S2的相應(yīng)寄存器介紹1333藍(lán)牙模快介紹15331藍(lán)牙應(yīng)用介紹15332藍(lán)牙20型號(hào)HC06介紹16333藍(lán)牙串口橋接模式17334藍(lán)牙連接原理圖1734雙向可控硅19341MAC97A6的作用及概念19342MAC97A6工作原理2035繼電器21351繼電器的概念以及作用21352繼電器的分類21353繼電器的工作原理224室內(nèi)燈光亮度控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)2341硬件的整體設(shè)計(jì)2342電源過零點(diǎn)檢測方法2343藍(lán)牙模塊接口的設(shè)計(jì)2544按鍵控制模塊設(shè)計(jì)2645微處理器模塊最小系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)275基于室內(nèi)燈光亮度系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)2951ALTIUMDESIGNER的介紹2952軟件設(shè)計(jì)30521程序流程圖設(shè)計(jì)3053本章小結(jié)316系統(tǒng)實(shí)物制作3261PCB的介紹3262PCB的設(shè)計(jì)3263系統(tǒng)的調(diào)試3364本章小結(jié)337總結(jié)3471結(jié)論3472展望34致謝35附錄基于室內(nèi)燈光亮度控制系統(tǒng)原理圖36附錄基于室內(nèi)燈光亮度控制系統(tǒng)硬件實(shí)現(xiàn)仿真圖38附錄基于室內(nèi)燈光亮度控制系統(tǒng)程序代碼391緒論11課題背景及意義111課題背景燈光亮度控制作為現(xiàn)代智能家居的一個(gè)重要組成部分，在現(xiàn)代生活中有重要的應(yīng)用及研究價(jià)值。在現(xiàn)實(shí)的生產(chǎn)生活中，人們對(duì)居住環(huán)境的要求逐漸提高，因此就有必要提出新的方案來控制燈光的亮度?，F(xiàn)在有用單片機(jī)控制燈的亮度，同時(shí)也有ZIGBEE控制燈的亮度，但是考慮到價(jià)格的實(shí)惠我們選用以藍(lán)牙控制燈的亮度，以較低的硬件成本實(shí)現(xiàn)具有明顯的操作效果。112研究意義智能家居系統(tǒng)可以提供智能控制方案，是家庭主人公在處理家務(wù)方面既快捷又省力還提供舒適健康的環(huán)境，可以監(jiān)視室內(nèi)的溫度和濕度，達(dá)到人工模擬的大自然氣息，由于信息技術(shù)的大力普及和應(yīng)用，極大推動(dòng)了家居智能化建設(shè)的進(jìn)程，更為家居智能化提供了可靠的技術(shù)保障，實(shí)施起來更加的容易和簡捷。它對(duì)于改善現(xiàn)代人類的生活質(zhì)量，創(chuàng)造舒適，安全便利的生活空間有著重要的作用。在家居工作學(xué)習(xí)的各個(gè)環(huán)境中，我們使用的光源均為固定瓦數(shù)的，提供固定光強(qiáng)電燈，我們?cè)O(shè)計(jì)的燈光調(diào)節(jié)能給人提供“綠色光源”，這種調(diào)節(jié)器能真正意義上達(dá)到自動(dòng)調(diào)節(jié)光強(qiáng)的目的，讓家內(nèi)造成穩(wěn)定光強(qiáng)，減少經(jīng)常開關(guān)燈的不適合，又解決了電燈的耗能以及影響視力問題，此燈成本低，讓人們生活在自己隨心所欲的控制光環(huán)境下，滿足了工作/學(xué)習(xí)及家居對(duì)光的要求。12國內(nèi)外發(fā)展與現(xiàn)狀自從世界上第一個(gè)智能建筑1984年在美國出現(xiàn)后，美國加拿大歐洲澳大利亞和東南亞等經(jīng)濟(jì)比較發(fā)達(dá)的國家先后提出了各種智能家居照明方案，在智能家居發(fā)展過程中，美國一直處于領(lǐng)先水平。微軟開發(fā)的“夢幻之家”，IBM公司開發(fā)的“家庭主任”,3COM公司也一直在通過因特網(wǎng)向用戶宣傳智能家居這一概念，并正在研發(fā)家用無線網(wǎng)關(guān)等網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品。此外IOTEL公司，托馬杜多媒體公司，日本松下電器公司。新加坡科技電子公司，韓國三星公司等知名企業(yè)也正致予智能家居系統(tǒng)的研發(fā)工作，在國外各大企業(yè)研發(fā)智能家居產(chǎn)品的同時(shí)，國內(nèi)廠商也已開始智能家居產(chǎn)品的研發(fā)和生產(chǎn)，特別是一些大型企業(yè)利用自身在資金與技術(shù)方面的優(yōu)勢，在低端產(chǎn)品市場上占據(jù)了相當(dāng)重要的地位，例如上海五艾智能系統(tǒng)有限公司，北京德達(dá)創(chuàng)先科技集團(tuán)?？傮w來說，國內(nèi)智能家居產(chǎn)品的研發(fā)從上世紀(jì)九十年代后期才起步，起步較晚，在整體水平上參差不齊，軟件功能較差，升級(jí)能力差，系統(tǒng)也不易維護(hù)，而且大都采用了有線通信技術(shù)，系統(tǒng)設(shè)計(jì)，布線成本較高，基于無線通信技術(shù)的智能家居系統(tǒng)目前還處于試驗(yàn)階段。13研究內(nèi)容（1）基本要求基于藍(lán)牙技術(shù)，以低成本的近距離無線連接為基礎(chǔ)，為固定與移動(dòng)通信環(huán)境建立了一個(gè)接入點(diǎn)，可以替代電纜連接實(shí)現(xiàn)設(shè)備之間的無線組網(wǎng)。將藍(lán)牙知識(shí)應(yīng)用于照明燈光控制，實(shí)現(xiàn)人與照明燈光的信息交互，是一個(gè)創(chuàng)新的嘗試，并且將逐漸發(fā)展成為智能家居的研究熱點(diǎn)，操作簡單繼而實(shí)現(xiàn)對(duì)燈光開關(guān)、亮度調(diào)節(jié)或?qū)崿F(xiàn)各種燈光情節(jié)的交換組合系統(tǒng)，解決無法遠(yuǎn)距離控制燈光問題，并能讓人們充分享受到現(xiàn)代科技帶來的輕松，舒適、愉悅的新生活。（2）基本原理本設(shè)計(jì)是一種LED燈控制系統(tǒng)，特別是一種室內(nèi)LED燈光藍(lán)牙控制系統(tǒng)。包括電源模塊、LED燈組和手持終端，所述電源模塊用于給所述的LED燈組供電；所述LED燈組的各個(gè)LED燈的驅(qū)動(dòng)器上均集成有藍(lán)牙信號(hào)接收模塊，用于接收所述手持終端發(fā)送的控制信號(hào)，控制各LED燈的開關(guān)和亮度；所持手持終端上安裝有藍(lán)牙信號(hào)發(fā)送模塊，用于根據(jù)用戶的指令向所述LED燈組發(fā)送控制信號(hào)。本論文的技術(shù)方案采用了藍(lán)牙模塊對(duì)室內(nèi)LED系統(tǒng)進(jìn)行控制，用戶可采用觸摸或語音方式控制各個(gè)LED燈的開關(guān)和亮度，控制方法簡單、操作方便有趣，使得家庭照明系統(tǒng)綠色化。2室內(nèi)燈光亮度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案21系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案在日常生活中，我們常常需要對(duì)燈光的亮度進(jìn)行調(diào)節(jié)。本調(diào)光控制器通過單片機(jī)控制雙向可控硅的導(dǎo)通來實(shí)現(xiàn)白熾燈純阻負(fù)載亮度的調(diào)整。雙向可控硅的特點(diǎn)是導(dǎo)通后即使觸發(fā)信號(hào)去掉，它仍將保持導(dǎo)通；當(dāng)負(fù)載電流為零交流電壓過零點(diǎn)時(shí)，它會(huì)自動(dòng)關(guān)斷。所以需要在交流電的每個(gè)半波期間都要產(chǎn)生觸發(fā)信號(hào)，觸發(fā)信號(hào)產(chǎn)生時(shí)間的長短（觸發(fā)角的大?。┚蜎Q定了燈泡的亮度。調(diào)光的實(shí)現(xiàn)方式就是在交流電源信號(hào)過零點(diǎn)后一段時(shí)間觸發(fā)雙向可控硅開關(guān)的導(dǎo)通，稱這段時(shí)間為雙向可控硅的觸發(fā)角。觸發(fā)角越大，導(dǎo)通時(shí)間越長，可控硅導(dǎo)通的時(shí)間越短，燈的亮度就越低；反之，燈就越亮。這就要求確定交流電源同步信號(hào)的過零點(diǎn)，并以此為基礎(chǔ)，控制觸發(fā)信號(hào)觸發(fā)角的大小，達(dá)到白熾燈亮度調(diào)節(jié)的目的。本系統(tǒng)結(jié)構(gòu)主要分為應(yīng)用服務(wù)層、網(wǎng)絡(luò)傳輸層、感知控制層。網(wǎng)絡(luò)服務(wù)層包括應(yīng)用服務(wù)層與無線通信模塊的通信，無線通信模塊與單片機(jī)的通信，以及單片機(jī)與各繼電器的通信，這部分是控制系統(tǒng)的主機(jī)或單控單元；感知控制層包括控制開關(guān)及其安裝連接部分。網(wǎng)絡(luò)傳輸層和感知控制層功能通過控制電路板實(shí)現(xiàn)?？刂撇糠譃榱吮阌陟`活設(shè)計(jì)，選擇可多次寫入的可編程器件，本設(shè)計(jì)方案中選用的是ATMEL公司生產(chǎn)的AT89C51單片機(jī)。驅(qū)動(dòng)部分由于驅(qū)動(dòng)的對(duì)象是交流負(fù)載，且為了實(shí)現(xiàn)連續(xù)調(diào)節(jié)的目的，本電路中采用了無觸點(diǎn)開關(guān)元件雙向可控硅。雙向可控硅能夠?qū)涣麟娫吹膶?dǎo)通進(jìn)行無觸點(diǎn)連續(xù)控制，以小電流控制大電流，且動(dòng)作快、壽命長、可靠性高。負(fù)載部分本電路的負(fù)載是白熾燈純阻負(fù)載。22有線技術(shù)和無線技術(shù)的介紹221有線技術(shù)的分類有線傳輸，顧名思義，就是以光電信號(hào)通過光纜、電纜等傳輸介質(zhì)實(shí)現(xiàn)信息傳送的傳輸方式。一般有線傳輸系統(tǒng)包括信息終端、信道終端、信號(hào)處理和有線信道四大部分。（A架空明線傳輸是在電線桿上架一對(duì)或多對(duì)導(dǎo)線，一對(duì)導(dǎo)線就構(gòu)成了一個(gè)信道。這種信道的頻帶低端一般在300HZ左右，高端根據(jù)線徑尺寸、間距大小不同而不同，一般在1MHZ左右。這種信道可以用來傳輸單路電話或多路載波，也可以用來傳輸數(shù)據(jù)，電報(bào)或傳真業(yè)務(wù)。由于傳輸速率低，傳輸距離近，架空明線現(xiàn)在已很少應(yīng)用。（B平衡電纜絞合電纜傳輸平衡電纜也叫對(duì)稱電纜，可分為低頻對(duì)稱電纜和高頻對(duì)稱電纜兩大類。低頻對(duì)稱電纜如市話電纜，它的頻帶較窄，一般一個(gè)信道只能通一路電話。高頻對(duì)稱電纜如雙絞線，雙絞線有屏蔽雙絞線和非屏蔽雙絞線兩種，屏蔽雙絞線由于笨重且價(jià)格高已很少應(yīng)用，非屏蔽雙絞線分兩個(gè)等級(jí)，3類雙絞線速率可以用到10MBS以上，5類雙絞線可達(dá)100MBS。隨著新型導(dǎo)線材料的發(fā)現(xiàn)，平衡電纜傳輸技術(shù)也將有一定發(fā)展前景。（C同軸電纜傳輸同軸電纜是以一根銅線作芯線外包一個(gè)同軸銅管或銅網(wǎng)以代替電纜的另一條銅線來組成一個(gè)信道。這樣，電磁波基本上在同軸內(nèi)部傳輸，很好地減弱了干擾的進(jìn)入。同軸電纜的頻帶很寬，高端可以到十幾GHZ，廣泛應(yīng)用于信號(hào)饋線和電視信號(hào)傳輸。同軸電纜傳輸將是一種不可或缺的有線傳輸方式。（D光纖傳輸以光導(dǎo)纖維作傳輸介質(zhì)的信道。光纖傳輸是目前各大骨干網(wǎng)的主要傳輸手段，具有帶寬高、通信容量大；抗干擾能力強(qiáng)、保密性好通信質(zhì)量好；重量輕、尺寸小原料充足、造價(jià)低；信道是數(shù)字信道等特點(diǎn)，是有線傳輸技術(shù)的主要發(fā)展方向。222無線技術(shù)的分類隨著通信事業(yè)的高速發(fā)展，無線網(wǎng)進(jìn)入了一個(gè)新的天地，其有標(biāo)準(zhǔn)作基礎(chǔ)，功能強(qiáng)，輕易安裝，組網(wǎng)靈活，即插即用的網(wǎng)絡(luò)連接，可移動(dòng)性等優(yōu)點(diǎn)，提供了不受限制的應(yīng)用。網(wǎng)絡(luò)治理人員可以迅速而輕易地將它加入到現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)中運(yùn)行。無線數(shù)據(jù)通信已逐漸成為一種重要的通信方式?？傊瑹o線數(shù)據(jù)通信不僅可以作為有線數(shù)據(jù)通信的補(bǔ)充及延伸，而且還可以與有線網(wǎng)絡(luò)環(huán)境互為備份。在某種非凡環(huán)境下，無線通信是主要的甚至唯一的可行的通信方式。從通信方式上考慮，多元化通信方式是現(xiàn)代化通信網(wǎng)絡(luò)的重要特征。下面我們將從傳輸方式、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?、網(wǎng)絡(luò)接口等幾個(gè)方面來描述無線網(wǎng)的特點(diǎn)。（A傳輸方式傳輸方式涉及無線網(wǎng)采用的傳輸媒體、選擇的頻段及調(diào)制方式。目前無線網(wǎng)采用的傳輸媒體主要有兩種，即無線電波與紅外線。在采用無線電波做為傳輸媒體的無線網(wǎng)依調(diào)制方式不同，又可分為擴(kuò)展頻譜方式與窄帶調(diào)制方式。擴(kuò)展頻譜方式在擴(kuò)展頻譜方式展頻譜方式中，數(shù)據(jù)基帶信號(hào)的頻譜被擴(kuò)展至幾倍幾十倍后再被搬移至射頻發(fā)射出去。這一作法雖然犧牲了頻帶帶寬，卻提高了通信系統(tǒng)的抗干擾能力和安全性。由于單位頻帶內(nèi)的功率降低，對(duì)其它電子設(shè)備的干擾也減小了。采用擴(kuò)展頻譜方式的無線局域網(wǎng)一般選擇所謂ISM頻段，這里ISM分別取于INDUSTRIAL、SCIENTIFIC及MEDICAL的第一個(gè)字母。許多工業(yè)、科研和醫(yī)療設(shè)備輻射的能量集中于該頻段，例如美國ISM頻段由902MHZ928MHZ，24GHZ248GHZ，5725GHZ5850GHZ三個(gè)頻段組成。假如發(fā)射功率及帶寬輻射滿足美國聯(lián)邦通信委員會(huì)（FCC）的要求，則無須向FCC提出專門的申請(qǐng)即可使用ISM頻段。窄帶調(diào)制方式在窄帶調(diào)制方式中，數(shù)據(jù)基帶信號(hào)的頻譜不做任何擴(kuò)展即被直接搬移到射頻發(fā)射出去。與擴(kuò)展頻譜方式相比，窄帶調(diào)制方式占用頻帶少，頻帶利用率高。采用窄帶調(diào)制方式的無線局域網(wǎng)一般選用專用頻段，需要經(jīng)過國家無線電治理部門的許可方可使用。當(dāng)然，也可選用ISM頻段，這樣可免去向無線電治理委員會(huì)申請(qǐng)。但帶來的問題是，當(dāng)臨近的儀器設(shè)備或通信設(shè)備也在使用這一頻段時(shí)，會(huì)嚴(yán)重影響通信質(zhì)量，通信的可靠性無法得到保障。紅外線方式基于紅外線的傳輸技術(shù)最近幾年有了很大發(fā)展。目前廣泛使用的家電遙控器幾乎都是采用紅外線傳輸技術(shù)。做為無線局域網(wǎng)的傳輸方式，紅外線的最大優(yōu)點(diǎn)是這種傳輸方式不受無線電干擾，且紅外線的使用不受國家無線電治理委員會(huì)的限制。然而，紅外線對(duì)非透明物體的透過性極差，這導(dǎo)致傳輸距離受限。（B網(wǎng)絡(luò)拓?fù)錈o線局域網(wǎng)的擴(kuò)撲結(jié)構(gòu)可歸結(jié)為兩類無中心或?qū)Φ仁剑≒EERTOPEER）拓?fù)浜陀兄行模℉UBBASED）拓?fù)?。無中心拓?fù)錈o中心拓?fù)涞木W(wǎng)絡(luò)要求網(wǎng)中任意兩個(gè)站點(diǎn)均可直接通信。采用這種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)一般是用公用廣播信道，各站點(diǎn)都可競爭公用信道，而信道接入控制（MAC）協(xié)議大多采用CSMA（載波監(jiān)測多址接入）類型的多址接入?yún)f(xié)議。這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是網(wǎng)絡(luò)抗毀性好、建網(wǎng)輕易、且費(fèi)用較低。但當(dāng)網(wǎng)中用戶數(shù)（站點(diǎn)數(shù)）過多時(shí)，信道競爭成為限制網(wǎng)絡(luò)性能的要害。并且為了滿足任意兩個(gè)站點(diǎn)可直接通信，網(wǎng)絡(luò)中站點(diǎn)布局受環(huán)境限制較大。因此這種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)適用于用戶相對(duì)減少的工作群網(wǎng)絡(luò)規(guī)模。有中心拓?fù)湓谥行耐負(fù)浣Y(jié)構(gòu)中，要求一個(gè)無線站點(diǎn)充當(dāng)中心站，所有站點(diǎn)對(duì)網(wǎng)絡(luò)的訪問均由其控制。這樣，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)量增大時(shí)網(wǎng)絡(luò)吞吐性能及網(wǎng)絡(luò)時(shí)延性能的而惡化并不劇烈。由于每個(gè)站點(diǎn)只需在中心站覆蓋范圍之內(nèi)就可與其它站點(diǎn)通信，故網(wǎng)絡(luò)中點(diǎn)站布局受環(huán)境限制亦小。此外，中心站為接入有線主干網(wǎng)提供了一個(gè)邏輯接入點(diǎn)。有中心網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的弱點(diǎn)是抗毀性差，中心點(diǎn)的故障輕易導(dǎo)致整個(gè)網(wǎng)絡(luò)癱瘓，并且中心站點(diǎn)的引入增加了網(wǎng)絡(luò)成本。在實(shí)際應(yīng)用中，無線網(wǎng)往往與有線主干網(wǎng)絡(luò)結(jié)合起來使用。這時(shí)，中心站點(diǎn)充當(dāng)無線網(wǎng)與有線主干網(wǎng)的轉(zhuǎn)接器。（C網(wǎng)絡(luò)接口這涉及無線網(wǎng)中站點(diǎn)從哪一層接入網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。一般來講，網(wǎng)絡(luò)接口可以選擇在OSI參考模型的物理層或數(shù)據(jù)鏈路層。所謂物理層接口指使用無線信道替代通常的有線信道，而物理層以上各層不變。這樣做的最大優(yōu)點(diǎn)是上層的網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)及相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)程序可不做任何修改。這種接口放式在使用時(shí)一般做為有線網(wǎng)的集線器和無線轉(zhuǎn)發(fā)器以實(shí)現(xiàn)有線局域網(wǎng)間互連或擴(kuò)大有線局域網(wǎng)的覆蓋面積。另一種接口方法是從數(shù)據(jù)鏈路層接入網(wǎng)絡(luò)。這種接口方法并不沿用有線局域網(wǎng)的MCA協(xié)議，而采用更適合無線傳輸環(huán)境的MAC協(xié)議。在實(shí)現(xiàn)時(shí)，MAC層及其及其以下層對(duì)上層是透明的,配置相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)程序來完成域上層的接口,這樣可保證現(xiàn)有的有線局域網(wǎng)操作系統(tǒng)或應(yīng)用軟件可在無線局域網(wǎng)上正常運(yùn)轉(zhuǎn)。目前，大部分無線局域網(wǎng)廠商都采用數(shù)據(jù)鏈路層接口方法。23無線技術(shù)的比較231ZIGBEE技術(shù)的特點(diǎn)ZIGBEE技術(shù)是一種先進(jìn)的近距離、低復(fù)雜度、低功耗、低數(shù)據(jù)速率、低成本、高可靠性、高安全性的雙向無線通信技術(shù)，其基礎(chǔ)是IEEE802154國際標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議。目前在世界范圍內(nèi)，ZIGBEE技術(shù)已經(jīng)在醫(yī)療、農(nóng)業(yè)、汽車、通訊、電力、智能化控制多種行業(yè)中獲得了廣泛的應(yīng)用。（A數(shù)據(jù)傳輸速率低最大是250K字節(jié)/秒，專注于低傳輸速率應(yīng)用；（B功耗低其工作功耗遠(yuǎn)小于WIFI的工作功耗；（C抗干擾性強(qiáng)在低信噪比的環(huán)境下，ZIGBEE具有很強(qiáng)的抗干擾性能；在相同的環(huán)境中，ZIGBEE抗干擾性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)好于藍(lán)牙和WIFI；（D成本低因?yàn)閆IGBEE數(shù)據(jù)傳輸速率低，協(xié)議簡單，所以大大降低了成本。且ZIGBEE協(xié)議免收專利費(fèi)；時(shí)延短通常時(shí)延都在15毫秒至30毫秒之間；（E高安全性ZIGBEE提供了數(shù)據(jù)完整性檢查和鑒權(quán)功能，加密算法采用AES128，同時(shí)可以靈活確定其安全屬性；（F高可靠性ZIGBEE在物理層和通信協(xié)議設(shè)計(jì)上保證了通信的高可靠性，這點(diǎn)對(duì)高要求的工業(yè)級(jí)應(yīng)用非常重要；（G網(wǎng)絡(luò)容量大每個(gè)ZIGBEE網(wǎng)絡(luò)最多可支持65535個(gè)設(shè)備，也就是說，每個(gè)ZIGBEE設(shè)備可以與另外65535臺(tái)設(shè)備相連接；（H優(yōu)良的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淠芰IGBEE具有星型、樹型和網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，并且ZIGBEE無線網(wǎng)路具有自組織和自愈的能力；（I有效范圍靈活、布網(wǎng)容易ZIGBEE網(wǎng)絡(luò)有效覆蓋范圍從標(biāo)準(zhǔn)的75米，到擴(kuò)展后的幾百米，甚至幾公里，具體依據(jù)實(shí)際發(fā)射功率的大小和各種不同的應(yīng)用模式而定。另外，通過ZIGBEE無線路由器極大降低了ZIGBEE網(wǎng)絡(luò)布網(wǎng)及調(diào)試的難度和時(shí)間，并消除了無線通信死角；（J工作頻段靈活使用的頻段分別為24GHZ全球、868MHZ歐洲及915MHZ美國，均為免執(zhí)照頻段。232藍(lán)牙技術(shù)的特點(diǎn)（A）全球范圍使用（B）同時(shí)可以傳輸語音和數(shù)據(jù)（C）可以建立臨時(shí)性的對(duì)等連接（D）具有良好的抗干擾能力（E）藍(lán)牙模塊體積很小，便于集成（F）低功耗（G）開放的接口標(biāo)準(zhǔn)（H）成本低24總體確定系統(tǒng)方案目前利用普通開關(guān)來控制電燈開關(guān)以及亮度的方法使人們的生活出現(xiàn)不方便、不安全、控制地點(diǎn)少，綜合以上幾種方案的比較，藍(lán)牙無線技術(shù)實(shí)際上是一種短距離無線通信技術(shù)，藍(lán)牙技術(shù)使現(xiàn)代一些易攜帶的移動(dòng)通信設(shè)備和電腦設(shè)備不必借助電纜就能聯(lián)網(wǎng)，應(yīng)用范圍廣，可以組成一個(gè)巨大的無線通信網(wǎng)絡(luò)，再加上藍(lán)牙的價(jià)格比較便宜，穩(wěn)定所以最終方案決定為用藍(lán)牙控制室內(nèi)燈光的亮度。調(diào)光控制有很多種，如按鍵進(jìn)行控制、無線紅外遙控、手機(jī)藍(lán)牙控制等?，F(xiàn)對(duì)這三種方案進(jìn)行比較論證。方案一按鍵控制按鍵控制具有結(jié)構(gòu)簡單、使用方便、成本低等優(yōu)點(diǎn)。但是按鍵對(duì)位置比較敏感，同時(shí)也存在使用壽命的問題，不易于操作。方案二無線紅外遙控紅外遙控利用紅外線進(jìn)行信息通信的一種遙控方式，紅外遙控?fù)碛锌垢蓴_、結(jié)構(gòu)簡單、編碼簡單、小功率、價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)，當(dāng)前幾乎全部的視頻和音頻設(shè)備都支持這種無線控制方法。由于驅(qū)動(dòng)LED的開關(guān)恒流源電路的工作頻率比較高，一般在幾十KHZ以上，造成的工作電壓起伏會(huì)影響對(duì)光源負(fù)載輸出的紋波大小，雖然電路對(duì)輸出電流進(jìn)行了濾波處理，但紅外接收頭和光源的距離較近，殘留的紋波會(huì)使LED仍然會(huì)對(duì)紅外接收頭造成信號(hào)的干擾，現(xiàn)象為光源打開后紅外接收頭的靈敏度會(huì)明顯降低，甚至?xí)霈F(xiàn)紅外遙控光源易開不易關(guān)。而且紅外遙控的脈沖副載波信號(hào)大部分都在38KHZ左右，光源對(duì)紅外接收有很大的干擾，造成工作狀態(tài)時(shí)紅外接受信號(hào)的困難。同時(shí)使用的時(shí)候需要在燈具上鉆開一個(gè)放置紅外接收頭的小圓孔，遙控時(shí)候需要對(duì)準(zhǔn)，同時(shí)也影響到了燈具的美觀。另外，紅外遙控器雖然提供了無線控制的方便性，但家里有各種家電遙控器，如果燈具再加個(gè)紅外遙控器，就會(huì)造成遙控器太多而不容易分辨的問題。方案三手機(jī)藍(lán)牙控制目前國人基本都使用上了智能化手機(jī)，這些手機(jī)里面基本自帶有藍(lán)牙通信模塊。而且在手機(jī)界面上對(duì)燈光進(jìn)行控制有很好的界面效果。在有效范圍內(nèi)不受到障礙物的影響，同時(shí)也不存在因遙控多而混淆的問題。也不會(huì)因?yàn)檫b控器電池沒電而苦惱。不受到個(gè)體的影響，只要是手機(jī)帶有藍(lán)牙功能，都可以使用APP來對(duì)燈光系統(tǒng)進(jìn)行控制。節(jié)約能源。在一對(duì)一/多的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信方面有著很大的優(yōu)勢?；谶@些原因，本設(shè)計(jì)采用藍(lán)牙模塊來對(duì)燈光系統(tǒng)進(jìn)行智能化控制25系統(tǒng)方案模塊的選擇（1）微控制器的選擇單片機(jī)不是完成某一個(gè)邏輯功能的芯片，而是把一個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)集成到一個(gè)芯片上。單片機(jī)由運(yùn)算器、控制器、存儲(chǔ)器、輸入輸出設(shè)備構(gòu)成，相當(dāng)于一個(gè)最小系統(tǒng)。STC15L2K60S2單片機(jī)具有片內(nèi)的大量容量，超級(jí)加密以及超強(qiáng)抗干擾，高溫度范圍以及不怕電源的抖動(dòng)，超低的耗能，可徹底省掉外部昂貴的復(fù)位電路，內(nèi)部集成高可靠復(fù)位電路，因此我們選用此單片機(jī)。2藍(lán)牙模塊的選擇藍(lán)牙模塊的選擇要從它的功能及引腳來確定，藍(lán)牙BLUETOOTH作為一種比較成熟的短距離無線傳輸技術(shù)，引領(lǐng)著3G時(shí)代的通信潮流。目前其已經(jīng)滲透到通信、工業(yè)、教育、衛(wèi)生等各個(gè)領(lǐng)域，產(chǎn)品應(yīng)用到包括玩具、游戲、打印機(jī)、手機(jī)、汽車、手表、儀器等幾乎任何想得到的設(shè)備。其實(shí)，很多藍(lán)牙產(chǎn)品都是在內(nèi)部添加了相應(yīng)的藍(lán)牙模塊而已。那我們?cè)撊绾蝸磉x擇藍(lán)牙模塊呢我總結(jié)以下幾點(diǎn)挑選心得，覺得有必要與各位GGMM分享一下，方便大家需要時(shí)做參考，選擇更適合的產(chǎn)品。首先，根據(jù)距離的遠(yuǎn)近來選擇。藍(lán)牙主要有CLASS1和CLASS2兩個(gè)功率等級(jí)，傳輸距離分別為100米和10米。其中百米串口/內(nèi)嵌模塊為100米，內(nèi)嵌模塊為10米，而串口適配器則兩者兼?zhèn)洹Ｆ浯?，根?jù)傳輸?shù)奶匦詠磉x擇。藍(lán)牙技術(shù)可制造出點(diǎn)對(duì)點(diǎn)連接、點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)連接及個(gè)人局域網(wǎng)等產(chǎn)品。藍(lán)牙封裝模塊可以提供點(diǎn)對(duì)點(diǎn)、點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的連接服務(wù)；藍(lán)牙網(wǎng)口模塊可以用于工業(yè)、醫(yī)院、家庭等所有希望聯(lián)網(wǎng)的藍(lán)牙設(shè)備。再次，根據(jù)傳輸內(nèi)容來選擇。藍(lán)牙模塊能夠無線傳輸數(shù)據(jù)、語音信息、文件等信息。文件傳輸模塊主要適用展會(huì)、車站、醫(yī)院、廣場等人流量大，可以向群眾免費(fèi)發(fā)布信息、資料的公共場所；語音內(nèi)嵌模塊可以互相之間或藍(lán)牙手機(jī)模塊與藍(lán)牙耳機(jī)之間傳輸語音信息。最后，根據(jù)封裝形式來選擇。藍(lán)牙模塊有直插型、表貼型和串口適配器三種。直插型有插針引腳，便于前期焊接，適合小批量生產(chǎn)；表貼型模塊采用半圓焊盤為引腳，針對(duì)體積相對(duì)較小的載體，適合大批量回流焊生產(chǎn)；串口藍(lán)牙適配器用于不方便將藍(lán)牙內(nèi)置到設(shè)備里面時(shí)，直接將其插到設(shè)備的九針串口上，上電即可以使用。需要注意的是，一般10米的藍(lán)牙模塊有內(nèi)置和外置兩種安裝方式。100米一般都是外置，如果設(shè)備是塑料盒的就選用內(nèi)置的，如果是金屬盒的就要將天線外置。目前生產(chǎn)藍(lán)牙模塊的廠家很多，其中重慶金甌、深圳金通聯(lián)、深圳益光等幾家公司是國內(nèi)主要的藍(lán)牙模塊生產(chǎn)商。其中，重慶金甌主要針對(duì)中高端用戶，技術(shù)實(shí)力雄厚，為客戶提供定制化服務(wù)并且產(chǎn)品可以隨時(shí)升級(jí)，目前在國內(nèi)車載藍(lán)牙模塊、測繪模塊、四輪定位模塊占有較大的市場份額深圳金通聯(lián)針對(duì)中級(jí)用戶，產(chǎn)品穩(wěn)定性和可靠性不錯(cuò)，其產(chǎn)品主要針對(duì)藍(lán)牙GPS行業(yè)；深圳益光屬于生產(chǎn)型企業(yè)，產(chǎn)品開發(fā)能力較弱，但產(chǎn)品精度較高、在低端藍(lán)牙模塊行業(yè)占有較大的市場份額。（3）雙向可控硅的選擇雙向可控硅是在普通可控硅的基礎(chǔ)上發(fā)展而成的，它不僅代替兩只反極性并聯(lián)的可控硅，而且僅需一個(gè)觸發(fā)電路，是比較理想的交流開關(guān)器件。MAC97A6為小功率雙向可控硅，最多應(yīng)用于電風(fēng)扇速度控制或電燈亮度控制，主要特點(diǎn)是（1）集開關(guān)、定時(shí)、調(diào)速、模擬自然風(fēng)為一體，外圍元件少、電路簡單、易于制作。（2）省掉了體積較大的機(jī)械定時(shí)器和調(diào)速器，采用輕觸式開關(guān)和電腦控制脈沖觸發(fā)，因而無機(jī)械磨損，使用壽命長。（3）各種動(dòng)作電腦程序具備相應(yīng)的發(fā)光管指示，耗電量少，體積小，重量輕，顯示直觀，便于操作。（4）適合開發(fā)或改造成多路家電的定時(shí)控制等。因此在這里我們考慮使用MAC97A6雙向可控硅。3室內(nèi)燈光亮度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理31系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)原理在日常生活中，我們常常需要對(duì)燈光的亮度進(jìn)行調(diào)節(jié)。本調(diào)光控制器通過單片機(jī)控制雙向可控硅的導(dǎo)通來實(shí)現(xiàn)白熾燈純阻負(fù)載亮度的調(diào)整。雙向可控硅的特點(diǎn)是導(dǎo)通后即使觸發(fā)信號(hào)去掉，它仍將保持導(dǎo)通；當(dāng)負(fù)載電流為零交流電壓過零點(diǎn)時(shí)，它會(huì)自動(dòng)關(guān)斷。所以需要在交流電的每個(gè)半波期間都要產(chǎn)生觸發(fā)信號(hào)，觸發(fā)信號(hào)產(chǎn)生時(shí)間的長短（觸發(fā)角的大?。┚蜎Q定了燈泡的亮度。調(diào)光的實(shí)現(xiàn)方式就是在交流電源信號(hào)過零點(diǎn)后一段時(shí)間觸發(fā)雙向可控硅開關(guān)的導(dǎo)通，稱這段時(shí)間為雙向可控硅的觸發(fā)角。觸發(fā)角越大，導(dǎo)通時(shí)間越長，可控硅導(dǎo)通的時(shí)間越短，燈的亮度就越低；反之，燈就越亮。這就要求確定交流電源同步信號(hào)的過零點(diǎn)，并以此為基礎(chǔ)，控制觸發(fā)信號(hào)觸發(fā)角的大小，達(dá)到白熾燈亮度調(diào)節(jié)的目的。用PC控制串口發(fā)送數(shù)據(jù)到藍(lán)牙，藍(lán)牙發(fā)送數(shù)據(jù)到單片機(jī)，單片機(jī)通過PWM控制LED或者同步交流220控制可控硅調(diào)節(jié)交流電壓。燈光控制電路電源模塊主控電路藍(lán)牙模塊藍(lán)牙模塊計(jì)算機(jī)顯示控制USB轉(zhuǎn)串口圖31系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)圖32微控制器的介紹321微控制器的作用單片微型計(jì)算機(jī)簡稱單片機(jī)，是典型的嵌入式微控制器（MICROCONTROLLERUNIT），常用英文字母的縮寫MCU表示單片機(jī)，它最早是被用在工業(yè)控制領(lǐng)域7。單片機(jī)由芯片內(nèi)僅有CPU的專用處理器發(fā)展而來。最早的設(shè)計(jì)理念是通過將大量外圍設(shè)備和CPU集成在一個(gè)芯片中，使計(jì)算機(jī)系統(tǒng)更小，更容易集成到復(fù)雜的而對(duì)體積要求嚴(yán)格的控制設(shè)備當(dāng)中。單片機(jī)不是完成某一個(gè)邏輯功能的芯片，而是把一個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)集成到一個(gè)芯片上。相當(dāng)于一個(gè)微型的計(jì)算機(jī)，和計(jì)算機(jī)相比，單片機(jī)只缺少了I/O設(shè)備。概括的講一塊芯片就成了一臺(tái)計(jì)算機(jī)。它的體積小、質(zhì)量輕、價(jià)格便宜，為學(xué)習(xí)、應(yīng)用和開發(fā)提供了便利條件。同時(shí)，學(xué)習(xí)使用單片機(jī)是了解計(jì)算機(jī)原理與結(jié)構(gòu)的最佳選擇6。單片機(jī)是一種集成電路芯片，是采用超大規(guī)模集成電路技術(shù)把具有數(shù)據(jù)處理能力的中央處理器CPU、隨機(jī)存儲(chǔ)器RAM、只讀存儲(chǔ)器ROM、多種I/O口和中斷系統(tǒng)、定時(shí)器/計(jì)時(shí)器等功能（可能還包括顯示驅(qū)動(dòng)電路、脈寬調(diào)制電路、模擬多路轉(zhuǎn)換器、A/D轉(zhuǎn)換器等電路）集成到一塊硅片上構(gòu)成的一個(gè)小而完善的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。322STC15L2K60S2的介紹及引腳定義（1）STC15L2K60S2單片機(jī)在本設(shè)計(jì)中，選用STC公司生產(chǎn)的單片機(jī)，型號(hào)為STC15L2K0S2。STC15L2K60S2具有以下特點(diǎn)（A）大容量2048字節(jié)片內(nèi)RAM數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。（B）高速1個(gè)時(shí)鐘/機(jī)器周期，增強(qiáng)型8051內(nèi)核，速度比傳統(tǒng)8051快7至12倍，速度比較快。（C）寬電壓5538V，2436V。（D）低功耗設(shè)計(jì)低速模式，空閑模式，掉電模式（可由外部中斷或內(nèi)部掉電喚醒定時(shí)器喚醒）。（E）內(nèi)部高可靠復(fù)位，ISP編程時(shí)8級(jí)復(fù)位門檻電壓可選，徹底省掉外部復(fù)位電路。（F）支持掉電喚醒的資源有上升沿/下降沿中斷均可，下降沿中斷；管腳；內(nèi)部掉電喚醒專用定時(shí)器。（G）工作頻率535MHZ,相當(dāng)于普通805160420MHZ。（H）8/16/24/32/40/48/56/60/61K字節(jié)片內(nèi)FLASH程序存儲(chǔ)器，擦寫次數(shù)10萬次以上。（I）大容量片內(nèi)EEPROM（FLASH功能，擦寫次數(shù)10萬次以上。（J）共3個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器。即定時(shí)器T0、T1、T2。（K）在系統(tǒng)可編程/在應(yīng)用可編程，無需編程器/仿真器。（L）高速ADC，8通道10位，速度可達(dá)30萬次/秒。3路PWM還可當(dāng)3路D/A使用。（M）3通道捕獲/比較單元，也可用來再實(shí)現(xiàn)3路D/A3個(gè)定時(shí)器或3個(gè)外部中斷（支持上升沿/下降沿中斷）。（N）6個(gè)定時(shí)器，2個(gè)16位可重裝載定時(shí)器T0和T1兼容普通8051的定時(shí)器，新增了一個(gè)16位的定時(shí)器T2，并可實(shí)現(xiàn)時(shí)鐘輸出，3路CCP/PCA可實(shí)現(xiàn)3個(gè)定時(shí)器。（2）STC15L2K60S2單片機(jī)的工作模式和引腳定義（A）STC15L2K60S2單片機(jī)的工作模式掉電模式外部中斷喚醒功耗LINE畫形狀圖；（M）焊盤為各元件之間連接的圓，而過孔則為各層之間的連接線，就是一層放不了那么多東西了，可以通過過孔連接到另外一層去；（N）統(tǒng)一改封裝比如改各個(gè)元件的標(biāo)號(hào)，選中一個(gè)，點(diǎn)右鍵，選FINDSILIMILAROBJECTS然后出來對(duì)話框，這里有各種性質(zhì)，比如字體，字高，字寬，或者是封裝；（O）布線在封裝圖中，點(diǎn)右鍵，選RULE,全自動(dòng)布線AUTOROUNTALL,手動(dòng)布線，一層一個(gè)方向，比如一層橫的方向走，另一層豎的方向走，頂層默認(rèn)的是紅色線，底層的是藍(lán)色線，布線時(shí)加過孔，同時(shí)按住CTRLSHIFT滾一下滾輪，就會(huì)出來一個(gè)過孔結(jié)點(diǎn)。就會(huì)出現(xiàn)不同顏色的線，加過孔其實(shí)是因?yàn)橛芯€擋住了去路?？梢渣c(diǎn)右鍵取消字符層；（P）布線完成之后，檢查是非真的布完了TOOLDESIGNRULECHECK；（Q）找相同網(wǎng)絡(luò)，按住CTRL，再點(diǎn)擊網(wǎng)絡(luò)，會(huì)把所有全部相同的網(wǎng)絡(luò)高亮出來；（R）送到工廠制板，只支持PROTEL99PCB文件，所以做好封裝圖時(shí)，保存時(shí)后綴為PCB才行。52軟件設(shè)計(jì)要控制的對(duì)象是50HZ的正弦交流信號(hào)，通過同步信號(hào)檢測電路，將同步信號(hào)送至單片機(jī)的中斷口。單片機(jī)接收到同步信號(hào)后就啟動(dòng)一個(gè)延時(shí)程序，延時(shí)的具體時(shí)間由按鍵來改變。延時(shí)結(jié)束后，單片機(jī)立即產(chǎn)生觸發(fā)信號(hào)。觸發(fā)信號(hào)可使可控硅導(dǎo)通，電流經(jīng)過可控硅流過白熾燈，使燈發(fā)光。延時(shí)越長，亮的時(shí)間就越短，燈的亮度越暗。由于延時(shí)的長短是由按鍵決定的，所以實(shí)際上就是按鍵控制了光的強(qiáng)弱。理論上講，延時(shí)時(shí)間應(yīng)該可以是010MS內(nèi)的任意值。在程序中，將一個(gè)周期均分成N等份，每次按鍵只需要去改變其等份數(shù)，在這里，N越大越好，但由于受到單片機(jī)本身的限制和基于實(shí)際必要性的考慮，只需要分成大約100份左右即可，實(shí)際采用的值是95?？煽毓璧挠|發(fā)脈沖寬度要根據(jù)具體的光耦結(jié)合示波器觀察而定，在本設(shè)計(jì)中取20S。程序中使用T1來控制這個(gè)時(shí)間。對(duì)兩個(gè)調(diào)光按鍵的處理的方式是短按只調(diào)整一個(gè)臺(tái)階，長按可以連續(xù)調(diào)整。521程序流程圖設(shè)計(jì)圖51系統(tǒng)程序流程圖53本章小結(jié)本章介紹了單片機(jī)最常用的軟件平臺(tái)，以及軟件設(shè)計(jì)，并將設(shè)計(jì)思路進(jìn)行詳細(xì)的介紹。先對(duì)系統(tǒng)軟件總體結(jié)構(gòu)進(jìn)行了設(shè)計(jì)研究，按照模塊化的思想，介紹了各個(gè)模塊工作的大致流程，并介紹了數(shù)據(jù)運(yùn)算的一些基本算法及核心思想。啟動(dòng)INT0開關(guān)指示燈亮開關(guān)ON調(diào)用調(diào)光自檢初始化返回延時(shí)到返回返回亮動(dòng)作COUNTER1動(dòng)作COUNTER1返回幾乎UYNYYN按鍵消抖YNYN6系統(tǒng)實(shí)物制作實(shí)物的制作分為五步，原理圖的設(shè)計(jì)、PCB的制作、電路板的制作、軟件的編程、實(shí)物的焊接和調(diào)試，原理圖的設(shè)計(jì)前面已介紹，本小節(jié)主要介紹PCB的制作和實(shí)物的焊接和調(diào)試。61PCB的介紹PCB是PRINTEDCIRCUITBOARD的簡稱，即印刷電路板，或者叫做印制電路板。PCB的主要功能是固定這種零件，并提供其上各個(gè)零件的相互電氣連接，實(shí)現(xiàn)電路功能。PCB是由絕緣介質(zhì)隔開的各敷銅層組成，在覆銅層上利用化學(xué)或物理的方法蝕刻制作出銅布線圖案，板上制作出內(nèi)壁鍍有/不鍍金屬的通孔用于焊接零件引腳、連通位于不同覆銅層的銅線、機(jī)械固定等。元器件是實(shí)現(xiàn)電氣功能的基本單元，他們的結(jié)構(gòu)和外形各異，為了實(shí)現(xiàn)電器的功能，它們必須通過管腳相互連接，并為了確保連接的準(zhǔn)確性，各管腳都按一定的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了管腳號(hào)，并且同一類型的元件，根據(jù)封裝類型有不同的元件外形和管腳排列。所以，在制作PCB圖時(shí)，需對(duì)原理圖的器件進(jìn)行封裝說明，以實(shí)現(xiàn)電氣特性。印制電路板的種類很多，根據(jù)元件導(dǎo)電層面的多少可以分為單面板、雙面板及多層板。在本設(shè)計(jì)中，考慮到元器件的布局和制版費(fèi)，設(shè)計(jì)為雙面板。在絕緣基板的上下兩面均有覆銅層，都可制作銅箔導(dǎo)線，元件一般放在頂層，為了解決頂層和底層相同導(dǎo)線之間的連接關(guān)系，制作了金屬化過孔。62PCB的設(shè)計(jì)基于室內(nèi)燈光亮度系統(tǒng)，其目的是代替昂貴設(shè)備在工業(yè)現(xiàn)場運(yùn)用，在設(shè)計(jì)中，PCB布局和布線規(guī)則（A）按照電路的流程安排各個(gè)電路單元的位置，使布局便于信號(hào)的流通，并且盡量使信號(hào)能夠保持一致的方向。在布局時(shí)，確保布線的就近原則。（B）以每個(gè)功能電路的核心元件為中心，圍繞它來進(jìn)行布局。元器件應(yīng)當(dāng)均勻,整齊，緊湊地排列在PCB上,盡量減少和縮短各器件之間的引線和連接。（C）要考慮散熱問題，熱敏元器件應(yīng)當(dāng)遠(yuǎn)離發(fā)熱元件。（D）一般情況下，電路應(yīng)盡可能使元器件平行排列，不僅可以達(dá)到美觀的效果，而且易于裝焊和批量生產(chǎn)。位于電路板邊緣的元器件，離電路板邊緣一般不小于2MM。（E）布線中，電源線和地線的處理是十分重要的，要把電源線和地線所產(chǎn)生的噪聲干擾降低到最低限度。方法為，在電源與地之間加上去耦電容、盡量加寬電源線與地線寬度、用大面積銅層作地線。（F）信號(hào)線盡量短，且不可形成回路，過孔的使用盡量少。（G）相鄰兩層布線時(shí)，兩層的導(dǎo)線宜相互垂直、斜交、或彎曲走線，避免相互平行，以減小寄生耦合；作為電路的輸入及輸出用的印制導(dǎo)線應(yīng)盡量避免相鄰平行，以免發(fā)生回授，在這些導(dǎo)線之間最好加接地線。（H）走線拐角盡可能大于90度，杜絕90度以下的拐角，也盡量少用90度拐角。63系統(tǒng)的調(diào)試實(shí)物調(diào)試是在一項(xiàng)重要的任務(wù)，在將設(shè)計(jì)好的PCB檢查好之后，將其投于PCB板制作公司，板子做好后，艱巨的任務(wù)便是調(diào)試，使其實(shí)現(xiàn)預(yù)想功能。實(shí)物調(diào)試的步驟如下（A）檢查電路，在焊接元器件之前，對(duì)電路板進(jìn)行檢查，以防有短路和斷路的情況并且對(duì)照原理圖，檢查電路連線是否正確。（B）焊接元器件，首先對(duì)電源部分進(jìn)行焊接，焊接好后，檢查輸出電壓是否為設(shè)計(jì)電壓，并檢查其他核心元件的電源，檢查好后，對(duì)最小系統(tǒng)進(jìn)行焊接，并通電調(diào)試，檢查最小系統(tǒng)是否工作，并檢查復(fù)位情況，一切正常后，焊接每個(gè)模塊，并在每焊完后進(jìn)行對(duì)模塊的測試。（C）在確保每個(gè)模塊都正常工作后，對(duì)整個(gè)板子進(jìn)行調(diào)試。（D）在最終實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)功能時(shí)，實(shí)物焊接和調(diào)試成功。64本章小結(jié)本章介紹了室內(nèi)燈光亮度系統(tǒng)的總體硬件電路設(shè)計(jì)。按照模塊化思想，介紹了電源模塊設(shè)計(jì)提供穩(wěn)壓電源；微控制器處理器最小系統(tǒng)設(shè)計(jì)主芯片介紹、最小系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)；實(shí)物的制作介紹PCB的設(shè)計(jì)和實(shí)物的焊接及調(diào)試過程。7總結(jié)71結(jié)論基于室內(nèi)燈光亮度的控制系統(tǒng)以微控制器為核心處理器，與藍(lán)牙、繼電器等共同完成燈光亮度的控制，因此本系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)就顯而易見了，具體可總結(jié)為以下幾點(diǎn)（A）微控制器單片機(jī)的選擇，選擇了STC15L2K60S2，并且分析選擇的原因，同時(shí)設(shè)計(jì)最小系統(tǒng)；（B）紅外感應(yīng)模塊的設(shè)計(jì)，本系統(tǒng)將紅外對(duì)管反接，通過電壓比較器，將電位計(jì)的兩端分別接電源和地，中間接同相端，在運(yùn)行過程中通過測量紅外對(duì)管的實(shí)際電平來調(diào)節(jié)同相端的接入電平，再與單片機(jī)連接，最終取得了一個(gè)理想的結(jié)果；（C）軟件的編程，軟件設(shè)計(jì)是在KEIL環(huán)境下進(jìn)行，在軟件編程中，需要對(duì)各模塊進(jìn)行初始化，并且用定時(shí)器和中斷對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集和計(jì)算；（D）實(shí)物的調(diào)試，實(shí)物的成功取決于原理圖的設(shè)計(jì)、PCB的制作和軟件的編程及調(diào)試，在調(diào)試中，首先確保的是電源的供電，電源過小，芯片不工作，電源過大，芯片被燒壞，所以先對(duì)電源進(jìn)行調(diào)試，其次是電路板的測試，確保沒有短路和斷路，然后對(duì)各個(gè)模塊進(jìn)行調(diào)試，最后總體調(diào)試。72展望本設(shè)計(jì)雖然實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的基本功能，但仍存在若干不足之處，在未來的設(shè)計(jì)中可以從以下幾個(gè)方面進(jìn)行彌補(bǔ)（A）雖然已經(jīng)設(shè)計(jì)出了系統(tǒng)的主要模塊，并且也做出實(shí)物，但在PCB設(shè)計(jì)上還有很多缺陷，首先，從外觀上不夠美觀，其次，在原理圖設(shè)計(jì)上由于粗心導(dǎo)致一些引腳連接錯(cuò)誤或者沒連接，PCB板制成之后再進(jìn)行修補(bǔ)，浪費(fèi)了時(shí)間和精力。（B）雖然已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了LCD顯示、語音播報(bào)等基本功能，但是還有許多功能有待擴(kuò)展，如存儲(chǔ)清零、日期顯示等，這些在以后的研究中可以深入探討。致謝本次畢業(yè)設(shè)計(jì)作為大學(xué)最后一門課程，經(jīng)過將近一個(gè)學(xué)期的學(xué)習(xí)與制作。有過辛苦、也有過喜悅。自己從最開始的系統(tǒng)設(shè)計(jì)，然后每個(gè)模塊的調(diào)試，最后是系統(tǒng)的組裝調(diào)試，雖然付出了汗水，但是學(xué)到了很多東西，在此特別感謝學(xué)校及導(dǎo)師給我們提供這樣的實(shí)踐動(dòng)手機(jī)會(huì)，并通過畢業(yè)設(shè)計(jì)使我們能夠有機(jī)會(huì)將書本上學(xué)到的知識(shí)運(yùn)用到的實(shí)際中去，增強(qiáng)了動(dòng)手能力。在畢業(yè)設(shè)計(jì)過程中特別感謝李頎老師給了我很多的指導(dǎo)和幫助，并監(jiān)督我及時(shí)完成了本次畢業(yè)設(shè)計(jì)。在此特別感給予我?guī)椭睦蠋熞约巴瑢W(xué)，同時(shí)感謝年來教我們理論知識(shí)的老師，是你們的教育和培養(yǎng)，我們才能學(xué)到更多的理論知識(shí)，并把這些理論知識(shí)運(yùn)用到實(shí)踐中去。不到一個(gè)月就大學(xué)畢業(yè)了，心里有絲絲的感傷。這是對(duì)大學(xué)生活的留戀。但是我還是得走入社會(huì)。我將懷著一顆感恩的心，感謝母校給我們的教育，給我們提供了一個(gè)良好的學(xué)習(xí)環(huán)境、寬敞明亮的圖書館、各類的課外書籍，讓我們可以在書海歡暢的遨游、學(xué)習(xí)更多的知識(shí)、及課外知識(shí)，查閱畢業(yè)設(shè)計(jì)相關(guān)的文獻(xiàn)。一切都是都過得那么快，仿佛昨天剛來到校園一樣，感謝我的父母和家人，你們永遠(yuǎn)是我最堅(jiān)強(qiáng)的后盾，無論遇到什么你們總是不計(jì)回報(bào)的支持我鼓勵(lì)我，我慶幸出生在這樣一個(gè)普通而又幸福的家庭中。成長的道路上是你們給我前進(jìn)的動(dòng)力，我也一定不會(huì)讓你們失望的。我的大學(xué)生涯這就將是終點(diǎn)，但是我真正的人生才剛剛開始，在我的設(shè)計(jì)做完的過程中有了很多學(xué)生的幫助，我很感謝他們，他們很好，我很感謝他們，他們幫助我了解到了我子身上的很多不足，他們讓我感受到了課程設(shè)計(jì)過程中的各種問題與難點(diǎn)，但是他培養(yǎng)了我獨(dú)立思考的能力，相信我是最棒的。也許到最后我的課程設(shè)計(jì)做的不夠完美，但是在我的心里，我的畢業(yè)設(shè)計(jì)是做的最好的，我畢竟為它努力了。而且在做畢業(yè)設(shè)計(jì)的過程我中學(xué)到的知識(shí)，和獨(dú)立思考的能力，這些才是我人生中寶貴的財(cái)富，而同學(xué)們的奇思妙想也是我人生中最快樂的回憶。參考文獻(xiàn)1趙曉榮,郎兵TG12864B液晶顯示器及其應(yīng)用J現(xiàn)代顯示，20071051532STC89C51RC/RD系列單片機(jī)中文指南DB/OLHTTPFPGAARMCOM3史波，田凱通用串行總線USB技術(shù)概述J信息技術(shù)，2001，（04）35364王晟無線傳感網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)定位與覆蓋控制理論及技術(shù)研究D武漢理工大學(xué)，20065曹育紅礦井無線通信的頻率選擇工礦自動(dòng)化，2005,423256王秀梅，劉乃安24GHZ射頻芯片CC2420實(shí)現(xiàn)ZIGBEE無線通信設(shè)計(jì)7史波，田凱通用串行總線USB技術(shù)概述J信息技術(shù)，2001，（04）35368馬鋼ZIGBEE的井下人員跟蹤定位系統(tǒng)的設(shè)計(jì)D大連大連理工大學(xué)，20089張海藩軟件工程導(dǎo)論（第四版）M北京清華大學(xué)出版社，200310謝曉軍紅外遙控技術(shù)在付費(fèi)率電度表中應(yīng)用電測與儀表，19964111吳可久8031單片機(jī)在遙控解碼方面的應(yīng)用電子