智能家居灯光系统的设计与实现.docx

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1、智能家居灯光系统在智能家居的环境下，摒弃了传统的手动控制开关，使用无线通信技术、语音识别技术、红外感应技术来控制智能家居中的灯光系统，随着技术的兴起与稳定，智能灯光系统给生活带来更加轻松便捷的理念，满足人们日常生活中的需要和期望。在卧室里使用语音模块1D3320通过语音指令控制硬件电路语音的灯光模块的开启关闭以及亮度调节。设计手机端的安卓APP通过WiFi模块ESP8266来控制客厅中的灯光模块，而如走廊这样人们不会长久停留的地方，使用红外感应模块感应人体的存在，从而去控制灯光的效果。主控单片机使用STM32单片机接收语音模块信号，以及WiFi模块信号，对信号进行处理并控制硬件系统中的灯光模块

2、。关键词：STM32单片机；语音模块1D3320；WiFi模块ESP8266AbstractSmarthome1ightingsysteminthesmarthomeenvironment,abandonedthetraditiona1manua1contro1switch,usingwire1esscommunicationtechno1ogy,voicerecognitiontechno1ogy,infraredinductiontechno1ogytocontro1the1ightingsysteminsmarthome.Withtheriseandstabi1ityoftechno1o

3、gy,inte11igent1ightingsystembringsmorere1axedandconvenientconceptto1ife,andmeetspeop1e,sneedsandexpectationsindai1y1ife.Inthebedroom,thevoicemodu1e1D3320isusedtocontro1theopeningandc1osingofthe1ightmodu1eandbrightnessadjustmentofthehardwarecircuitthroughvoicecommand.Theandroidapponthemobi1ephoneisde

4、signedtocontro1the1ightingmodu1einthe1ivingroomthroughWiFimodu1eESP8266.Inthecorridor,wherepeop1ewi11notstayfora1ongtime,infraredsensingmodu1eisusedtosensetheexistenceofhumanbody,soastocontro1theeffectof1ighting.Themaincontro1MCUusesSTM32MCUtoreceivevoicemodu1esigna1andWiFimodu1esigna1,processesthes

5、igna1andcontro1sthe1ightmodu1einthehardwaresystem.Keywords：STM32MCUVoicemodu1e1D3320WiFimodu1eESP8266摘要IAbstractII第1章绪论11.1 课题背景11.2 课题研究的目的和意义21.2.1 课题研究目的21.2.2 课题研究的意义21.3 国内外研究现状31.3.1 国外研究现状31.3.2 国内研究现状41.4 主要研究内容4第2章系统总体设计52.1 系统关键技术分析52.1.1 单片机技术分析52.1.2 无线网络技术62.1.3 语音识别技术72.2 系统主要器件简介82.2.

6、1 单片机STM32F103C8T682.2.2 W1F1模块ESP8266102.2.3 语音模块1D3320112.2.4 红外感应模块HC-SR50113本章小结14第3章系统硬件电路设计153.1 系统总体电路设计153.2 单片机最小电路设计163.3 语音模块电路设计173.4 WiFi模块电路设计183.5 红外模块电路设计19本章小结19第4章系统软件设计方案204.1 系统主程序设计204.2 WiFi模块程序设计214.3 语音模块程序设计224.4 手机APP软件设计234.5 单片机程序设计24本章小结25第5章系统总体测试265.1 系统测试流程265.2 硬件系统功

7、能调试265.2.1 WiFi模块控制灯光调试265.2.2 语音模块控制灯光调试275.3 软件系统功能调试285.4 系统手机软件测试285.5 系统调试结果29本章小结30结论31致谢32参考文献33附录1译文34附录2英文参考资料36附录3硬件原理图38附录4程序代码39第1章绪论1.1 课题背景智能家居的发展是自美国在哈特福德市建造了第一座智能大厦开始，十多年来，它的出现使中国扩大了智能型住宅的研发，赋予了人类生活中新的意义,给人们带来了全新的生活理念。在国内虽然智能家居已经发展多年，但在理念和实际之间还有很长的路去改变，比如在美国，从超市你就可以买到光控灯产品。在欧洲，顾客们会来学

8、习和购买智能灯光产品。尽管国内许多品牌已经培育了十多年，然而简单的遥控灯光设备就已经非常先进了，80%以上的家庭都没有使用过遥控开关。更别说更为时尚的照明系统了。当然，市场的前景越来越明显，产品和功能的定位也越来越合理和有效。实践特殊照明控制与装饰环境之间的相互作用越来越受到企业的欢迎。房地产开发商也更加强调智慧的概念。从简单的视觉交互和安全警报功能到智能控制功能，如家庭照明控制，背景音乐，更加强调家庭智慧的感官和环境影响。然而，由于物联网络概念的提出，智能家居的开发被推向了一个新的方向，物联家居即通过连接技术，使传输数据的电气设备接收和传输数据使家居中的电器实时通讯的同时又可以被用户操控。自

9、物联网发展在人与物相互联系的网络中，人与物联的网络概念深深扎根，智能家居通过因特网技术连接到电器设备，并具有控制家用电器开关、同步操作的多种功能。与其他传统的智能家庭相比，对家用电器的控制是由局域网有限提供的，这需要复杂的布线工作，智能家庭通过无线通信技术控制家用电器，从而减少了布线的臃肿问题，由于布线费用较高，这一部分电缆的价格也被取消，智能家居的价格也被大幅度降低,使智能家居慢慢被人们所接受。人们渴望和追求一个更舒适的家庭环境。根据对当前发展状况的分析和估计，全世界将会有过亿家庭选择在今后几年建造智能家居系统，来满足用户精神层面的需求。智能家居的发展是大势所趋，那作为其中流砥柱的智能灯光系

10、统也是顺其自然的发展迅速，灯光又是居家中不可或缺的部分。在智能家居条件下，一个良好的灯光系统不在局限与红外遥控设备来控制灯光，通过语音技术识别，实现人机交互，通过无线网络技术实现两地控制不再是天方夜谭。几乎所有的智能家居都会有一个完备的智能灯光系统，即使不是在智能家居的环境下，灯光也是人们日常所需要的，所以随着智能家居的不断增长智能灯光系统将会意义非凡。1.2 课题研究的目的和意义121课题研究目的随着智能家居行业的迅速发展和人们生活方式的改变，智能家居进入普通家庭变得稀疏平常了。智能灯光系统越来越受欢迎。随着每年400万智能家居的年增长速度，对智能灯光系统的需求也将会不断增加。本系统基于手机

11、安卓平台设计一款前端APP来控制总体，作为WiFi模块与单片机的中间体远程监控家用电器。也通过语音交互能力来更加智能的与家用电器沟通。无线通信技术、信息技术与控制自动技术的实现，带来生活方式的更加轻松愉悦，技术的兴起重新改变传统的普通照明能更好地满足人民的需要和期望，为家庭提供更加感性的服务。通过装置随时调整房屋内的照明电路系统给人们一个全新的体验与生活观念。122课题研究的意义智能家庭灯光系统的研究特别适合社会经济进步的发展和需要。该设计系统还可以拓展并连接到更为智能的电子设备从而满足各种各样的用户需要，用户可以通过Android手机端App来控制照明设备的开启关闭，还有设备的光照强度，操作

12、更加简单便捷而软件界面更加直观老少皆宜。在经济迅速发展的今天，人民提高生活水平的期望促使着住房总数量在不断增加，即使房子很贵，但有个归属是很多人所需要的。智能家居已经成为了测量一个人甚至国家的经济实力水平的主要因素其中之一。在中国智能家庭照明系统的发展是不可限量的，而光照在住房中又是不可或缺的因素，所以智能灯光系统行业的商业潜力将是无法计算的。如果智能照灯光统能够提高智能照明的效率，智能照明系统可以在市场上使用这个在一些细节上也能为人们提供更高质量的照明和照明等。灯光系统的效率也可以相应地进行控制改善。所以红外远程检测技术与恒亮度照明技术使用时，人在黑暗的环境中需要光明，光源将通过灯光控制系统

13、如果照明环境中没有人，并且不需要照明，则光源关闭。室外自然光强，室内空间电光源的光强可相应降低，室外自然光源较弱时，室内空间的电光源的光强可以相应地增加，以达到照明环境的恒定亮度，达到照明的节能效果。人们对照明环境的要求与他们为满足不同用途的要求而进行的活动密切相关。智能灯光照明利用周围环境的变化来增加艺术与视觉的冲击，营造一种立体层次感，用户长期处于这种舒适环境下有利于身心健康的发展，提高工作的效率。二智能家居灯光系统对灯具的寿命保护也起到很大的作用，灯具度过使用期的主要因素是电压，电压过大对灯具的寿命影响会非常巨大。而智能家居灯光系统具有输出控制电压的功能，通过对根源的彻底根治，来控制灯具

14、的使用寿命。当系统电路中电源电压超出220V时，智能家居灯光系统会自动调节电源输出，使系统中灯具调光控制具有缓慢输出和可控调制功能，该系统可使灯泡寿命延长3倍，节省大量灯泡，从而减少更换灯泡的工作量。1.3 国内外研究现状1.3.1 国外研究现状随着国外智能家庭概念的出现，它的吸引力和发展潜力在很大程度上被公认相信在不久的将来，智能家居系统将变得更容易被人们接受下来，我们开始更加关注这个领域。智能家居概念的出现，欧洲和美国等发达国家相继提出了不同的策略发展方案。2016年，智能家用电器系统作为电子消费展览会的一部分被展出，新亚洲的家用电器比以往更有效，特别是在家用电器控制系统的功能和配置方面，

15、因此用户可以随意操作该系统，智能家居系统也变得更加智能。在国外许多用户安装和使用了该系统，该系统因其性能优异的特点也被许多人认可，使用者越来越愿意尝试生活在智能家居下。从而使更多的因特网公司加入了智能家居系统的开发军，并继续使其现代化。技术科学技术的发展和用户数量的增加，智慧家居在国外有着不可避免的优势。因此，这些好处有助于智能家居技术的不断成熟和发展。随着新技术的出现，智能住房的开发正在加速人们努力寻找更有效的方法与开发技术发展无线控制领域。在韩国便设计了一个基于ZigBee的智能住房系统。通过ZigBee作为网络通信协议执行模块之间的数据通信，从而使住宅系统的各个组成部分具有灵活性。智能家居的发展美国属于世界前列，许多著名的美国企业也很早就开始了家居领域的研究与开发。近年来随着智能手机的普及Goog1e公司便启动了以Android系统为基础的第一个智能住宅控制方案。Android系统开始出现在智能家居的无线通信发展中，随着智能家居的普及，灯光系统一定会大放异彩，即使不在智能家居的环境下灯光也是人们生活中的必须品。上个世纪末，智能照明系统的概念出现在欧洲、日本、俄罗斯和美国等发达国家。许多国外公司对智能灯光系统进行了研究。1.3.2 国内研究现状在国内市场上，我国是世界上最大的照明设备出口国，但在智能灯光系统的控制监测方面，我国与国外的一些发达国家任然还有一定距离。