arduino的智能控制灯设计与制作(附件)【字数：8112】
摘 要本文以“基于Arduino的智能控制灯系统”作为研究课题，通过对软硬件的独立研发设计，设计了一款能够实现红外无线遥控的智能灯光控制系统，实现了对四路LED灯珠的控制，用户可以通过遥控器上的按键来对四路LED灯光进行分别启闭或者统一启闭，遥控距离可以达到10米以上，具有控制响应迅速和准确的性能特点。这款智能遥控灯光系统的实现是基于Arduino开发平台来实现的，在硬件层面上将Arduino微处理器、红外遥控器接收头、遥控器、LED灯光驱动器等构建成独立的电路模块，将这些电路模块进行有序连接，从而构建成完整的硬件系统。本论文在对这种型号的智能控制灯控制系统的驱动上，结合系统硬件的设计情况，通过C程序语言构建了数个驱动子程序模块，选用KEIL平台实现了对代码的编写和编译，实现了软硬件的相结合工作。本次毕业设计还对这种类型的智能控制灯系统进行了测试工作，使得系统在工作过程中表现出的不足和可优化点进行了修改和完善，最后能够使该系统具有很高的工作性能，非常适合进行普及，便于提升相关产品的运行效果。
目录
一、 引言 1
（一） 智能控制灯系统的发展背景 1
（二） 智能控制灯系统的国内外发展现状 1
（三） 本文主要研究内容 1
二、 智能控制灯系统的方案设计 3
三、 系统硬件设计 4
（一） 智能控制灯系统主控电路设计 4
（二） 红外遥控接收电路设计 5
（三） LED灯光驱动电路设计 7
（四） 数据存储电路设计 8
四、 系统软件设计 11
（一） 智能控制灯系统的主程序流程设计 11
（二） 红外遥控接收子程序设计 11
（三） LED灯光组启闭驱动子程序设计 12
（四） 数据存储子程序设计 13
总结 15
参考文献 16
致 谢 17
附录一 原理图 18
附录二 PCB图 19
附录三 元件列表 20
附录四 程序 21
引言
智能控制灯系统的发展背景
纵观这十年间的科学技术发展，虽然未出现过 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072￥
重要的研发成果，尽管如此，在高速的发展状态下，电子技术在不断朝前迈步，智能控制灯控制系统在这个背景条件下取得了快速的发展，无论是在主控器件的效果上，还是软硬件内部各个模块的工作稳定性上，都取得了整体的优化升级，智能控制灯系统的大致性能在多方的推进下，使中高端性能的控制系统研发成本得到了不断下降，在智能控制灯系统的发展过程中传感器研发技术也扮演着不可缺少的角色，在大部分控制系统中，智能传感器起到了对外界非电量信号的采集作用，它是一种智能的采集器件，在智能控制灯控制系统中也不例外，高性能的传感器件将直接决定系统大致性能，因此智能控制灯系统技术人员在设计过程中格外重视，通常在研发中高等级别的智能控制灯系统时，必须选用性能最高的智能传感器来搭建硬件系统，传感模块是智能控制灯控制系统与外界进行数据信号通信的关键环节，通过详细的资料查阅可以发现，智能控制灯系统在近几年的发展方向主要是微型化、嵌入式化以及高度智能化，为了满足发展进步方向的需求，技术人员在设计过程中必须选用外形体积更小、采集精度更高并且更加智能的传感器模块，这基本上可以说明传感器设计技术和智能控制灯控制系统的发展是相互促进的。
智能控制灯系统的国内外发展现状
国外对于智能控制灯系统的研究核心主要放在了研发更高性能的集成式模块，将用于实现智能控制灯系统指标的全部硬件驱动电路模块集成在单片芯片中，使得它成为一个独立的芯片，这样就使得智能控制灯系统能够实现更广泛的普及，这项技术的困难在于将多种不同类型的电路进行高密度集成之后引发的电路工作稳定性问题，然而这也是智能控制灯系统未来发展的必然之路。随着这几年科学技术的快速发展，使用者渐渐无法满足于现有智能控制灯系统的功能匮乏，另外因为中高端性能的微型控制器、传感模块和其他关键模块的设计经费不断降低，使得用做研发智能控制灯系统的关键部件在市面上已经大范围普及，所以愈来愈多的研发单位开始了对智能控制灯系统的设计，而且在近段时间推出了很多款不同种类的中高端级别的智能控制灯系统，通过对市面上这些产品的资料查阅能够知道，中高档次产品的价钱在最近一段时间处于一直下降趋势，用户的需求量不断扩展。
本文主要研究内容
本课题使用了Arduino微处理器作为主控核心器件，结合了红外遥控器接收头、遥控器、LED灯光驱动器等器件，实现了一种性价比参数非常高的智能控制灯控制系统，实现了对四路LED灯珠的控制，用户可以通过遥控器上的按键来对四路LED灯光进行分别启闭或者统一启闭，遥控距离可以达到10米以上，具有控制响应迅速和准确的性能特点，本课题的提出意在降低目前市面上相关产品的研发成本，而且为了提升这个系统的整体性能，因此通过对硬件系统和软件程序代码的详细设计，最终完美实现了这种类型的智能控制灯控制系统，经过了长时间的测试，设计成果展现出了优秀的指标性能。
智能控制灯系统的方案设计
智能控制灯控制系统的实现方法由图中的系统框图架构给出，通过此框图架构可以清晰地看到Arduino微处理器是整个智能控制灯控制系统的核心部分，它将实现对红外遥控接收头、LED灯光驱动电路的控制，各个电路模块与最小系统之间的驱动控制关系由图中的箭头方向给出，接下来对各个电路模块在本系统中的作用进行阐述。
为了实现课题预期功能指标中的灯光遥控功能，本课题选用了目前市面上最为常用并且性价比最高的红外遥控方式，使得用户可以通过红外遥控器来完成对四组灯光的无线遥控，目前市面上的成熟遥控器模块种类非常多，有利于构建该遥控功能，为此本课题选用了一款单片机控制系统中最为常用的VS1838B型红外一体接收头来完成对红外遥控信号的接收和处理，如下图中的系统功能框图所示，本课题将VS1838B红外一体接收头与Arduino UNO处理器进行直接连接，当红外遥控器发送红外按键值时，VS1838B接收头将立即捕捉并将该红外光信号转换为电信号，通过其内部的集成电路将该电压信号进行放大和滤波等处理，生成规范的NEC协议数据流，随后送入到Arduino UNO处理器的GPIO管脚，使得微处理器内部获取到该数据流后，通过NEC协议进行解码，恢复出红外遥控指令内容，从而实现对四组灯光的相应控制。
为了实现对灯光点亮和熄灭的驱动控制，首先本课题选用的是具有高效率特性的节能型LED发光二极管来作为光源，由于Arduino UNO微处理器平台的GPIO管脚输出功率无法直接点亮LED灯光，因此必须通过驱动电路作为媒介，该电路能够将Arduino UNO微处理器输出的灯光启闭信号进行足够的功率放大，随后将大信号送入到LED发光二极管中，使得LED发光二极管能够灵活启闭，本课题将采用微处理器输出高低电平的形式来对LED发光二极管进行启闭控制。
目录
一、 引言 1
（一） 智能控制灯系统的发展背景 1
（二） 智能控制灯系统的国内外发展现状 1
（三） 本文主要研究内容 1
二、 智能控制灯系统的方案设计 3
三、 系统硬件设计 4
（一） 智能控制灯系统主控电路设计 4
（二） 红外遥控接收电路设计 5
（三） LED灯光驱动电路设计 7
（四） 数据存储电路设计 8
四、 系统软件设计 11
（一） 智能控制灯系统的主程序流程设计 11
（二） 红外遥控接收子程序设计 11
（三） LED灯光组启闭驱动子程序设计 12
（四） 数据存储子程序设计 13
总结 15
参考文献 16
致 谢 17
附录一 原理图 18
附录二 PCB图 19
附录三 元件列表 20
附录四 程序 21
引言
智能控制灯系统的发展背景
纵观这十年间的科学技术发展，虽然未出现过 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072￥
重要的研发成果，尽管如此，在高速的发展状态下，电子技术在不断朝前迈步，智能控制灯控制系统在这个背景条件下取得了快速的发展，无论是在主控器件的效果上，还是软硬件内部各个模块的工作稳定性上，都取得了整体的优化升级，智能控制灯系统的大致性能在多方的推进下，使中高端性能的控制系统研发成本得到了不断下降，在智能控制灯系统的发展过程中传感器研发技术也扮演着不可缺少的角色，在大部分控制系统中，智能传感器起到了对外界非电量信号的采集作用，它是一种智能的采集器件，在智能控制灯控制系统中也不例外，高性能的传感器件将直接决定系统大致性能，因此智能控制灯系统技术人员在设计过程中格外重视，通常在研发中高等级别的智能控制灯系统时，必须选用性能最高的智能传感器来搭建硬件系统，传感模块是智能控制灯控制系统与外界进行数据信号通信的关键环节，通过详细的资料查阅可以发现，智能控制灯系统在近几年的发展方向主要是微型化、嵌入式化以及高度智能化，为了满足发展进步方向的需求，技术人员在设计过程中必须选用外形体积更小、采集精度更高并且更加智能的传感器模块，这基本上可以说明传感器设计技术和智能控制灯控制系统的发展是相互促进的。
智能控制灯系统的国内外发展现状
国外对于智能控制灯系统的研究核心主要放在了研发更高性能的集成式模块，将用于实现智能控制灯系统指标的全部硬件驱动电路模块集成在单片芯片中，使得它成为一个独立的芯片，这样就使得智能控制灯系统能够实现更广泛的普及，这项技术的困难在于将多种不同类型的电路进行高密度集成之后引发的电路工作稳定性问题，然而这也是智能控制灯系统未来发展的必然之路。随着这几年科学技术的快速发展，使用者渐渐无法满足于现有智能控制灯系统的功能匮乏，另外因为中高端性能的微型控制器、传感模块和其他关键模块的设计经费不断降低，使得用做研发智能控制灯系统的关键部件在市面上已经大范围普及，所以愈来愈多的研发单位开始了对智能控制灯系统的设计，而且在近段时间推出了很多款不同种类的中高端级别的智能控制灯系统，通过对市面上这些产品的资料查阅能够知道，中高档次产品的价钱在最近一段时间处于一直下降趋势，用户的需求量不断扩展。
本文主要研究内容
本课题使用了Arduino微处理器作为主控核心器件，结合了红外遥控器接收头、遥控器、LED灯光驱动器等器件，实现了一种性价比参数非常高的智能控制灯控制系统，实现了对四路LED灯珠的控制，用户可以通过遥控器上的按键来对四路LED灯光进行分别启闭或者统一启闭，遥控距离可以达到10米以上，具有控制响应迅速和准确的性能特点，本课题的提出意在降低目前市面上相关产品的研发成本，而且为了提升这个系统的整体性能，因此通过对硬件系统和软件程序代码的详细设计，最终完美实现了这种类型的智能控制灯控制系统，经过了长时间的测试，设计成果展现出了优秀的指标性能。
智能控制灯系统的方案设计
智能控制灯控制系统的实现方法由图中的系统框图架构给出，通过此框图架构可以清晰地看到Arduino微处理器是整个智能控制灯控制系统的核心部分，它将实现对红外遥控接收头、LED灯光驱动电路的控制，各个电路模块与最小系统之间的驱动控制关系由图中的箭头方向给出，接下来对各个电路模块在本系统中的作用进行阐述。
为了实现课题预期功能指标中的灯光遥控功能，本课题选用了目前市面上最为常用并且性价比最高的红外遥控方式，使得用户可以通过红外遥控器来完成对四组灯光的无线遥控，目前市面上的成熟遥控器模块种类非常多，有利于构建该遥控功能，为此本课题选用了一款单片机控制系统中最为常用的VS1838B型红外一体接收头来完成对红外遥控信号的接收和处理，如下图中的系统功能框图所示，本课题将VS1838B红外一体接收头与Arduino UNO处理器进行直接连接，当红外遥控器发送红外按键值时，VS1838B接收头将立即捕捉并将该红外光信号转换为电信号，通过其内部的集成电路将该电压信号进行放大和滤波等处理，生成规范的NEC协议数据流，随后送入到Arduino UNO处理器的GPIO管脚，使得微处理器内部获取到该数据流后，通过NEC协议进行解码，恢复出红外遥控指令内容，从而实现对四组灯光的相应控制。
为了实现对灯光点亮和熄灭的驱动控制，首先本课题选用的是具有高效率特性的节能型LED发光二极管来作为光源，由于Arduino UNO微处理器平台的GPIO管脚输出功率无法直接点亮LED灯光，因此必须通过驱动电路作为媒介，该电路能够将Arduino UNO微处理器输出的灯光启闭信号进行足够的功率放大，随后将大信号送入到LED发光二极管中，使得LED发光二极管能够灵活启闭，本课题将采用微处理器输出高低电平的形式来对LED发光二极管进行启闭控制。
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