王帅军 郝琳
许昌电气职业学院 河南许昌 461000
摘要：科技的飞速发展，以及经济的飞速发展，使人们对家居照明系统也提出了更高的要求，在此背景下，智能家居照明控制系统出现在了人们的生活中。从目前的情况来看，智能家居系统主要有家居安保系统和家用电器远程控制系统两者共同构成，而采用单片机能够提高人们的舒适度，使智能家居服务得到完善。下面，针对基于单片机的智能家居照明控制系统设计进行分析，希望文中内容对相关工作人员可以有所帮助。
关键词：单片机；智能家居；照明控制系统；网络交换机
现代人们生活质量得到了显著提高，人们在生活中不断提高对生活品质的追求。智能家居系统在实际应用期间具有的智能化、人性化、高效化等多项优点，因此，深得人们喜爱，这也就使智能家居系统的研发成为了一项热点话题。
1 智能家居概念
所谓智能家居指的是通过信息通信技术完成家庭管理，主要是对家庭中的电子设备、电器控制以及一系列家居功能，例如，对湿度、温度、照明等各个方面自动化调整，从而为人们营造一个舒适的生活环境。智能家居的一项重要要素就是智能电力调度算法的应用，其能够为居民提供一个合理的用电系统，进而降低能源消耗量。智能家居控制系统在具体运行期间是以微型控制器为基础，集成家庭住宅中的各种不同类型的家用电器，以及相应的电子设备，从而以最小的能耗为代价，为人们提供一个舒适的生活空间[1]。
智能家居系统是科技和社会不断向前发展的一项重要产物。人们开展智能家居系统技术研究的核心目的就是改变人们的生活方式，提升人们的生活质量，从而使居住人们可以全面掌握家庭信息内容，完成对各项信息内容的有效监控，而且可以完成对各种不同活动行为的有效预防。
智能家居需要以住宅空间范围作为基础，利用控制系统，完成对住宅空间内环境的有效改善，进而使居住者能够感受到在居住范围内的舒适度。针对智能家居来说，其可以是简单的电器遥控器，也可以是十分复杂的不同功能的集合。例如，可以通过对Android 或IOS手机操作系统进行应用，通过对手势、人像、语音等进行识别，完成对住宅内部情况的全面监控，利用网络发出指令，实现对电子设备、电器的操控，进而确保住宅内的各项电器，以及电子设备都能够稳定运行，提高人们生活的舒适度[2]。
2 智能家居控制系统
从目前我国的智能家居来看，主要分为本地控制和远程控制两种不同类型。
（1）本地控制
该控制方式就是对网络交换机进行应用，直接完成对灯具等各种不同类型灯具的有效控制。
（2）远程控制
通过遥控器、中央控制器、定时控制器、计算机、手机完成远程遥控。
智能家居系统的应用群体的要求将使产品朝着功能强大、易用化、智能化、合理化等各个方面发展，而且还要对设备在应用期间是否可以实现升级等内容进行全面分析。在智能化发展过程中，必须坚持“以人为本”，这也就出现了各种不同类型的智能产品[3]。例如，淋浴房到多功能蒸汽房、按摩浴缸装的不同类型的个性化设计，以及相应的辅助娱乐装置，这都全面体现了智能家居设计期间的以人为本理念。从科技的实际发展情况来看，在未来一段时间，智能家居市场将会朝着行业整合方向发展，而从设计、制造的产品来看，智能家居产品将会不断朝着易操作、实用化、模块化方向发展。而智能家居照明系统作为智能家居中的一项重要构成部分，其对人们的整体生活质量会造成直接影响，因此，必须做好相应的分析工作。
3 智能家居照明系统在应用期间的优点
智能家居照明系统的出现就是使人们的整体生活变得更加舒适。智能家居照明系统与传统照明系统相比，其优势主要体现在以下几个方面：
（1）在设计智能家居照明系统时，要全面考虑每一个用户的具体需求，在实际设计期间，要考虑系统的实用化和个性化，进而为人们提供一个安全、舒适、便利的生活环境，使人们的生活能够变得更加舒适。
（2）系统在运行期间不受空间和时间等各项因素的限制，人们可以在有网络的环境下，随时随地利用PC端或移动终端，对照明系统的工作情况进行控制，同时，也可以自动感应实际环境，依据感应，自动实现开关[4]。
（3）系统在具体设计时要充分考虑可拓展性功能，这种具有拓展性的设计，能够使不同用户的各项需求都能够得到满足。
（4）软件是智能家居照明系统在运行过程中的核心，而对于软件来说，人们可以对其进行重复使用，并且可以重新配置，这也就使系统在应用期间，具有较强的灵活性和开放性。
4 基于单片机的智能照明系统设计
单机片是目前智能照明系统设计中的关键元器件，在实际应用过程中，原理就是通过传感器感应和检测周围环境的各项信号变化，并将其转换成电信号，将转变后的电信号传输给单机片，单片机根据接收到的电信号做出相应反应，例如：在光线比较暗的时候自动调节光照强度。
在以单片机为核心的闭环控制系统中，构建合理的负反馈控制，将外部光线的具体强弱程度作为反馈信号，完成对智能照明系统的合理调节，这不仅能够确保照明效果能够达到人们期望的要求，而且能够实现具体照明亮度的调节，减少资源消耗量。在此基础上，提出了设计软件的关键原则，对设计系统的设计思路进行全面分析，从而促进照明系统向前发展。
在对计算机技术进行合理应用的基础上，构建一套健全的闭环反馈控制系统，可以精准实现对周围环境因素的改变进行识别，依据人们需求，实现自我调节，对原技术进行改进，对先进技术进行应用，提高系统在应用期间的可行性和可靠性。在先进技术的支持下，在智能家居照明系统中，将单机片作为一项控制单元，使通讯和嵌入式两项技术能够合理的结合在一起，在系统中间层，通过对嵌入式处理器进行应用，完成相应控制，对短距离通信技术进行合理应用，依据用户的需求，以及外界条件的变化，完成对智能照明系统具体情况的合理调控[5]。
从实际情况来看，智能照明系统的具体应用过程周期长，在此期间人们的实际需求会发生变化，因此，要对各项参数内容进行调控，针对传统照明系统来说，要满足上述条件，操作十分麻烦，而且不能有效的调节能量消耗，而智能照明系统只需要单独对每一个节点进行设置，这能够使整个调整过程得到简化。通过对通信网络技术的应用，各个节点都可以实现不同信息的交流与传输，保证各项信息内容传输顺畅性[6]。例如，外界的各项信息都能够通过传感器上的节点，精准传输到每一个传感器上，经过传感器识别后，再传输给中继器节点。在有效网络连接基础上，将传输的文件精准的传输到服务器节点上，服务器节点完成对各项文件的处理，然后将精准的反馈文件传输到中继器节点，此时，能够完成对文件的分析，做好相应处理，完成上述操作后，利用先进技术获取到控制信号，将信号及时传输到传感器节点，实现对照明亮度的控制和调节。
5 智能照明系统设计的具体要点分析
5.1 设计硬件系统
（1）传感器节点
将CC2530芯片具有造型简单、能源消耗少等特点，而其能够实现在线编程，将其应用到智能照明系统中，能够减少系统在运行过程中材料和资源的占有率，而且能够形成一个与系统要求相符的网络节点。系统内部一共安置了4个定时器，每个定时器都可以发挥出不同的作用，例如，可以作为计数器、产生 PWM波形等。此外，CC2530芯片可通过IO口与不同类型的外部设备连接，通过编写相应程序，实现对外部设备的控制，这为软件设计人员进行软件开发提供平台，可以结合具体需求编写各种不同类型的高级程序。
（2）设计外围电路
CC2530芯片是系统控制单元的核心元件，因此，应当以此为基础，与外围电路进行连接，构建一个合理的控制系统。本次分析采用nRF2401芯片，其功能与蓝牙较为接近，但是，也对其进行了优化与改进，系统在运行过程中接收到了外界信号时，单片机处理该信号，并将动作信号传输到下一个环节，进而实现对外部设备即照明装置的控制。在单片机系统中，VCC能够为单片机提供直流电能，此处在设计上增加了去耦电路，作用是外部直流信号经去耦电路，可在单片机电源端输入稳定直流电[4]。单片机正常工作，离不开稳定的时钟信号，产生时钟信号的是晶振电路，主要包括电容和石英晶体振荡器，可以稳定的对振动频率和幅度进行适当调整，在确保电路能够正常作业的基础上，提供高精密度时钟信号。此外，在设计带通滤波电路时，要全面结合控制系统幅度，增多去耦电容数量，确保采用的电源具有共同协作、相互适应，从而为控制系统提供高质量电源电压。
5.2 设计软件系统
完成系统硬件部分设计后，要注重软件设计。在编写程序之前，要明确每一个部分的定位与功能，即明确系统软件整体框架，在此基础上，对各项细节设置进行合理优化，保证系统在运行过程中的每一项功能都能够得到实施。第一，要进行系统功能程序设置，同时，要保证每个子系统程序都可以分工协作，而且可以依据具体情况，进行改变，完成相应调整，对程序在运行期间的问题进行精准定位，从而可以更加高效、精准的完成各项操作。在设计软件时，一般要在编程前，依据系统需要实现的具体功能，绘制软件流程图，从而为后续编程，以及调试作业的进行打下一个坚实基础，提高应用效率。第二，合理优化资源配置，使资源能够得到合理应用。当外界光信号发生变化时，也就是周围的光照效果和程度发生变化，传感器将其转换为电信号传输给单片机，单片机将该信号传输到脉冲宽度调制（PWM）电路，通过调制脉冲宽度，改变信号电压，从而触发定时器，调节触发事件，然后发出触发信号，完成对照明系统调节与控制。此外，在照明控制系统中，还要实现远程控制，简单来说，就是要与通信模块进行关联，在设计程序时，要全面结合通信模块的具体特点，完成相应设计，进而能够在远距离情况下，控制照明。
6 结语
单片机具有功能全、成本低、低功耗等优点，因此，其被广泛应用到了智能照明控制系统中，这使原照明系统在应用期间操作繁琐、不宜维护、能耗量大等各项问题都得到了解决。智能照明控制系统的应用，可以为人们营造一个舒适的生活环境，提高人们生活质量。
参考文献：
[1]崔浩斌,刘伟.基于STM32单片机的智能家居控制系统设计研究[J].微处理机,2020,41(01):61-64.
[2]郑礼源.基于STC89S52单片机的智能照明控制系统设计[J].自动化应用,2019(05):68-70.
[3]罗芳,王小红.基于单片机的太阳能智能家居节能控制系统设计[J].清远职业技术学院学报,2018,11(01):37-40.
[4]刘海峰.基于STM32单片机的智能家居控制系统设计以及实现研究[J].技术与市场,2017,24(09):156.
[5]江宪长,马惠兰,黄冬林,曾薇霖,梁超,杨爱春.基于单片机WIFI的微信云端智能家居控制系统设计[J].电子世界,2017(15):115-116.
[6]郭文会.基于单片机与RS485通信芯片的智能家居控制系统设计[J].自动化与仪器仪表,2016(09):244-246.
[7]李伟,张秀娟.基于STM32单片机的智能家居控制系统设计与实现研究[J].科技创新与应用,2016(03):50.