摘 要

节能与环保是如今全世界最重要的研究方向之一。国内现有的照明控制系统所造成的能源浪费十分严重。照明控制系统的优化设计在我国存在巨大的发展潜力和积极的现实意义。

本文设计的是一种基于LabVIEW的照明控制系统。该系统使用数字光强传感器BH1750FVI进行精确的光照强度数据采集，使用声音传感器和人体红外传感器来判断是否有人体存在，通过ZigBee无线网络与电脑端LabVIEW软件进行通讯，在上位机显示、处理数据后反馈控制信号回单片机控制LED照明灯的开关和亮度。

使用本文设计的照明系统，在改善照明环境的同时还能节约大量的能源，并且系统维护简单，无需人工操作，减轻了管理人员负担，值得推广。

关键词：节能；照明控制系统；虚拟仪器；传感器；ZigBee

Abstract

Energy saving and environmental protection is one of the most important research directions in the world today. The energy waste caused by the existing lighting control systems in China is very serious. The optimal design of lighting control system has great potential for development and positive practical significance in our country.

This article designs an lighting control system based on LabVIEW. The system uses digital light intensity sensor BH1750FVI for accurate light intensity data collection, uses sound sensors and human infrared sensors to determine whether there is human body, communicates with computer-end LabVIEW software through ZigBee wireless network.After the upper computer displays and processes data,the feedback control signal returns to the MCU to control the switching and brightness of the LED lights.

Using the intelligent lighting system designed in this article can save a lot of energy while improving the lighting environment, and the system is easy to maintain and does not require manual operation, which reduces the burden on managers and is worth promoting.

Key Words：energy saving; lighting control system；virtual instrument；sensor；ZigBee

目 录

第1章 绪论 1

1.1目的与意义 1

1.2国内外的研究现状分析 2

1.3 论文主要内容及章节安排 3

1.3.1主要内容和目标 3

1.3.2章节安排 3

第2章 照明系统整体设计 5

2.1 需求分析和功能设计 5

2.2照明系统元器件的选用 6

2.2.1 照明系统灯具的选择 6

2.2.1 MCU芯片的选择 7

2.2.2 光照强度传感器的选择 9

2.2.3 声音、红外模块的选择 10

2.2.4 无线模块的选择 10

第3章 照明系统硬件设计 12

3.1 STC89C52RC单片机 12

3.2 光照传感器模块 14

3.2.1 芯片介绍 14

3.2.2模块接线图与实物 16

3.3 声音、红外传感器模块 17

3.3.1 YL-56声音传感器模块 17

3.3.2 HC-SR501人体感应模块 18

3.3.3 实物连接图 19

3.4 ZigBee无线模块 20

3.4.1 ZigBee技术 20

3.4.2 CC2530芯片 21

3.4.3 DL-20无线串口模块 22

3.5 LED灯组 22

3.6 硬件经济性分析 23

第4章 照明系统软件设计 24

4.1 下位机软件设计 24

4.1.1 软件整体流程 24

4.1.2 光照强度数据采集程序 24

4.1.3 串口数据收发程序设计 28

4.2 上位机软件设计 29

4.2.1 LabVIEW简介 29

4.2.2 程序整体流程设计 30

4.2.3 功能模块设计 30

4.2.4 前面板设计 33

第5章 照明系统的实施与调试 34

5.1硬件安装与程序烧录 34

5.2 系统调试与运行 35

5.2.1无线数据发送的调试 35

5.2.2 数据显示、调光、常亮功能调试 36

第6章 总结与展望 42

6.1 总结 42

6.2 展望 42

参考文献 43

致 谢 44

第1章 绪论

1.1目的与意义

人类要想生存，必须面对能源、环境、空间、和平四大问题，而其中能源问题的形势已经十分严峻，节能环保已经成为全球发展最重要的研究方向之一。目前，国内能源消费总量居世界第二位，随着中国经济持续高速增长，能源消耗必然增加。建设节能型社会已成为我国可持续发展计划中一项重要的战略任务。

据有关统计，2016年全社会照明系统在中国的使用比例已达到12％。其中由于照明管理不科学所造成的损耗十分严重，而目前常用的节能照明就能实现25-40％的节能效果。如果把现在使用的白炽灯全部换成更节能的照明产品，每年将可以节约470亿度电，相当于二氧化碳排放亮减少了4700万吨；如果LED照明产品全部更换，每年可节省约3400亿千瓦时，相当于四峡三峡电站年发电量。中国的绿色照明项目早在20年前就已在我国提出并实施。但由于智能照明研究在我国开始相对较晚，目前还基本处于发展过程中，使用量甚至不到发达国家水平的3.7％。因此，我们研究和开发智能照明系统是非常积极和实际的^[1]。

智能照明控制系统(Intelligent lighting control system)是一种对自动化技术、计算机技术、通信技术、电子技术等多种先进技术相结合的控制系统^[2]，一般可分为感应模块、执行模块、通信模块及监管模块四个部分，可自动采集环境信息进行相应分析、处理，实现根据室内情景、用户需求等条件合理控制及智能调整环境光照。