智能家用吊灯的设计与实现文献综述
2020-04-14 17:24:07
随着无线通信控制技术的发展,人们对于日常生活中家居用品控制方式的便利性提出了更高的要求。传统家居用品的控制方式大多数为通过物理连接的开关或专用的遥控设备来控制,这在很多时候来说是不够方便的。如果能够用很少的遥控装置,能在任意位置控制各种家用电器,这将极大地方便人们的生活。
物联网技术的出现为以上设想的实现提供了可能。物联网技术是一种在“互联网概念”的基础上,将其用户端延伸和扩展到任何物品与物品之间,进行信息交换和控制的技术。通过物联网,可以将家用电器和用户的手机或者其他控制设备进行连接和数据传输,实现了用户对各种家用电器的远程控制。当然,物联网不仅仅是物品与物品之间的信息传输和远程控制,智能化控制才是智能家居的核心。所以物联网设备需要用到很多的传感器,它们负责识别物体,采集信息。可以说,物联网是传感器与网络的有机结合,通过互联网,将传感器的潜力充分发挥出来,实现万物互联,信息共享。物联网技术使得生产和生活变得“智能化”,提升资源利用率和生产力水平。也正因为其极大的潜力,物联网被视为继互联网之后的又一次信息技术革命,各国政府都把物联网视为经济新的增长点。
智能家居是物联网技术的一项重要应用,它能够实现住宅设施的智能化,从而实现用户对家用电器的高效管理。智能家居的应用不仅方便了用户的生活,还可以提升家用电器使用的安全性,甚至能够达到环保节能的效果,为各种能源节约资金。目前智能家居行业已经走过了概念普及阶段,甚至一些厂商已经具备了完整生态链的布局,其应用范围几乎包括了所有的弱电设备。其主流技术目前可分为三类:总线技术类、无线通信技术类和电力线载波通信技术。其中总线技术的特点是所有设备的通信和控制都集中在一条总线上,电力线载波通信技术则利用现有的电网,配合调制解调器来进行信号的传输与控制。这两类技术都属于有线方式。而无线通信技术则更受欢迎,其方式也多种多样,WiFi、蓝牙、Zigbee和RF射频技术等都是适用于智能家居的无线通信方式。目前智能家居的不足之处在缺乏统一的制造标准,使得不同厂家的产品难以组成一个完整的生态链;并 且智能化程度不高,多数仍为远程控制而不是智能控制。要解决这些问题,还需要相关技术的进步。
智能照明灯属于智能家居的一类应用。其功能主要是实现智能感应,使得照明灯能在需要的时候自动打开,并辅以远程控制等功能。其使用的技术与大部分智能家居设备相似,分为有线方式和无线方式。有线方式具有通信稳定的优点,但是需要布置特定的通信线路;而无线方式则使用起来更为方便,Zigbee技术具有可自组网和功耗低的优势,但其传输速率有限;WiFi技术是目前应用最为广泛的无线通信技术,据有传输距离远,传输速率高的优点,但是其安全性低,且功耗大;蓝牙技术则更适用于较短距离的高速率无线传输。这些技术各有优点和不足,在目前的智能照明设备中都有使用。
近年来,我国的物联网产业发展取得了长足进步,在企业、高校和科研院的共同努力和政府政策的大力支持下,中国已成为能够实现物联网完整产业链的国家之一。本次选择智能家用吊灯设计作为毕业设计的题目,其目的是让我学习物联网的相关技术,便于以后抓住物联网发展所带来的机遇,也为以后为该行业做出贡献奠定基础。
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2. 研究的基本内容与方案
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本次毕业设计的课题为智能家用吊灯的设计与实现,其设计目标是设计一个智能家用吊灯的控制模块,该模块需要实现的功能有:
(1)可以自动感知光线和人体红外线,在天黑并且有人在家时,自动亮灯。
(2)可以用手机通过WiFi控制吊灯的关闭和打开。
智能家用吊灯系统的总体设计方案如下:智能家用吊灯系统是基于单片机模块和ESP8266模块进行设计的,在此基础上还需要配合光敏传感器和人体红外传感器。传感器是吊灯系统智能化的关键,它可以将自然环境中的模拟信号转变为数字信号。光敏传感器负责检测光照强度,以区分白天和夜晚;人体红外传感器负责检测有无人员在附近。ESP8266模块是一款常用的Wi-Fi模块,它的作用是将智能家用吊灯系统和用户手机端的APP通过Wi-Fi信号建立联系,从而进行信号传输。单片机模块是整个系统的中枢控制部分,它负责接收传感器和ESP8266模块输出的数字信号,并且将其经过运算处理后,输出对应的输出信号来控制吊灯电路的通断。另外,除了硬件电路的部分,还需要编写手机端的APP,该APP需能实现显示吊灯电路通断和控制其通断的功能。