论文总字数：19579字

摘 要

近些年，随着城市化的发展，城市人口越来越多，导致城市用地面积紧张，一大批高层建筑应运而生。然而，为了提高土地的单位面积利用率，楼房密度越来越大，楼间距越来越小，这使得许多楼层采光能力降低，对人们的日常起居造成了很大的影响。

针对以上问题，本文设计了一款日照不足建筑物智能补光系统。此系统可以放置于建筑物中光照较为充足的区域，如阳台内，窗户外。随后系统将反射太阳光至房屋中光照强度不足的区域，实现补光。本系统主要完成了对当前室内光照强度信息的数据采集，系统自动跟随阳光，再通过反光板反射太阳光以实现补光的功能。该系统以STM32单片机为主控芯片搭配外围电路构成，外围电路由时钟模块、感光模块、电机模块、按键模块以及WI-FI模块组成。同时可以通过按键或手机远程发送指令进行手动控制，达到最佳的补光效果。

关键词：智能补光；光强检测；自动跟随；手动控制；

Design of Intelligent Lighting System for Houses with Insufficient Sunshine

Abstract

In recent years, with the development of urbanization, the urban population is increasing, which leads to the shortage of urban land area and a large number of high-rise buildings came into being. However, in order to improve the unit area utilization rate of the land, the building density is getting larger and the building spacing is getting smaller and smaller, which makes the lighting capacity of many floors lower, which has a great impact on people's daily living.

In response to the above problems, this paper has designed an intelligent lighting system for buildings with insufficient sunlight. This system can be placed in a well-lit area of a building, such as inside a balcony or outside a window. Then the system will reflect sunlight to the area of the house where the light intensity is insufficient to achieve supplementary light. This system mainly completes the data collection of the current indoor light intensity information, the system automatically follows the sunlight, and then reflects the sunlight through the reflector to achieve the function of supplementary light. The system is composed of STM32 single-chip microcomputer as the main control chip and peripheral circuit. The peripheral circuit is composed of clock module, photosensitive module, motor module, button module and WI-FI module. At the same time, manual control can be achieved by remotely sending commands through buttons or mobile phones to achieve the best fill-in effect.

Key words: Intelligent lighting; Light detection; Auto follow; Manual control;

目 录

摘 要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1智能补光系统研究的背景 1

1.2智能补光系统研究的目的及意义 1

1.3智能补光系统的研究现状 2

1.4本文的主要内容 3

1.5本章小结 4

第二章 系统的设计方案与关键技术 5

2.1系统的主要功能 5

2.2系统的设计方案 6

2.3不同模块的关键技术 7

2.3.1主控芯片 7

2.3.2感光电路 7

2.3.3电机模块 7

2.3.4电机驱动模块 8

2.3.5 WIFI模块 8

2.4本章小结 9

第三章 系统的硬件电路设计与实现 10

3.1硬件设计方案 10

3.2 STM32单片机最小系统 11

3.3感光模块 12

3.4电机模块 12

3.5 LED显示模块电路 13

3.6系统按键电路 14

3.7 WIFI模块 14

3.8直流电源模块 15

3.9总体电路图 16

3.10智能补光系统电路PCB 17

3.11本章小结 18

第四章 系统的软件设计与实现 19

4.1系统软件总体设计 19

4.1.1软件需实现的功能 19

4.1.2软件设计方案 20

4.2光敏电阻模块 21

4.3按键控制模块 22

4.4 LED显示模块 22

4.5电机运动模块 24

4.6 WIFI控制模块 25

4.7手机端功能实现 27

4.8本章小结 28

第五章 调试与结果 29

5.1系统联调 29

5.2系统功能测试 29

5.3问题反思 32

5.4本章小结 33

参考文献 34

致谢 36

第一章 绪论

1.1智能补光系统研究的背景

近年来，由于城市人口密度的增加，居住用地的短缺使得高层建筑应运而生。 同时，建筑物之间的距离越来越小，某些楼层的照明不足的问题也增加了。大多数建筑物都使用人造光源来提供额外的照明。在建筑物的能耗方面，建筑照明所耗能耗几乎占建筑物总能耗的四分之一，仅次于建筑物温度控制系统。补光所使用的灯通常是荧光灯，其缺点是发光效率低，监控困难和智能化能力差。同时，尽管它消耗大量资源，但仍无法达到最佳的补光目的。

考虑到这一点，本课题将智能补光照明技术应用于建筑物补光照明领域，以实现建筑物智能补光的目的。通过反射镜反射太阳光到光照强度不足的地方，并通过自动控制实现智能补光。这不仅节省了能源，而且为社会带来了巨大的经济利益。同时，人性化的智能补光提高了建筑物内人员的舒适度，可以有效提高建筑物内人员的工作效率。

1.2智能补光系统研究的目的及意义

1.节约能源

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