摘要：本课题针对目前大学课堂相对严重的用电浪费现象，并结合了当前国内外的智能照明控制系统的发展现状，分析了各种智能照明系统的原理以及实现方法，提出了本课题中的智能照明系统的设计理念，即一种基于Arduino单片机的教室智能照明系统，并完成了本课题的硬件和软件方面的设计和实现。

实现本课题的教室智能照明节能系统，是采用Arduino单片机来实现控制系统的设计的。该系统主要由传感器电路、控制电路、液晶显示模块、Wifi遥控模块及模拟灯等部分组成。其中，本系统的室内光照强度检测模块是通过光敏二极管来实现光电转换；还有室内人数检测模块是采用红外传感器来实现实时检测教室内的人数，通过由Arduino单片机构成的核心控制模块来控制点亮相应个数的室内照明灯。该系统能精确检测并判断人员的出入，进而计算出教室内实时人数，为精确实时控制教室照明灯提供可靠数据。另外，系统还采用多模式控制，可以使用自动模式加手动模式及遥控模式等来控制，可以方便地适应不同的使用情景。

本系统结构简单，操控方便，有较大的实用性，并且还易扩展。它不但可以节省能源，还可以延长高校的室内的灯具的使用寿命。同时，本系统也希望能够实现对于高校教室及办公楼等的合理管理，并且达到实现绿色发展的理念的目标。

关键词：Arduino单片机  红外  实时监测  智能控制  遥控

目录

摘要

Abstract

1. 绪论-1

1.1 课题研究背景-1

1.2 课题研究意义-2

1.2.1 提高节能效益-2

1.2.2 提高学习效率-2

1.2.3 完善管理模式-3

1.2.4 增加投资收益-3

1.3课题研究内容和成果-3

1.4 论文结构-3

2. 相关工作-5

2.1 智能照明-5

2.1.1 智能照明含义-5

2.1.2 智能照明优势-5

2.1.3 应用领域-6

2.1.4 智能照明发展-7

2.2 Arduino介绍-9

2.2.1 单片机概念-9

2.2.2 Arduino定义-10

2.2.3 Arduino特点-10

2.2.4 Arduino功能-11

2.2.5 Arduino开发工具-11

2.2.6 Arduino数字、模拟端口-12

2.2.7 Arduino语言-12

2.2.8 Arduino串口通讯-13

2.2.9 Arduino的I2C通讯-14

2.2.10 Arduino控制1602字符液晶原理-15

2.3 液晶 LCD1602介绍-17

2.3.1 引脚定义-17

2.3.2 指令详细叙述-20

2.4 本章小结-24

3. 系统设计与实现-25

3.1 系统方案设计-25

3.1.1 系统设计的总体理念-25

3.1.2 系统的设计方法-25

3.1.3 系统设计要求-25

3.1.4 总体设计方案-26

3.2 系统功能介绍-28

3.2.1 室内光强实时监测模块-28

3.2.2 室内人数实时监测模块-28

3.2.3 LCD1602显示模块-28

3.2.4 无线控制模块-28

3.2.5 灯具模拟控制模块-28

3.3 系统硬件电路实现-29

3.3.1 Arduino最小系统实现-29

3.3.2 室内光强实时监测模块实现-30

3.3.3 室内人数实时监测模块实现-32

3.3.4 LCD1602液晶显示模块实现-34

3.3.5 无线控制模块实现-40

3.3.6 灯具模拟控制模块实现-41

3.3.7 7805电源稳压模块实现-42

3.4 系统软件实现-43

3.4.1 软件实现方案-43

3.4.2 安卓手机APP界面实现-43

3.5 系统重要程序实现-44

3.6 本章小结-47

4. 系统测试-48

4.1 测试方案-48

4.2 测试环境-48

4.2.1 硬件环境-48

4.2.2 软件环境-48

4.2.3 室内环境-49

4.3测试结果展示-49

4.3.1 手动模式-49

4.3.2 自动模式-49

4.3.3 无线遥控模式-51

4.3.4 问题及分析-52

4.4 多维度测试-53

4.4.1 模拟电压值-53

4.4.2 人数区间范围-53

4.5 本章小结-54

5. 总结与展望-55

5.1 论文工作总结-55

5.2 未来工作展望-55

6. 系统开发的影响-56

6.1 社会人文的影响-56

6.2 自然环境的影响-56

6.3 科学技术的影响-56

参考文献-57

致谢-58