基于wifi的室内led智能照明系统设计

室 李

内建英LED 郭晓华

智 能梁志照鹏 明姜慧系彬统设计

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本文采用STM32F103ZET6处理器和ESP8266芯片WIFI模块为核心设计了

基于WIFI的室内LED智能照明系统，完成了系统硬件电路和软件系统设计，并完成了系统样机测试。系统可以实现Android手机客户端和室内多盏WIFI LED灯之间的操作，完成不同场景下多种照明模式的切换。

伴随着社会的不断发展进步，人们的生活水平也在逐步提高，照明系统仅仅提供光照功能已经无法满足人们对生活质量的追求。基于WIFI的室内LED智能照明系统作为物联网产业的成果之一，既可以节约能源，又可以实现灯光根据不同的场景进行调节，延长灯具的使用寿命和更好满足人们的生活环境的需求。为此，本文设计了一套基于WIFI的室内LED智能照明系统。

1 系统总体设计方案

系统总体设计方案如图1所示。

图1 系统总体设计方案

该系统以STM32F103ZET6为主控芯片完成智能照明系统的控制终端设计。以LM7805作为稳压芯片，产生5V的直流电，给灯珠进行供电。利用控制芯片同时产生四路PWM输出，对四种灯光（红、绿、蓝、白）的亮度进行调控。利用RGB调光原理通过不同的占空比营造不同灯光颜色，利用不同的闪烁方式或者各种闪烁方式的组合打造不同的灯

光氛围，从而满足不同的场景需求。系统可以通过WIFI和个人手机相连，利用手机APP进行操作，发出不同的信号，控制灯光效果。用户能通过手机随时查询自家灯的状态，起到节约能源的效果。在整个运行过程中LED或者开关器件会发热，可以通过温度传感器检测到温度的上升，如果温度上升到一定的程度就报警并通过手机提醒用户。

2 系统硬件设计

2.1 电源电路

系统的总电源输入为市电（220VAC，50Hz），经过隔离变压器降压处理，然后经过由四个二极管构成的整流桥和两个大容量的滤波电容，将交流电转换成直流电。最后输入由三个LM7805稳压芯片构成的稳压电路，最后在输出端接入一个滤波电容，经过这样简单的处理，就将220V的交流电转换成5V直流电给整个系统提供电源。

图2 整流电路

图3 降压电路

在得到5V的直流电后，通过以SC4519芯片为核心的降压电路。将5V转换成3.3V给主控芯片和WIFI模块供电。设计时要注意输入滤波电容C8、SC4519的地脚和D1所构成的环型电路面积要小。这样就要将滤波电容和二极管在PCB布局时离芯片比较近。2.2 驱动和照明电路

驱动电路采用的是TLP521光耦，防止灌电流过大烧毁MCU，在PWM输出末端用光耦进行隔离；LED照明模块采用的是四色（红绿蓝白）灯照明，每一组颜色的灯对应一组PWM波。通过控制PWM的值来改变不同灯光的亮度，从而完成调光照强度这一功能。同时还可可以改变PWM值的配比

ELECTRONICS WORLD・技术交流（RGB调光）来改变灯光的颜色。如图4所示。图4 驱动和照明电路

2.3 WIFI模块电路

WIFI模块采用的是以ESP8266芯片，通过串口与控制器相连，具体如图5所示。

图5 WIFI模块电路

3 系统软件设计

系统软件设计包括主函数、按键控制、WIFI模块和温度控制等模块的程序设计。其中系统主函数程序流程图如图7所示。4 系统测试

逆变器实验样机：

制作了基于WIFI的室内LED智能照明系统的实验样机，如图6所示。

图6 实验样机物图

对系统进行了联合测试，通过手机APP利用WIFI与系统终端进行联接，实现终端LED的开、关和亮度调节，并可以根据不同场景实现不同的灯光控制。

图7 主函数程序流程图

5 结束语

设计了一套基于WIFI的室内LED智能照明系统，该系统主要由手机客户端和系统终端构成，能够实现Android手机客户端和室内多盏WIFI

LED灯之间的联系：包括LED灯的动态添加、删除、修改、信息处理、角色识别及密码安全性等。手机客户端能在Android平台上实现多用户共享，信息同步等功能；系统终端多盏LED灯之间具有全局、房间、单灯等模式概念，并且在实现开、关基本功能的前提下还要具备任意亮度的调光能力。测试结果验证了系统设计的正确性。

课题来源：2017年湖南省大学生研究性学习和创新性实验计划项目资助（546）；2019年湖南文理学院芙蓉学院大学生创新创业项目资助；湖南省常德市科技局资助项目（2016KZ24）；湖南文理学院科研项目（17BSQD29）。

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