智能家居照明控制系统设计.docx

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1、智能家居照明控制系统设计本科毕业论文（设计）题目智能家居照明操纵系统设计学院电信学院专业电子信息工程班级.电子信息工程统本（O1）班学号121040110119学生姓名谢国鑫指导教师田新志完成日期2016年5月西安思源学院教务处制-O-六年五月摘要人们日常生活照明是必不可少的，随着老百姓生活水平的提高,普通照明达不打那种随心所欲的要求，同时电子的进展，通信与计算机网络技术为智能照明操纵系统提供了条件，具有广阔的进展前景。本课题中所设计的系统中使用CC2530作为无线网络设备，MSP430F2619微操纵器芯片作为处理器，并结合TI公司Z-堆栈协议栈来实现打开与关闭与操纵1ED灯泡。本设计在上位

2、机通过节点之间关系的灵活配置继而能达到智能操纵。本设计中的电气系统的自组网功能,用户能够通过路由器到路由器节点操纵协调器发送信号任何终端设备,终端接收到命令与PWM信号,实现每个灯导致多级调光与场景模式操纵功能,具有一定的有用价值。关键t司：智能照明系统ZigBee无线网络CC2530Abstract1ightingisessentia1toPeop1esDai1y1ife,aspeop1e1ivingstandardrise,therequirementsofgenera11ightinguptodontp1aythatfo11owonesinc1inations,andthedeve1op

3、mentofe1ectronic,communicationandcomputernetworktechno1ogyprovidesconditionsfortheinte11igent1ightingcontro1system,hasabroaddeve1opmentprospects.ThistopicinthedesignofthesystemusedinCC2530aswire1essnetworkequipment,MSP430F2619microcontro11erchipastheprocessor,andconnectingwiththeTIcompanyZ-stackprot

4、oco1stacktoachieveopenandc1oseandcontro11EDbu1bs.Thisdesignthroughthenodeintheuppermachineofthere1ationshipbetweenthef1exib1econfigurationwhichcanachieveinte11igentcontro1.E1ectrica1systeminthedesignofthead-hocnetworkfunction,theusercancontro1thecoordinatortosendsigna1sthroughtheroutertorouternodesa

5、nytermina1,termina1receivesthecommandandthePWMsigna1,rea1izeeach1amptomu1tistagedimmingandscenemodecontro1function,hasacertainpractica1va1ue.Keywords：Inte11igent1ightSystemZigBeewire1essnetworkCC2530第一章绪论11.1 本课题研究背景11.2 智能家居照明系统国内外研究现状11. 2.1智能家居照明系统进展现状12. 2.2短距离无线通信技术进展现状21.3智能家居照明操纵系统进展方向21.4本课题

6、设计的要紧工作与任务31. 5论文结构安排3第二章智能家居照明操纵系统支撑技术一一zigbee技术51.1 ZIgBee52. 2ZigBee网络基础62. 2.1网络节点类型63. 2.2网络拓扑形式74. 2.3工作模式82. 3本章小结8第三章智能家居照明系统总体设计方案92.1 智能家居照明系统设计要求93. 2系统总体设计方案103.3系统硬件设计方案113.4系统软件设计方案H第四章智能照明系统的硬件设计与实现134. 1微操纵器模块设计134. 1.1MSP430F2619微操纵器芯片134. 1.2MSP430F2619微操纵器外围电路设计154. 2无线射频模块设计184.

7、3传感器采集模块设计194. 4光控模块设计19第五章智能照明操纵系统的软件设计215. 1系统的结构216. 2系统程序流程图215.2.1网络建立过程215.2.2路由器程序设计225.3.3终，而程设Vt235.3系统的核心程序设计245.4上位机255.4.1上位机的功能简介255.4.2上位机工作流程255.5系统测试255.5.1系统硬件测试255.5.3协议栈的测试265.5.4上位机的测试26第六章结论27曲寸2829第一章绪论1.1 本课题研究背景关于繁杂的照明操纵系统来说，若使用传统的有线操纵方式则价格较高，电缆铺设繁琐，已经逐步不能完全满足现代都市人们的应用需求了。因而无

8、线通信技术应运而生。无线通信技术的种类有很多，不一致的技术应用的场合也不相同。如蓝牙技术传输速度快，但是传输距离有限，适用于近距离且组网节点少的场合；WIFI传输速度快，传输距离远，但其价格偏高，功耗较大，组网能力较差。而本文中将要使用的ZigBee技术则具有低成本、低功耗等特点，同时其在工作模式下，ZigBee传输速率较低，传输数据量很小，从而导致信号收发时间很短，另外当其处于非工作模式时，节点处于休眠模式以节约能源消耗。1.2 智能家居照明系统国内外研究现状1.2.1 智能家居照明系统进展现状智能家居照明系统是近几年开始进展起来的，本质上是隶属于智能楼宇自动化系统中的一个子系统。进入二十一

9、世纪已来，智能化建筑方面的进展可谓是日新月异，在智能化建筑中涉及到有传统的用于通信方面网络系统（包含有线与无线系统），有用于安全方面的智能监控系统，有用于提高工作效率的智能办公与通信自动化系统。智能建筑在这几方面已经有了长足的进展，有关技术也比较成熟。但是作为智能建筑中的智能照明操纵系统方面的进展却相对比较滞后。目前在很多成熟的智能建筑系统，照明方面仍然使用传统的手动操纵照明的方法。出现这一现象要紧是由于智能照明操纵系统在国外的定位太高，关于普通消费者来说只能是海市蜃楼，价格高得难以同意。而在国内往常则是要紧是受传统消费观念的影响，在人们的印象中照明也只是在黑暗中提供充足的光源就能够了，没有必

10、要去花过多的金钱在照明操纵上，正是由于普通民众的这种办法，使得国内一些具有这方面科研能力的院所与企业没有也不愿投入过多的人力与财力进行研究与推广智能照明系统1。现在随着生活水平的提高，人们对生活品质的追求也越来越高，因而对智能照明系统提出了新的要求，现在的智能照明操纵系统大部分是由舞台灯光操纵系统演变而来，但随着智能家居与楼宇自动化的进展，智能照明系统也开始从舞台灯光操纵向各类建筑物照明进展。现在随着无线通信技术与计算机技术的进展，国内外很多的科研机构也开始研究如何将无线通信技术引入智能照明操纵系统中。而ZigBee技术的各类特性，能够很好的满足智能照明系统的要求，成为智能照明操纵系统研究的热

11、点技术。1.2.2 短距离无线通信技术进展现状关于智能照明系统来说使用的主在通信技术就是短距离无线通信技术。现阶段要紧的无线短离距通信技术有ZigBee技术、UWB技术、蓝牙技术、WiFi技术等。UWB不使用传统无线通信技术常用的连续载波，而是通过纳秒级的脉冲来完成数据信号的发送，具有很宽的频谱范围。蓝牙技术的通信距离通常在Iom以内，现阶段蓝牙技术要紧应用在计算机外设，比如蓝牙打印机、蓝牙音箱等。另外目前的智能手机都内置有蓝牙模块，用于短距离之间的数据传输。WiFi也是一种短距离的无线通信技术，要紧用于数据传输量大，可靠性要求较高的场合（如无线局域网）等，但其成本较高、功耗很大。关于ZigB

12、ee来说，其通信速率在10250kbits之间，通信距离在开阔空间难能够达到300m,若是在室内等较封闭的空间也在10100m范围之间，通信效率也比较高。适用于低成本、低功耗的场合。上述的几种无线短距通信技术各有各的特点，因而其应用场合也不完全相同，但它们之间的竞争非常猛烈，一定的时候可能互相进行补充11.3 智能家居照明操纵系统进展方向传统的照明系统只为人们提供必要的照度，智能照明操纵系统的设计要紧是为熟悉决传统照明系统方面的不足。纵观智能照明操纵系统进展，大致可分为三个阶段：照明系统的电子化、照明系统自动化与照明系统智能化工在智能照明系统中用户能够根据需要设置不一致的情景模式，另外还能够通

13、过一些传感器感应周围环境变化，从而实现智能调节，为人们的工作、学习与生活提供更好的环境。就目前的进展来看智能照明操纵进展的要紧趋势要紧在下列几个方面1：1）更加人性化。根据人们的不一致需求来实现智能化调节，目的就是实现人机合一。2）网络化。由于保护方面传统照明比较有局限性，因此网络化能及时监测到各类信息并及时反馈方便人们的使用。3）可扩展性。智能照明系统因实现可扩展，方便新设备能随意接入网络。4）标准化。智能照明系统的标准化很重要，假如说不一致厂商生产出来的用时不能使用会给人们带来极大地不便。1.4 本课题设计的要紧工作与任务智能家居照明系统是一项实践性很强的课题。需要具有一定的理论基础知识，

14、还要求具有一定的动手实践能力。为了很好的完成本次毕业设计，从毕设的准备到最后的完成要紧做了下列几方面的工作。（1）查阅有关的文献资料，搜集相应的理论基础知识。在此基础上做好理论知识准备。（2）进行了相应的实地考察，理论与现实相结合，分析推断考虑设计的整体框架。（3）深入熟悉了ZigBee技术的特性与通信原理与智能照明的技术要求等。（4）在有关理论基础完备的情况下设计了基于ZigBee的智能家居照明系统（5）4）最后进行仿真与调试，完成课题设计。1.5论文结构安排论文第一部分为“绪论”，该部分首先说本课题的研究背景做了较为全面的阐述，随后就智能照明操纵系统的国内外的研究现状过行了系统的分析。论文

15、第二部分为“智能照明操纵系统支撑技术一一Zigbee技术”，该部分要紧对Zigbee技术进行了具体的说明。论文的第三部分为“系统的硬件设计与实现”，该部分要紧介绍智能照明操纵技术中的硬件部分的设计。论文第四部分为“系统的软件设计实现”，该部分就系统的结构，功能与相对应的程序的设计与实现分别进行关键技术说明分析。第五部分为“结论”，该部分用于描述本课题的实施结论并给出了进一步的展望。第二章智能家居照明操纵系统支撑技术zigbee技术2.1ZigBee概述ZigBee技术一种应用于传输距离短、速率低的电子设备间的无线通信技术。是基于IEEE802.15.4标准的低功耗局域网协议。Zigbee协议栈由子层构成，每一层为其上层提供服务：假如是一个数据实体就提供数据传输服务；假如是一个管理实体就提供管理、