智能家居照明控制系统设计11

本科毕业论文（设计）题目智能家居照明控制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（01）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二〇一六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,并且电子的发展,通信和计算机网络技术为智能照明控制系统提供了条件，具有广阔的发展前景。本课题中所设计的系统中使用CC2530作为无线网络设备,MSP430F2619微控制器芯片作为处理器，并结合TI公司Z-堆栈协议栈来实现打开和关闭以及控制LED灯泡。本设计在上位机通过节点之间关系的灵活配置进而能达到智能控制。本设计中的电气系统的自组网功能,用户可以通过路由器到路由器节点控制协调器发送信号任何终端设备,终端接收到命令和PWM信号,实现每个灯导致多级调光和场景模式控制功能,具有一定的实用价值。关键词：智能照明系统ZigBee无线网络CC2530AbstractLightingisessentialtoPeople'sDailylife,aspeoplelivingstandardrise,therequirementsofgenerallightinguptodon'tplaythatfollowone'sinclinations,andthedevelopmentofelectronic,communicationandcomputernetworktechnologyprovidesconditionsfortheintelligentlightingcontrolsystem,hasabroaddevelopmentprospects.ThistopicinthedesignofthesystemusedinCC2530aswirelessnetworkequipment,MSP430F2619microcontrollerchipastheprocessor,andconnectingwiththeTIcompanyZ-stackprotocolstacktoachieveopenandcloseandcontrolLEDbulbs.Thisdesignthroughthenodeintheuppermachineoftherelationshipbetweentheflexibleconfigurationwhichcanachieveintelligentcontrol.Electricalsysteminthedesignofthead-hocnetworkfunction,theusercancontrolthecoordinatortosendsignalsthroughtheroutertorouternodesanyterminal,terminalreceivesthecommandandthePWMsignal,realizeeachlamptomultistagedimmingandscenemodecontrolfunction,hasacertainpracticalvalue.Keywords:IntelligentLightSystemZigBeewirelessnetworkCC2530西安思源学院本科毕业论文（设计）目录第一章绪论....................................................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智能家居照明系统发展现状..........................11.2.2短距离无线通信技术发展现状........................21.3智能家居照明控制系统发展方向............................21.4本课题设计的主要工作和任务..............................31.5论文结构安排............................................3第二章智能家居照明控制系统支撑技术——zigbee技术.............52.1ZigBee概述............................................52.2ZigBee网络基础........................................62.2.1网络节点类型.....................................62.2.2网络拓扑形式.....................................72.2.3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............................93.1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.......................................11第四章智能照明系统的硬件设计与实现............................134.1微控制器模块设计.......................................134.1.1MSP430F2619微控制器芯片.........................134.1.2MSP430F2619微控制器外围电路设计.................154.2无线射频模块设计.......................................184.3传感器采集模块设计.....................................194.4光控模块设计...........................................19第五章智能照明控制系统的软件设计.............................215.1系统的结构............................................215.2系统程序流程图.........................................225.2.1网络建立过程.....................................225.2.2路由器程序设计...................................235.3.3终端程序设计.....................................245.3系统的核心程序设计.....................................255.4上位机................................................265.4.1上位机的功能简介................................265.4.2上位机工作流程..................................265.5系统测试...............................................275.5.1系统硬件测试.....................................275.5.3协议栈的测试.....................................275.5.4上位机的测试.....................................27第六章结论...................................................28致谢...........................................................29参考文献.......................................................30西安思源学院本科毕业论文（设计）1第一章绪论1.1本课题研究背景对于繁杂的照明控制系统来说，若采用传统的有线控制方式则价格较高，电缆铺设繁琐，已经逐渐不能完全满足现代都市人们的应用需求了。因而无线通信技术应运而生。无线通信技术的种类有很多，不同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，并且其在工作模式下，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省能源消耗。1.2智能家居照明系统国内外研究现状1.2.1智能家居照明系统发展现状智能家居照明系统是近几年开始发展起来的，本质上是隶属于智能楼宇自动化系统中的一个子系统。进入二十一世纪已来，智能化建筑方面的发展可谓是日新月异，在智能化建筑中涉及到有传统的用于通信方面网络系统（包括有线与无线系统），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和通信自动化系统。智能建筑在这几方面已经有了长足的发展，相关技术也比较成熟。但是作为智能建筑中的智能照明控制系统方面的发展却相对比较滞后。目前在很多成熟的智能建筑系统，照明方面仍然采用传统的手动控制照明的方法。出现这一现象主要是因为智能照明控制系统在国外的定位太高，对于普通消费者来说只能是海市蜃楼，价格高得难以接受。而在国内以前则是主要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可以了，没有必要去花过多的金钱在照明控制上，正是由于普通民众的这种想法，使得国内一些具有这方面科研能力的院所和企业没有也不愿投入过多的人力和财力进行研西安思源学院本科毕业论文（设计）2究和推广智能照明系统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，现在的智能照明控制系统大部分是由舞台灯光控制系统演变而来，但随着智能家居和楼宇自动化的发展，智能照明系统也开始从舞台灯光控制向各种建筑物照明发展。现在随着无线通信技术与计算机技术的发展，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控制系统中。而ZigBee技术的各种特性，能够很好的满足智能照明系统的要求，成为智能照明控制系统研究的热点技术。1.2.2短距离无线通信技术发展现状对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。现阶段主要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不采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一般在10m以内，现阶段蓝牙技术主要应用在计算机外设，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，主要用于数据传输量大，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。对于ZigBee来说，其通信速率在10~250kbit/s之间，通信距离在开阔空间难能够达到300m