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1、本科毕业设计（论文）题 目 基于物联网技术的室内LED照明控制系统 姓 名 专 业 学 号 指导教师 二O一五年六月目 录中文摘要I英文摘要II前言III1 智能照明系统关键技术分析11.1 物联网技术简介11.2 照明系统现状分析21.3 物联网下的智能照明22 总体方案设计52.1 系统的需求分析52.2 系统架构设计52.3 通信协议设计62.3.1协议数据帧格式62.3.2控制协议的具体实现73 硬件设计83.1 电源模块83.2 单片机最小系统103.3 WIFI模块103.3.1 ESP8266模块电路设计103.3.2 ESP8266模块特性113.3.3 ESP8266模块功耗
2、113.4 按键输入模块电路的设计123.5 RGB 灯驱动电路设计123.5.1 WS2811主要特点133.5.2 WS2811概述133.5.3 WS2811管脚说明144 wifi模块使用164.1 工作模式164.2 AT指令集164.2.1 基础AT指令174.2.2 WiFi功能AT指令174.3.3 TCP/IP工具箱 AT指令195 软件设计265.1 软件总流程图265.2 RGB灯驱动程序编写275.3 WIFI驱动编写315.4 数据帧处理机制32总 结40致谢42参考文献43附录一 原理图44附录二 实物图45附录三 手机客户端操作界面截图46基于物联网技术的室内LE
3、D照明控制系统摘 要WIFI是短距离、低成本无线通讯技术之一。它可以用于替代移动设备之间的通讯电缆，从而形成个人无线网络。它不仅使计算机和通信的融合成为可能，而且随着它的不断进步，还可以把家电、娱乐电子产品与计算机、通信系统的终端融为一体，使人们在家里、办公室或者公共场所就能实现统一的操作和控制，为办公室的自动化和家庭通信的实施创造了良好的条件。随着电子科学技术的迅速发展，特别是随着大规模集成电路的出现，给人类生活带来了根本性的改变。尤其是单片机技术的开发应用发展，现在产品几乎已经走进了千家万户。基于WIFI的手机控制多彩台灯设计正是响应当前无线控制发展浪潮设计的作品，其中涉及的WIFI无线通
4、讯技术就是WIFI的典型应用，它的开发为后期研究奠定了基础。本文从通过手机WIFI进行PWM控制的角度来进行设计的。本文介绍了一个WIFI控制的PWM调光RGB灯的系统结构及工作原理。具体阐述了PWM控制下的三基色混光原理；及利用先进WIFI技术控制下的工作原理，从而确定整个设计的方案和调试步骤。关键词： WIFI；三基色混光；PWM控制；TCP/IP THINGS TECHNOLOGY INDOOR LEDLIGHTING CONTROL SYSTEM AbstractWIFI is a short distance, one low-cost wireless communication
5、technology. It can be used to replace the communication cable between the mobile device, thereby forming a personal wireless network. It not only makes the integration of computers and communications become possible, but as it continues to progress, but also integrated terminal appliances, entertain
6、ment electronics and computers, communication systems, right, so that people in the home, office or public place can be achieved unified operation and control for the implementation of office automation and home communications has created good conditions. With the rapid development of electronic sci
7、ence and technology, especially with the large-scale integrated circuits, to human life brought fundamental change. Especially the development and application of SCM technology development, product now almost into the household. Control Based WIFI phone colorful lamp design is responsive to current
8、wave of development of wireless control design work, which involved a typical application WIFI wireless communication technology is WIFI, which developed the foundation for the later study.In this paper, by phone WIFI PWM control angle for design. This article describes the system structure and work
9、ing principle of a WIFI control PWM dimming RGB lights. Specifically addressed the three primary colors mixed light under PWM control principle; and the use of advanced WIFI technology works under control in order to determine the overall design of the program and debug procedures.Key words: WIFI; t
10、ricolor mixed light; PWM control; TCP / IP前言使用智能照明控制系统相比传统的照明控制具有很大的优越性。首先，它具有良好的节能效果。智能照明控制系统能够借助各种不同的用户根据自身喜好预先设置的控制方式和控制元件，对不同时间、不同环境的光照度和范围进行精确设置和合理管理，这样在保证使用的前提下实现节能。这种自动调节的方式，能够充分利用室外的自然采光，只有必需时才把灯点亮或点到要求的亮度，它和自然光配合共同照明，利用最少的能源保证所要求的照度水平，节电效果很明显，一般可达到30%以上。智能照明控制系统的另一大功效是改善工作环境，提高工作效率。良好的工作环境是
11、提高工作效率的一个必要条件，这也能间接的带来巨大的经济效益。良好的设计灯具布局，合理地选用光源灯具，营造舒适的照明环境，配合优良的照明控制系统，都能很好的提高照明质量。智能照明控制系统用调光模块控制面板代替传统的开关控制灯具，可以将灯具的开关和照度预先设置为不同的模式，用户可以简单的通过界面来选择最适合的照明模式，不仅更加舒适，还能有效地控制各房间内整体的照度值，从而提高照度均匀性。智能照明控制系统还实现了多种照明效果。多种照明控制方式，可以使同一建筑空间具备多种照明效果，以适应不同的需求。现代建筑物中，照明不仅单纯地为满足人们视觉上的明暗需求，更应具备多种的控制方案，使建筑物功能更加多样化，
12、也能给人丰富的视觉效果和美感。1 智能照明系统关键技术分析物联网是当下一种新的思维方式，物联网的发展将带来更多新的业务和应用。物联网并没有很多全新的技术，应用创新与用户体验才是物联网发展的核心。在物联网发展的同时，另一个和物联网看似毫无关系的方面也在和物联网越来越有关，那就是智能照明系统。智能照明不仅仅是一种简单的照明控制课题，它在带来舒适性的同时也能大量的节约能源，传统的智能照明技术已经能够很大幅度的节能，但是它的各部分控制仍然是割裂开的。如果能将物联网和智能照明结合，将更大程度的提高智能照明的节能效果和照明的智能度与舒适度。本文基于目前对于物联网和智能照明的各项研究，分析了二者结合的基本情
13、况和发展前景，并对于其中的一些关键技术和功能进行了简单的概述。1.1 物联网技术简介物联网被定义为：射频识别（RFID），红外传感器，全球定位系统，激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，以连接到因特网的任何物品，是信息交换和通讯，以实现智能化识别，定位，跟踪，网络的监控和管理。物联网概念提出于1999年含义就是“物物相连的互联网”。这有两层意思：第一，核心和基础的东西仍然是互联网，是基于互联网扩展网络和扩展;第二，其用户端延伸和扩展到了任何物品与物品之间，进行信息交换和通讯。下图1.1所示为物联网拓扑图。图1.1 物联网拓扑图就其本身来说，物联网代表了下一代信息发展技术，但是就它的某些应用领
14、域和应用方式来说，中国公众也不算太生疏。它是对现有信息技术的统一聚合应用和升华，物联网将现代网络技术、感知技术、人工智能和自动化技术结合起来，进行一定的集成并应用到了更广阔的范围，实现了人与物、物与物之间的对话，创造出了一个更加智慧的世界。物联网技术与信息技术有着千丝万缕的联系，它们在各个层次和方面都有着不可或缺的关系，物联网具有很强的系统性和集成性，也有着广阔的创新和发展前景，因此物联网又被称作信息技术的第三次革命性创新。1.2 照明系统现状分析由于当今世界能源的紧缺，节约能源成为了目前各用能领域的趋势。而现代建筑物的能耗相当大，跟据有关统计资料，建筑的能耗占整个国家能耗总量的30%，建筑物
15、的能耗通常体现在建筑设备的能耗上。由于建筑布局的原因，许多建筑在白天也需要进行人工照明, 照明用电已成为建筑的主要能耗之一。根据能耗分析表明，建筑照明能耗占基本能耗的12%以上。建筑照明因而成为节能的重要环节。另外照明负荷占大楼冷负荷的16%，降低照明的功耗和从而降低照明系统的发热量也十分重要。因此，照明系统的节能改造显得特别的重要。随着目前灯具科技的发展，LED灯具逐渐成为节能的主力军。LED灯具被称为第四代照明灯具，光源具有节能、环保、寿命长、体积小等优点，随着LED 发光效率的不断提高，以及价格逐步下降，LED 光源在通用照明方面具有很大的优势。LED光源最大的特点就是同等照度条件下的功率比传统灯具低很多，因此，采用LED灯具能够很大程度的节能。节能除了设备上的更新，控制系统的优化也能起到很大的作用。因此，除了将原先老式的照明灯具改造为新的高效灯具，还可以通过更加智能的照明控制，帮助建筑节能和实现更好的控制。1.3 物联网下的智能照明显然，独立的照明控制已经发展的很成熟，但是很多时候使用者无法准确的根据情况设置参数。而且外界情况多变，仅仅靠非专业的使用者来控制无法达到最佳的效果。而且，任何的控制几乎都要在现场进行。在物联网环境下
