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1、（物联网）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
2、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 CC2530Abstract Lighting is essential to Peoples Daily life, as people living standard rise, the requirements of general lighti
3、ng up to dont play that follow ones inclinations, and the development of electronic, communication and computer network technology provides conditions for the intelligent lighting control system, has a broad development prospects. This topic in the design of the system used in CC2530 as wireless net
4、work equipment, MSP430F2619 microcontroller chip as the processor, and connecting with the TI company Z - stack protocol stack to achieve open and close and control LED bulbs. This design through the node in the upper machine of the relationship between the flexible configuration which can achieve i
5、ntelligent control. Electrical system in the design of the ad-hoc network function, the user can control the coordinator to send signals through the router to router nodes any terminal, terminal receives the command and the PWM signal, realize each lamp to multistage dimming and scene mode control f
6、unction, has a certain practical value. Keywords: Intelligent Light System ZigBee wireless network CC2530 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4第二章 智能家居照明控制系统支撑技术zigbee技术52.1 ZigBee概述52.2 ZigBee网络基础62.2.1 网络节点类型62.2
7、.2 网络拓扑形式62.2.3 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93.3 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134.1.1 MSP430F2619 微控制器芯片134.1.2 MSP430F2619 微控制器外围电路设计144.2无线射频模块设计174.3传感器采集模块设计184.4 光控模块设计18第五章 智能照明控制系统的软件设计205.1 系统的结构205.2系统程序流程图215.2.1网络建立过程215.2.2路由器程序
8、设计225.3.3终端程序设计225.3系统的核心程序设计235.4 上位机245.4.1 上位机的功能简介245.4.2 上位机工作流程245.5 系统测试255.5.1 系统硬件测试255.5.3 协议栈的测试255.5.4 上位机的测试25第六章 结论27致谢28参考文献29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；WIF
9、I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
10、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究和推广智能照明系统1
11、。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、U
12、WB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10250kbit/s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
13、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激烈，一定的时候可能互相进行补充1。1.3智能家居照明控制系统发展方向传统的照明系统只为人们提供必要的照度，智能照明控制系统的设计主要是为了解决传统照明系统方面的不足。纵观智能照明控制系统发展，大致可分为三个阶段：照明系统的电子化、照明系统自动化和照明系统智能化2。在智能照明系统中用户可以根据需要设置不同的情景模式，另外还可以通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、学习和生活提供更好的环境。就目前的发展来看智能照明控制发展的主要趋势主要在以下几个方面1：1)
14、 更加人性化。根据人们的不同需求来实现智能化调节，目的就是实现人机合一。2) 网络化。由于维护方面传统照明比较有局限性，所以网络化能及时监测到各种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，如果说不同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本课题设计的主要工作和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，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主要做了以下几方面的工作。（1）查阅相关的文献资料，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，分析判断考虑设计的整体框架。（3） 深入了解了ZigBee技术的特性和通信原理以及智能照明的技术要求等。（4）在相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详细的阐述，随后就智能照明控制系统的国内外的研究现状过行了系统的分析。论文第二部分为“智能照明控制系统支撑技术Zigbee技术”，该部分主要对Zigbee技术进行了具体的说明。论文的第三部分
