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1、电气自动化智能电网专业毕业设计论文电气自动化智能电网专业毕业设计论文题目名称：智能家居客厅调光灯设计与实践第一章绪论1 智能家居系统的概念介绍智能家居是人们的一种居住环境，其以住宅为平台安装有智能家居系统，实现家庭生活更加安全，节能，智能，便利和舒适。以住宅为平台，利用综合布线技术、网络通信技术、智能家居-系统设计方案安全防范技术、自动控制技术、音视频技术将家居生活有关的设施集成，构建高效的住宅设施与家庭日程事务的管理系统，提升家居安全性、便利性、舒适性、艺术性，并实现环保节能的居住环境。又称智能住宅，在国外常用 SartHe 表示12 智能家居系统的便利性智能家居最基本的目标是为人们提供一个
2、舒适、安全、方便和高效的生活环境。对智能家居产品来说，最重要的是以实用为核心，摒弃掉那些华而不实，只能充作摆设的功能，产品以实用性、易用性和人性化为主。我们认为在设计智能家居系统时，应根据用户对智能家居功能的需求，整合以下最实用最基本的家居控制功能：包括智能家电控制、智能灯光控制、电动窗帘控制、防盗报警、门禁对讲、煤气泄露等，同时还可以拓展诸如三表抄送、视频点播等服务增值功能。对很多个性化智能家居的控制方式很丰富多样，比如：本地控制、遥控控制、集中控制、手机远程控制、感应控制、网络控制、定时控制等等，其本意是让人们摆脱繁琐的事务，提高效率，如果操作过程和程序设置过于繁琐，容易让用户产生排斥心理
3、。所以在对智能家居的设计时一定要充分考虑到用户体验，注重操作的便利化和直观性，最好能采用图形图像化的控制界面，让操作所见即所得。13 智能家居的意义智能家居本身是一个涵盖面很广泛的概念，我所研究的题具体集中在智能家居中智能照明这部分。其它部分比如网络接入、家电控制的工作由于知识面原因暂不涉及。照明总线虽然只是智能家居的子系统，但在节约用电中却占据着重要地位，相较于其它价格昂贵的智能家电产品，智能照明系统符合我国国情，并且有着更容易进入市场的价格优势和节约用电的推广意义。与传统的照明系统相比，智能照明系统还具有操作安全（一般采用 24V 低压而非 220V 高压） 、安装简单、维护方便、功能丰富
4、（可实现灯光的任意组合） 、可扩展性好（使用软设置） 、便于系统集成（配有通讯单元）等优点。 。DALI 支持单个荧光灯的调光控制和自设定场景的调光控制、对每种调光控制都提供了自动和手动两种调光方式，操作简单，应用广泛。第二章智能家居系统设计内容21QS-IHE-II 系统介绍QS-iHe-II 智能电子产品系统为一套标准两室两厅智能家居电子产品实施项目的配置，包含了七大家庭控制中心（门庭控制中心、客厅控制中心、厨房餐厅控制中心、卫生间过道控制中心、主卧室控制中心、次卧室控制中心、阳台控制中心） ；以及一套智能家居管理软。七大家庭控制中心通过以太网与家庭信息互联处理中心联系，达到家庭安全防护系
5、统、网络服务系统和家庭自动化系统组成的家庭综合服务与管理集成系统的目的，从而实现全面的安全防护、便利的通讯网络以及舒适的居住环境的家庭住宅。网络拓扑图如下图所示。211QS-IHE-II 客厅系统控制客厅控制中心包含智能家居控制器、RS48 扩展模块、触摸屏、带云台的高清网络摄像头、多功能面板、智能调光开关、智能光强及温湿度计、智能插座、空调、电视机、红外多功能转发器、烟火灾探测器及红外探测器。触摸屏通过 48 与智能家居控制器通讯，可实现遥控、遥信、遥调及情景模式的设定；智能调光开关调节白炽灯的亮度、也可通过 48 总线与智能家居控制器通讯，通过情景模式智能调节白炽灯的亮度；高清摄像头、烟火
6、灾探测器、红外探测器配合组成安防系统；智能光强及温湿度计显示采集客厅温湿度及光照度，并通过 48 总线传递给智能家居控制器；智能插座控制和采集电视机、空调的电源和电量信息，可合理分配用电负荷；智能红外多功能转发器可学习、存贮、接收和转发电视机、空调的遥控器红外信号。客厅控制系统示意图：212QS-IHE-II 各智能产品介绍（1）HE-ST32 智能家居控制器（2）HE-RS48RS48 扩展模块（3）HE-ADAD 转换模块（4）HE-SET 智能插座模块（）HE-LIGHT 多功能面板（6）HE-ETER智能电度表（7）HE-ADIER 交流调光灯（8）HE-INFRARED 红外转发器（
7、9）HE-T窗帘窗户模块（10）HE-TEP光强温湿度计（11）HE-INFR热释电模块第三章 P 调光系统的选择与应用31P 调光背景简介随着 LED 背光的节能、环保、高性能等优势的凸显，LD 屏的背光逐渐从 FL 向 LED 切换，目前公司的液晶屏也逐渐从 FL 背光得型号向 LED 背光的型号切换。两种背光的模式最大的不同在于驱动方式，FL 背光的屏的背光驱动需要逆变器提供高压，而 LED 背光的驱动方式相对简单，只需要恒定的低压直流电源即可。但是无论是逆变器也好，还是 LED 背光驱动电路也好，都会用到一种 P 调光技术，对背光的亮度大小进行调节。这里汇总学习一下 P 调节的原理。脉
8、宽调制是利用微处理器的数字输出来对模拟电路进行控制的一种非常有效的技术，广泛应用在从测量、通信到功率控制与变换及 LED 照明等许多领域中。通过以数字方式控制模拟电路，可以大幅度降低系统的成本和功耗。此外，许多微控制器和 DSP 已经在芯片上包含了 P 控制器，这使数字控制的实现变得更加容易了。简而言之，P 是一种对模拟信号电平进行数字编码的方法。通过高分辨率计数器的使用，方波的占空比被调制用来对一个具体模拟信号的电平进行编码。P 信号仍然是数字的，因为在给定的任何时刻，满幅值的直流供电要么完全有，要么完全无。电压或电流源是以一种通或断的重复脉冲序列被加到模拟负载上去的。通的时候即是直流供电被
9、加到负载上的时候，断的时候即是供电被断开的时候。只要带宽足够，任何模拟值都可以使用 P 进行编码。311P 调光比概念占空比，是英文“Pulseidthdulatin”的缩写，简称脉宽调制，是利用微处处理的数字输出来对模拟技术进行控制的一种非常有效的技术，广泛应用在从测量、通信到功率控制与变换的许多领域中（2）单片机中的 P 指的是此单片机有部分 I/口具有输出 P 信号的功能。比如说部分单片机的 I/口可以输出时钟信号，时钟信号的脉宽和占空皮可调，可以根据实际需要调整寄存器位来设定。（3）基本思想就是利用单片机具有的 P 端口，在不改变 P 方波周期的前提下，通过软的方法调整单片机的 P 控
10、制寄存器来调整 P 的占空比，从而控制充电电流。以此来调整亮度（4）P 调光：脉宽调制是利用微处理器的数字输出来对模拟电路进行控制的一种非常有效的技术，广泛应用在从测量、通信到功率控制与变换及 LED 照明等许多领域中。通过以数字方式控制模拟电路，可以大幅度降低系统的成本和功耗P 调光原理图322 调光信号数字/模拟转换电路从微控制器输出的调光值，需要先转换为以 V 为基准电压的，26 等级的电压信号，才能用于对灯具的调光操作，使用 D/A 转换器解决这个问题。D/A 转换器可以直接和微控制器的 I/输出端口连接，它把从微控制器来的数字量 B 转换为某一基准的模拟量，以实现对被控器的操作。D/
11、A 转换器的输出模拟量能随输入数字量正比变换，输出模拟量 Vut 能直接反映数字量 B 的大小，满足式（-10）关系：式（-11）中，VR 为常量，由参考电压 VREF 决定；B为数字量，常为一个二进制数。数字量 B 的位数通常为 8 位和 12 位等，由具体 D/A 转换芯片型号决定。B 为 n 位时的通式为-11，其中 bn-1 为 B 的最高位，b0为它的最低位。D/A 转换器的原理为按权展开，然后相加。它把输入数字量中每位都按其权值分别转换为模拟量，并通过运算放大器求和相加，其内部具有“求和网络”以实现按权值分别进行 D/A 转换。323P 脉冲比较输出电路的分析P 脉冲比较输出电路的
12、作用是将以不同电压幅值表示的调光信号转换为幅值相同但是持续时间和占空比不同的脉冲信号，这种脉冲信号可直接用于卤素灯调光，也可以通过电子镇流器对荧光灯进行调光。系统使用了 P 比较输出芯片 SG324，SG324 是一种通用型 P控制芯片，用于电机控制与开关电源。SG324 的内部结构如图 9 示，包括电压基准源 VREF，误差放大器 EA，可外设频率的振荡器 S，脉冲调制比较器，触发器，两个输出晶体管VA 和 AB、 ，限流比较器 L 和输出关断电路等。它采用 16 引脚标准 DIP 封装。输入电压 VIN 为 8-40V，电流小于 10A。在电容 T 上产生的锯齿波信号与误差放大器输出的误差
13、信号经过 P 比较器比较，产生脉宽调制信号。SG324 有两种输出方式：一种是单端 P 输出方式，VA 和 AB 并联，输出频率与振荡器频率相同，占空比变化范围为 0%一 90%；另一种是推挽输出方式，VA 和 AB 轮流导通，输出脉冲频率为u/2，占空比变化范围为 0%-4%。图 14 中 D/A 转换后幅值随调光值变化的电压信号被加在图 1 中误差比较器的 IN+端。图 1 中运算比较器 L324 的3 端与卤素灯和电阻串联，可以检测流过卤素灯的电流（l67A） ，因此在 L324 的 1 端输出 V 的电压信号，加载在图 1 中 IN-端。误差比较器对这两个电平值进行比较，通过振荡器和逻
14、辑电路在图 1 的 12 和 13 脚输出 P 调光脉冲。经过驱动电路对卤素灯或者经镇流器对荧光灯进行调光。SG324 的振荡器频率由 6 脚外接定时电阻 RT 和 7 脚外接定时 T 电容决定。满足式（-13）：F=120/（RT*T）式（-13）图 14SG324 的内部结构图图 1P 比较输出电路第四章调光灯硬模块41 调光原理构造411 调光灯电源部分构造电源部分使用交流 220V 供电，其作为调光灯调光供电输出，同时经过变压、整流、稳压、滤波后给数字逻辑电路供电：（1）交流 220V 经过兵字变压器 T2-02 变压得到交流9V；（2）使用整流桥 DB207 进行整流（3）经稳压芯片
15、 L276-V 稳压，并经电容滤波得到直流+V（4）经稳压芯片 AS1117-33V 稳压，并经电容滤波得到直流+33V（）使用 L 滤波，实现 ST32 芯片数字供电和模拟供电的隔离电源图：412 微处理器部分微处理器使用的是 ST32F103VE 芯片，其作为交流调光灯调光控制中心，主要是对脉冲编码电位器的输入识别，调整 P 占空比输出，同时经过 RS48 与其他设备进行通信。ST32F103VE 有以下特点：（1）基于 ARrtex-3 内核；（2）最高工作频率 72Hz（3）片上集成 12B 的 FLASH 存储器低功耗，12 通道 DA 控制器，2 个 12 位的 us 级的 A/D
16、转换器，2 通道 12 位 D/A 转换器，高达 80 个的快速 I/端口，多达 11 个定时器，多达 13 个通信接口；413P 控制输出部分P 控制输出部分，其又可分+1V 稳压和 P 调节两部分；+1V 由交流 220V 半波整流后，经电阻限流，使用 1N4744 稳压得到；从 ST32 核心芯片发来的 P 波，通过光耦 TLP20 进行隔离，控制 SFET 管 IRF840 的通断，DB207 整流桥保证了IRF840 的 2 脚电压高于 3 脚。414 脉冲编码电位器编码输出脉冲编码电位器，作波形如上所示；通过 PA1 脚下降沿中断，稍作延时，判断 PA2 脚的高低电平，即可识别脉冲编码电位器是顺时针旋转还是逆时针旋转；第五章调光软设计应用1ST32 处理器应用11ST32 处理器简单介绍ST32 系列基于专为要求高性能、低成本、低功耗的嵌入式应用专门设计的 ARrtex-3 内核。按性能分成两个不同的系列：ST32F103“增强型”系列和 ST32F101“基本型”系列。增强型系列时钟频率达到 72Hz，是同类产品中性能最高的产品；基本型时钟频率为 36Hz，以 16 位产
