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1、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舒适、安全、方便和高效的生活环境。对智能家
2、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。所以在对智能家居的设计时一定要充分考虑到
3、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（可实现灯光的任意组合）、可扩展性好（使用软设置）、便
4、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
5、，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
6、，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（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
7、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
8、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
9、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
10、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/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，
11、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，
12、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
13、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
14、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F
15、LASH存储器低功耗，12通道DA控制器，2个12位的us级的A/D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位产品的价格得到比16位产品大幅提升的性能，是16位产品
