基于Zigbee的智能燈光控制系統(tǒng)設計開題報告

1、福州大學本科生畢業(yè)設計（論文）開題報告姓 名馮祥勛學號010900926專 業(yè)電氣工程與自動化（自動化方向）題 目基于zigbee的智能燈光控制系統(tǒng)設計一、研究背景、概況及意義1.1背景現(xiàn)代社會，商品經(jīng)濟競爭日益激烈，工作節(jié)奏不斷加快。對于全身心投入競爭的人們，家務工作方面必然力不從心，家務管理因此就顯得尤為重要。智能家居系統(tǒng)可以提供智能控制方案，使家庭主人在處理家務方面，既快捷又省力。還提供舒適健康的環(huán)境，可以監(jiān)視室內(nèi)的溫度、濕度，進麗控制空調(diào)機的運行，達到人工模擬大自然的氣息。使人們將來足不出戶就能體驗和享受到身l臨大自然的美好境地。加大了處理緊急情況的力度、增強了住戶無人在家時的安全感，

2、使人們能夠全身心地投入工作，從而提高生活質(zhì)量。一切發(fā)明和創(chuàng)造都是為了人類的生活更加方便和舒適。智能家居的開發(fā)與建設是2l世紀發(fā)展的必然趨勢。由于信息技術的大力普及和應用，極大推動了家居智能化建設的進程，更為家居智能化提供了可靠的技術保障，實施起來更加容易和簡捷。智能家居系統(tǒng)具有安全、方便、高效、快捷、智能化、個性化的獨特魅力，它對于改善現(xiàn)代人類的生活質(zhì)量，創(chuàng)造舒適、安全、便利的生活空間有著非常重要的意義。1.2 國內(nèi)外相關技術發(fā)展現(xiàn)狀自從世界上第一幢智能建筑1984年在美國出現(xiàn)后，美國、加拿大、歐洲、澳大利亞和東南亞等經(jīng)濟比較發(fā)達的國家先后提出了各種智能家居照明方案。在智能家居發(fā)展過程中，美國

3、一直處于領先水平。近來，以美國微軟公司及摩托羅拉公司等為首的一批國際知名企業(yè)，先后躋身于智能家居的研究與開發(fā)中，例如：微軟開發(fā)的“夢幻之家、ibm公司開發(fā)的“家庭主任、摩托羅拉公司開發(fā)的“居所之門”等。3com公司也一直在通過因特網(wǎng)向用戶宣傳智能家居這一概念，并正在研發(fā)家用無線網(wǎng)關等網(wǎng)絡產(chǎn)品。此外intel公司、托馬杜多媒體公司、日本松下電器公司、新加坡科技電子公司、韓國三星公司等知名企業(yè)也正致力于智能家居系統(tǒng)的研發(fā)工作。在國外各大企業(yè)研發(fā)智能家居產(chǎn)品的同時，國內(nèi)廠商也已開始智能家居產(chǎn)品的研發(fā)和生產(chǎn)，特別是一些大型it企業(yè)利用自身在資金與技術方面的優(yōu)勢，在低端產(chǎn)品市場上占據(jù)了相當重要的地位。比

4、如：清華同方ehome事業(yè)部、北京德達創(chuàng)先科技集團、南京普天樓宇智能有限公司、中美科龍公司、上海五艾智能系統(tǒng)有限公司、深圳正星特科技有限公司等都正加緊研發(fā)智能家居系統(tǒng)的相關產(chǎn)品?？傮w來說，國內(nèi)智能家居產(chǎn)品的研發(fā)從上世紀九十年代后期才起步，起步較晚，在整體水平上參差不齊，軟件功能較差，升級能力差，系統(tǒng)也不易維護；而且大都采用了有線通信技術，系統(tǒng)設計、布線成本較高，基于無線通信技術的智能家居系統(tǒng)目前還處于試驗階段。1.3 概況傳統(tǒng)智能照明系統(tǒng)的特點和不足傳統(tǒng)的智能照明系統(tǒng)一般是有線的方式來組建的，如lonworks、cebus、x-10、rs485、canbus、ethernet等。其中x-10是

5、智能型系統(tǒng)中最被廣泛采用之技術，主要是因為價格便宜及部分消費者可自行裝設：而cebus及l(fā)onworks雖然品質(zhì)及性能都較x-10好，但偏高的售價卻造成難以普及，至于lonworks目前主要市場還是在工、商業(yè)界，而且通常需要專業(yè)人員協(xié)助裝設。rs485、canbus用于自動化工業(yè)控制場合，技術發(fā)展已經(jīng)比較成熟。ethernet適合高速數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡標準，用于家庭自動化控制也受到電纜布線的限制口1。一些技術發(fā)展己經(jīng)相對比較成熟，而且在行業(yè)已經(jīng)具有一定的標準性和通用性，但普遍還存在以下缺點：1，基于有線的方案的明顯缺點是布線麻煩，增減設備需要重新布線，而且影響美觀：另一方面系統(tǒng)可擴展性差，系統(tǒng)安裝和

6、維護成本高，移動性能差。2，標準不統(tǒng)一。智能家居內(nèi)部設備的通信和控制沒有一個國際上統(tǒng)一的通信接口標準，家居設備在家庭內(nèi)部的編碼方式隨便混亂。3，對pc的依賴?，F(xiàn)有的智能家居系統(tǒng)中的家電需要依靠家庭內(nèi)部pc。pc必須一天24小時工作，否則家庭內(nèi)部的管理就無法進行，無論是升級和維護都不方便。鑒于此，一種基于zigbee技術的無線模塊+gprs遠程傳輸遠程路燈控制系統(tǒng)很好的解決這些問題。zigbee是基于ieee802.15.4標準的低功耗個域網(wǎng)協(xié)議。根據(jù)這個協(xié)議規(guī)定的技術是一種短距離、低功耗的無線通信技術。這一名稱來源于蜜蜂的八字舞，由于蜜蜂(bee)是靠飛翔和“嗡嗡”(zig)地抖動翅膀的“舞蹈

7、”來與同伴傳遞花粉所在方位信息，也就是說蜜蜂依靠這樣的方式構成了群體中的通信網(wǎng)絡。其特點是近距離、低復雜度、自組織、低功耗、低數(shù)據(jù)速率、低成本。主要適合用于自動控制和遠程控制領域，可以嵌入各種設備。簡而言之，zigbee就是一種便宜的，低功耗的近距離無線組網(wǎng)通訊技術1.4 意義住宅智能照明控制系統(tǒng)的研究不僅為目前國際上前沿研究課題智能照明控制系統(tǒng)研究積累有益的經(jīng)驗，而且還提高了照明光環(huán)境和住宅價值，以及為節(jié)約能源和保護環(huán)境提供了可靠途徑，這也是實現(xiàn)人居環(huán)境可持續(xù)發(fā)展的關鍵技術之一，并且具有極為廣闊的應用前景。具體研究意義如下：1，提高住宅照明光環(huán)境質(zhì)量。在住宅的照明光環(huán)境設計中除充分考慮到視覺

8、作業(yè)，合適的照度，亮度分布，視覺舒適性，眩光控制，顯色性等，還考慮到人體因受到季節(jié)光減少而產(chǎn)生“季節(jié)性情感紊亂”因素和根據(jù)含不同光譜對褪黑素分泌的抑制能力強弱不同，視具體的情況采用不同的光源。2，體現(xiàn)以人為本的照明控制思想，根據(jù)人們的行為模式和住宅光環(huán)境決定照明的控制思想，創(chuàng)造一個個性化，藝術化，舒適，高雅的家庭光環(huán)境。好的照明光環(huán)境使人心情愉快，工作效率提高；而好的照明控制系統(tǒng)不僅能實現(xiàn)好的照明光環(huán)境，而且節(jié)能，維護管理方便，真正實現(xiàn)綠色照明。3，構成智能住宅系統(tǒng)的一部分。智能照明控制系統(tǒng)可以獨立運行，實現(xiàn)對光環(huán)境的合理控制；同時，其具有通信功能以及可擴展性，可把住宅智能照明系統(tǒng)作為住宅的子

9、系統(tǒng)，并與家居自動控制系統(tǒng)，電視，多媒體，探測，警報系統(tǒng)共同構成家庭智能化網(wǎng)絡系統(tǒng)。二、研究主要內(nèi)容在智能照明領域，由于平臺和組網(wǎng)方式的多樣化，導致了智能照明的實現(xiàn)方案也是多樣化的，因此基于國內(nèi)外在網(wǎng)絡家電的研究現(xiàn)狀、成本、性能以及市場等多方面因素的綜合考慮，本課題采用近年逐漸興起的zigbee無線網(wǎng)絡來實現(xiàn)智能照明系統(tǒng)內(nèi)部網(wǎng)絡連接，本文研究的內(nèi)容主要有以下幾方面：1，采用實驗方法進行方案論證，模擬zigbee無線網(wǎng)絡實現(xiàn)智能家居網(wǎng)絡，并且研究了方案的可行性。2，對zigbee無線技術進行深入的研究，并通過分析zigbee技術及智能家居的特點，確定了智能家居內(nèi)部網(wǎng)絡的網(wǎng)絡拓撲，尋址方式，消息類

10、型等特性。3，以51單片機射頻收發(fā)芯片cc2530為核心搭建了一套zigbee網(wǎng)絡硬件平臺，并通過與zigbee協(xié)議棧的接口實現(xiàn)無線智能控制功能，并對zigbee的主要功能進行了測試。然后根據(jù)智能家居的網(wǎng)絡特征對zigbee協(xié)議棧進行了一定的簡化。4，在zigbee網(wǎng)絡平臺的基礎上，完成了無線智能家居系統(tǒng)的設計。把zigbee協(xié)調(diào)器節(jié)點作為家居控制器，實現(xiàn)無線燈光控制。并結合終端設備的各種應用對整個系統(tǒng)進行了測試并給出了結論。三、研究步驟、方法本畢業(yè)設計首先從zigbee功能板總體結構入手，光敏傳感器在系統(tǒng)硬件總體思路清晰下，進而展開對無線光照傳感進行研究。無線智能照明系統(tǒng)的網(wǎng)絡節(jié)點分為協(xié)調(diào)器

11、、路由器和終端節(jié)點三種.協(xié)調(diào)器節(jié)點和所有終端節(jié)點共同構成了zigbee 無線通信網(wǎng)絡。cc2530 在單個芯片上集成了zigbee rf 前端、內(nèi)存和微控制器，為無線通信模塊與燈的集成提供了可能，成為開發(fā)無線照明控制系統(tǒng)的最佳選擇.本無線燈光控制系統(tǒng)由無線終端燈節(jié)點和無線遙控器組成.每個燈節(jié)點和遙控器內(nèi)部都集成了無線收發(fā)的功能模塊.燈節(jié)點由cb 天線模塊，cc2530 模塊，燈驅動電路模塊，燈電路模塊以及傳感器模塊組成.pcb 天線模塊及cc2530 內(nèi)部的無線收發(fā)器負責與其他的節(jié)點進行無線通信.cc2530 模塊負責接收，處理其他節(jié)點發(fā)送過來的數(shù)據(jù)，并且發(fā)送給其他節(jié)點包含自身節(jié)點信息的數(shù)據(jù)，

12、燈驅動模塊負責驅動燈模塊，實現(xiàn)燈的亮滅調(diào)光等功能.傳感器電路由光照檢測電路和熱釋電紅外線傳感器組成，可以采集光照強弱喝室人是否有人等信息，將此信息傳遞給芯片中的微控制器，根據(jù)這些信息通過控制電路對照明設備進行開關操作，從而實現(xiàn)照明控制，以達到節(jié)能的目的.光照檢測電路通過光敏電阻監(jiān)視室內(nèi)光線的變化，當光線亮度超過某一特定值時，控制器將檢測到來自于光敏電阻的輸出信號的變化，并將這種變化告訴協(xié)調(diào)器.協(xié)調(diào)器收到信號后會重復前面的操作完成對電燈的開關動作.從而實現(xiàn)燈光的遠程智能無線控制。實驗方案及可行性分析：項目的主要工作在于單片機程序的設計，以及zigbee和gprs模塊的設計，以及周圍電路的搭設工作

13、。擬通過電腦先進行實驗電路和設計程序的仿真，再逐步完成實驗設備的試制工作。整個流程循序漸進，且項目有具有相關經(jīng)驗的導師和師兄指導，因此具有很好的可行性。四、研究進度計劃2013年01月-2013年02月：針對設計題目進行其相關的文獻和資料檢索，對所有資料進行分類、整理、吸收、消化熟悉zigbee硬件系統(tǒng)，明確各部分功能，確定一個比較完善的設計方案，強化學習51單片機、c+，熟悉iar-ew8051-760a軟件的使用； 2013年03月-2011年04月：熟悉基本實驗程序并進行模塊化設計，單片機程序的設計與編寫不斷實踐單片機編程技術。通過查閱并綜合的相關資料，寫出畢業(yè)設計的開題報告。2013年

14、04月-2013年05月：依據(jù)老師講解相關要點,設計出控制系統(tǒng)的大致方案，對單片機編程調(diào)試及現(xiàn)場情況下的應用調(diào)試工作，發(fā)現(xiàn)問題，解決問題，大致完成畢業(yè)設計任務。2013年05月-2013年06月：對總畢業(yè)設計任務進行總結、整理，完成畢業(yè)設計任務。進行畢業(yè)設計論文的撰寫、排版、打印，提交 。準備畢業(yè)論文的答辯和進行畢業(yè)答辯 。五、參考文獻1 趙德申.建筑電氣照明技術. 機械工業(yè)出版社,2005 2 葉東毅.c語言程序設計教程. 廈門大學出版社,20093 周荷琴.微型計算機原理與接口技術. 中國科學技術大學出版社,20084 李群芳,肖看.單片機原理、接口及應用. 清華大學出版社,20055zi

15、gbee實戰(zhàn)演練 6 施旭燕智能家居自動化技術研究 哈爾濱工程大學碩士論文20027 王建農(nóng). at89c2051單片機與mt8880接口設計. 20058 劉和平plcl8fxxx單片機程序設計及應用 北京航空航天大學出版社.20059 沈紅衛(wèi).基于單片機的智能系統(tǒng)設計與實現(xiàn) 電子工業(yè)出版社.200510 梁森. 自動檢測技術及應用. 機械工業(yè)出版社.200611 georgiy pekhteryev、zafer sahinoglu、philip orlik and ghulam bhatti，imagetransmission over ieee 802154 and zigbee net

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