基于無線網(wǎng)絡(luò)LED智能照明系統(tǒng)的研究與設(shè)計.pdf

1、照明在人們的生活中不可或缺。隨著生活水平的提高，人們對照明的要求也隨之提高。照明系統(tǒng)主要包括光源和控制系統(tǒng)兩大部分，設(shè)計時不僅要考慮亮度要求，還需考慮節(jié)能環(huán)保、控制簡捷、情景效果等要求。LED光源因其諸多優(yōu)勢成為新一代光源，其應(yīng)用領(lǐng)域廣泛，市場前景廣闊。同時，自動控制技術(shù)、無線傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與照明技術(shù)相融合使得實現(xiàn)智能照明成為可能。因此圍繞 LED智能照明的研究在世界范圍內(nèi)展開。本文結(jié)合無線傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，對基于無線網(wǎng)絡(luò)的LED

2、智能照明系統(tǒng)進(jìn)行研究與設(shè)計。
　　本文首先分析了 LED智能照明系統(tǒng)的功能需求，并提出系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)框架，主要包括無線模塊、網(wǎng)關(guān)模塊、管理系統(tǒng)、數(shù)據(jù)中心四個部分。然后，本文針對系統(tǒng)中的無線模塊和網(wǎng)關(guān)模塊的硬件和軟件進(jìn)行了研究和設(shè)計。系統(tǒng)選擇ZigBee協(xié)議作為無線通信協(xié)議，采用CC2530微控制器芯片以及Z-Stack協(xié)議棧構(gòu)建無線網(wǎng)絡(luò)，通過接入傳感器及LED驅(qū)動器實現(xiàn)對環(huán)境數(shù)據(jù)的采集和LED調(diào)光。選擇RGB三色LED作為光源，終端

3、節(jié)點的微控制器通過輸出PWM信號控制LED驅(qū)動器對LED進(jìn)行調(diào)光。采用Arduino模塊作為網(wǎng)關(guān)，其中ATmega328芯片為微控制器，執(zhí)行數(shù)據(jù)接收和轉(zhuǎn)發(fā)任務(wù)，ENC28J60芯片為以太網(wǎng)收發(fā)芯片，可實現(xiàn)串口數(shù)據(jù)與以太網(wǎng)數(shù)據(jù)之間的轉(zhuǎn)換。系統(tǒng)按照數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)傳輸和數(shù)據(jù)處理三個環(huán)節(jié)設(shè)計各個模塊的任務(wù)流程和模塊間的接口通信。ZigBee無線模塊軟件設(shè)計上，采用Z-Stack協(xié)議棧中的操作系統(tǒng)抽象層 OSAL對事件進(jìn)行輪轉(zhuǎn)查詢，定義協(xié)調(diào)器與終

4、端之間的數(shù)據(jù)幀格式和事件的優(yōu)先級，編寫事件處理函數(shù)、包解析函數(shù)和傳感器采集函數(shù)。網(wǎng)關(guān)模塊軟件設(shè)計利用Arduino開發(fā)板提供的豐富的函數(shù)庫實現(xiàn)，通過調(diào)用庫中相關(guān)的API函數(shù)，實現(xiàn)設(shè)備聯(lián)網(wǎng)和串口/以太網(wǎng)數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換。最后，借助協(xié)議分析軟件和串口助手軟件，分析了網(wǎng)絡(luò)建立和數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪^程，驗證了系統(tǒng)的LED調(diào)光功能。
　　綜上所述，本文通過Arduino網(wǎng)關(guān)和ZigBee網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建了基于無線網(wǎng)絡(luò)的LED智能照明系統(tǒng)，實現(xiàn)了LED基本調(diào)光功能