基于ZigBee技术的煤炭码头转接塔自动照明研究与设计
发布时间：2022-12-25 17:48
随着科技的发展和社会的进步,传统的照明方案已经不适合秦皇岛港煤四期煤炭运输码头转接塔的工况,急需设计出一种自动化、节能化的新型照明系统来满足生产需要。本文以实际应用项目为背景,在分析了煤炭运输码头转接塔照明实际技术需求的基础上,提出了适合转接塔实际工作情况的照明的原则,结合最新的NIOS控制器和ZigBee无线网络技术,设计出一套符合实际需要的无线自动照明系统。首先分析了煤炭运输码头照明的现状及存在的问题,现有的自动照明监控技术以及煤四期码头现场转接塔照明系统的技术需求。根据现场需求分析,选定了ZigBee作为本系统的短距离无线通信技术。设计了无线照明系统的通信系统构架,采用基于硬件控制器NIOS II嵌入式处理器的ZigBee无线控制网络的协议标准、体系以及拓扑结构,对于网络的架构和各个层次功能进行详细实现。其次根据现场需求调研,本文还建立了整体设计原则和系统结构,设定了系统控制方法,同时对NIOS II处理器进行功能设定,组建了ZigBee控制网络,设计控制终端,完成通信搭建。对NIOS II处理器相关软硬件进行设计,搭建工作电路,编写相关程序。对控制网络的硬件进行电路设计,并编写...
【文章页数】：76 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 课题的背景
1.2 码头转接塔照明现状与发展趋势
1.3 照明系统技术需求分析
1.3.1 照明灯具的选型
1.3.2 控制方式的选择
1.4 短距离无线通信技术研究现状
1.5 论文结构安排
第2章 ZigBee无线网络相关技术知识
2.1 ZigBee无线网络协议标准
2.1.1 ZigBee协议
2.1.2 ZigBee协议体系结构
2.2 ZigBee网络拓扑结构
2.2.1 ZigBee网络设备组成
2.2.2 ZigBee网络拓扑结构
2.3 Z-Stack协议介绍
2.3.1 物理层
2.3.2 媒体介质访问层
2.3.3 网络层
2.3.4 应用层
2.4 本章小结
第3章 转接塔自动照明系统设计
3.1 整体设计原则
3.1.1 照明控制需求
3.1.2 设计原则
3.2 NIOSⅡ嵌入式处理器
3.3 系统整体结构
3.4 系统控制方法
3.4.1 光照度调整的自动设计
3.4.2 单灯具亮度的控制方式
3.5 NIOSⅡ处理器相关设计
3.5.1 功能描述
3.5.2 程序结构
3.6 ZigBee网络
3.6.1 ZigBee网络设计
3.6.2 ZigBee区域功能设计
3.7 控制终端设计
3.7.1 功能描述
3.7.2 程序流程
3.8 NIOS通信格式
3.8.1 数据交互方式
3.8.2 通信字的格式
3.9 本章小结
第4章 基于NIOS处理器的转接塔自动照明控制
4.1 系统总体结构
4.1.1 基于FPGA的硬件设计
4.1.2 软件设计
4.2 系统外部硬件设计
4.2.1 系统硬件结构
4.2.2 主处理器模块
4.2.3 FPGA外围接口
4.2.4 存储器模块的设计
4.2.5 网口接口模块
4.2.6 LCD显示屏驱动
4.3 系统内部逻辑硬件系统搭建
4.3.1 片上系统硬件搭建
4.3.2 网络接口模块控制器
4.4 系统软件工作流程和各功能的软件实现
4.4.1 NIOS程序流程图
4.4.2 NIOS与区域处理器接口程序设计
4.5 本章小结
第5章 ZigBee无线网络的设计和控制终端的实现
5.1 ZigBee无线网络的组成
5.1.1 原理图设计
5.1.2 数字量转模拟输出
5.1.3 ZigBee天线选择
5.2 ZigBee部分的软件设计
5.2.1 ZigBee协调器软件工作流程图
5.2.2 终端单灯节点流程图
5.2.3 ZigBee路由器节点流程图
5.2.4 编程环境
5.3 基于UCGUI的界面设计
5.3.1 基于NIOS II液晶显示设计——UCGUI移植和程序设计开发
5.3.2 转接塔自动照明界面设计
5.3.4 自动照明界面设计
5.4 本章小结
结论
参考文献
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]中国无线通信技术的发展及应用[J]. 郑建芳. 现代营销(下旬刊). 2016(05)
[2]基于ZigBee协议栈的Mesh网络分析[J]. 王长荀. 信息通信. 2015(10)
[3]无线技术在PLC通讯中的应用[J]. 许德浩,孙颖. 仪器仪表用户. 2015(04)
[4]环保节能光源性能综合评价及选用[J]. 王秋香. 佛山科学技术学院学报(自然科学版). 2015(04)
[5]浅析LED灯具新型智能调光技术[J]. 黄荣丰. 演艺科技. 2015(01)
[6]基于无线网络控制系统的无线网络协议比较和分析[J]. 邓睿. 现代计算机(专业版). 2013(35)
[7]LED照明技术在飞机照明系统的应用[J]. 范海鹏,李家旭. 电子制作. 2013(21)
[8]Zigbee无线通信技术在水文雨量点布控方面的应用研究[J]. 辛光,周鹏. 东北水利水电. 2012(12)
[9]谈电光转换技术[J]. 胡佑军,潘新元. 黑龙江科技信息. 2012(20)
[10]浅析我国有线通信技术的现状及发展趋势[J]. 包霞. 信息通信. 2012(02)
硕士论文
[1]基于ZigBee技术的无线路由抄表研究及应用[D]. 赵天.南京邮电大学 2016
[2]基于无线网络的智能照明系统的研究与实现[D]. 谢波林.江西师范大学 2015
[3]基于嵌入式的BACnet/ZigBee互联网络的设计与实现[D]. 徐松松.南京邮电大学 2015
[4]基于ZigBee技术的无缝钢轨爬行监测系统研究与设计[D]. 王超.中南大学 2014
[5]面向环境友好的节能灯优化设计研究[D]. 陈世杰.合肥工业大学 2013
[6]基于ZigBee的温度监测系统开发[D]. 曹越.西安电子科技大学 2013
[7]ZigBee路由实现与通信性能测试研究[D]. 曾小虎.广东工业大学 2012
[8]基于ZigBee的城市照明监控系统的研制[D]. 何赛.苏州大学 2012
[9]基于ZigBee技术的无线水文监测应用研究[D]. 张云飞.内蒙古科技大学 2011
[10]有源纹波补偿降压型LED驱动电源[D]. 王官涛.重庆大学 2011
本文编号：3727073
【文章页数】：76 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 课题的背景
1.2 码头转接塔照明现状与发展趋势
1.3 照明系统技术需求分析
1.3.1 照明灯具的选型
1.3.2 控制方式的选择
1.4 短距离无线通信技术研究现状
1.5 论文结构安排
第2章 ZigBee无线网络相关技术知识
2.1 ZigBee无线网络协议标准
2.1.1 ZigBee协议
2.1.2 ZigBee协议体系结构
2.2 ZigBee网络拓扑结构
2.2.1 ZigBee网络设备组成
2.2.2 ZigBee网络拓扑结构
2.3 Z-Stack协议介绍
2.3.1 物理层
2.3.2 媒体介质访问层
2.3.3 网络层
2.3.4 应用层
2.4 本章小结
第3章 转接塔自动照明系统设计
3.1 整体设计原则
3.1.1 照明控制需求
3.1.2 设计原则
3.2 NIOSⅡ嵌入式处理器
3.3 系统整体结构
3.4 系统控制方法
3.4.1 光照度调整的自动设计
3.4.2 单灯具亮度的控制方式
3.5 NIOSⅡ处理器相关设计
3.5.1 功能描述
3.5.2 程序结构
3.6 ZigBee网络
3.6.1 ZigBee网络设计
3.6.2 ZigBee区域功能设计
3.7 控制终端设计
3.7.1 功能描述
3.7.2 程序流程
3.8 NIOS通信格式
3.8.1 数据交互方式
3.8.2 通信字的格式
3.9 本章小结
第4章 基于NIOS处理器的转接塔自动照明控制
4.1 系统总体结构
4.1.1 基于FPGA的硬件设计
4.1.2 软件设计
4.2 系统外部硬件设计
4.2.1 系统硬件结构
4.2.2 主处理器模块
4.2.3 FPGA外围接口
4.2.4 存储器模块的设计
4.2.5 网口接口模块
4.2.6 LCD显示屏驱动
4.3 系统内部逻辑硬件系统搭建
4.3.1 片上系统硬件搭建
4.3.2 网络接口模块控制器
4.4 系统软件工作流程和各功能的软件实现
4.4.1 NIOS程序流程图
4.4.2 NIOS与区域处理器接口程序设计
4.5 本章小结
第5章 ZigBee无线网络的设计和控制终端的实现
5.1 ZigBee无线网络的组成
5.1.1 原理图设计
5.1.2 数字量转模拟输出
5.1.3 ZigBee天线选择
5.2 ZigBee部分的软件设计
5.2.1 ZigBee协调器软件工作流程图
5.2.2 终端单灯节点流程图
5.2.3 ZigBee路由器节点流程图
5.2.4 编程环境
5.3 基于UCGUI的界面设计
5.3.1 基于NIOS II液晶显示设计——UCGUI移植和程序设计开发
5.3.2 转接塔自动照明界面设计
5.3.4 自动照明界面设计
5.4 本章小结
结论
参考文献
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]中国无线通信技术的发展及应用[J]. 郑建芳. 现代营销(下旬刊). 2016(05)
[2]基于ZigBee协议栈的Mesh网络分析[J]. 王长荀. 信息通信. 2015(10)
[3]无线技术在PLC通讯中的应用[J]. 许德浩,孙颖. 仪器仪表用户. 2015(04)
[4]环保节能光源性能综合评价及选用[J]. 王秋香. 佛山科学技术学院学报(自然科学版). 2015(04)
[5]浅析LED灯具新型智能调光技术[J]. 黄荣丰. 演艺科技. 2015(01)
[6]基于无线网络控制系统的无线网络协议比较和分析[J]. 邓睿. 现代计算机(专业版). 2013(35)
[7]LED照明技术在飞机照明系统的应用[J]. 范海鹏,李家旭. 电子制作. 2013(21)
[8]Zigbee无线通信技术在水文雨量点布控方面的应用研究[J]. 辛光,周鹏. 东北水利水电. 2012(12)
[9]谈电光转换技术[J]. 胡佑军,潘新元. 黑龙江科技信息. 2012(20)
[10]浅析我国有线通信技术的现状及发展趋势[J]. 包霞. 信息通信. 2012(02)
硕士论文
[1]基于ZigBee技术的无线路由抄表研究及应用[D]. 赵天.南京邮电大学 2016
[2]基于无线网络的智能照明系统的研究与实现[D]. 谢波林.江西师范大学 2015
[3]基于嵌入式的BACnet/ZigBee互联网络的设计与实现[D]. 徐松松.南京邮电大学 2015
[4]基于ZigBee技术的无缝钢轨爬行监测系统研究与设计[D]. 王超.中南大学 2014
[5]面向环境友好的节能灯优化设计研究[D]. 陈世杰.合肥工业大学 2013
[6]基于ZigBee的温度监测系统开发[D]. 曹越.西安电子科技大学 2013
[7]ZigBee路由实现与通信性能测试研究[D]. 曾小虎.广东工业大学 2012
[8]基于ZigBee的城市照明监控系统的研制[D]. 何赛.苏州大学 2012
[9]基于ZigBee技术的无线水文监测应用研究[D]. 张云飞.内蒙古科技大学 2011
[10]有源纹波补偿降压型LED驱动电源[D]. 王官涛.重庆大学 2011
本文编号：3727073
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/daoluqiaoliang/3727073.html
