基于WiFi的LED照明控制系统的研究与实现
发布时间：2020-10-17 02:53
随着国家节能减排政策的实施与照明技术的发展，LED照明将在十年内取代白炽灯占据市场主导地位。基于各类通信技术和LED驱动控制技术的结合，LED照明控制技术呈现出多样化特征，目前LED驱动控制器的高成本限制了LED照明的发展。本文对基于WiFi的LED照明控制系统进行了研究与设计，重点设计了低成本的WiFi灯控节点，节点采用中端微处理器，在无操作系统的情况下实现了网络通信协议与无线网卡驱动，有效地降低了LED灯控系统的成本。 该系统主要由WiFi灯控节点、WiFi接入点、以及Android灯控系统三部分组成，灯控节点嵌入到LED灯具中，并与Android灯控系统一同接入WiFi接入点实现WiFi组网，通过Android灯控系统的人机交互界面控制节点调灯，以无线方式进行LED远程调光。 WiFi灯控节点是具备WiFi通信功能和局域脉宽调制LED功能的单灯控制节点，硬件设计包括STM32与无线网卡的接口电路、电源电路、天线电路几部分。软件部分包括Android控制部分、网络通信部分、数据处理部分、调光输出部分。在裁剪linux内核的88w8686网卡驱动的基础上编写了适合STM32的网卡驱动，包括下载网卡驱动固件、编写SDIO接口驱动、编写硬件接口层驱动，使能Marvell88W8686网卡芯片，使节点具备802.11无线通信功能；移植轻量级网络通信协议，使MCU具备处理802.3以太网通信功能；完成应用编程，通过套接字接收Android灯控系统指令，实现LED灯控功能。 WiFi接入点采用USR-WIFI232-B WiFi模块和PIC16F1938MCU构建硬件平台，对PIC进行编程使能节点与Android接入，同时完成数据包的接收与转发。 Android灯控系统基于eclipse平台上开发，包括登陆系统与灯控系统的设计，登陆系统涉及到数据库SQLite的操作、Button和seekbar等控件的设置，灯控系统的核心部分是与AP/节点网络通信的实现。 最后，对整个照明控制系统进行测试，对系统的功能和性能进行了一系列验证。多组测试表明系统功能实现正常，工作稳定，能满足实际的应用需求。总的来说，本文完成了基于WiFi的LED照明控制系统设计的基本目标。
【学位单位】：杭州电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2014
【中图分类】：TM923.34;TN92
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 课题研究的背景及意义
1.2 国内外 WiFi 照明控制系统的发展现状及趋势
1.2.1 照明控制的现状与发展趋势
1.2.2 WiFi 的发展历程及趋势
1.3 课题研究的内容及面临的难点和创新点
1.3.1 课题研究的内容和工作
1.3.2 面临的难点和创新点
1.4 论文结构安排
第二章 系统的总体设计方案
2.1 WiFi 组网方式的设计
2.1.1 WiFi 功能实现介绍
2.1.2 WiFi 组网方式介绍
2.2 WiFi 调灯控制系统设计方案
2.3 本章小结
第三章 WiFi 灯控节点设计
3.1 需求定义
3.2 设计方案
3.3 灯控节点硬件设计
3.3.1 关键器件介绍
3.3.2 接口电路设计
3.3.3 外围电路设计
3.4 灯控节点设备的网卡驱动的编写
3.4.1 SDIO 底层 host 驱动编写
3.4.2 SDIO 协议层的实现
3.4.3 Marvell 网卡驱动编写
3.5 灯控节点控制器的网络通信协议移植
3.5.1 LWIP 综述
3.5.2 LWIP 功能实现机制
3.5.3 LWIP 移植过程
3.6 灯控节点应用程序设计
3.6.1 PWM 输出
3.6.2 与 Android 套接字的实现
3.7 基于 Android 的灯控系统的实现
3.7.1 Android 概述
3.7.2 Android 登陆模块设计
3.7.3 Android 网络编程设计
3.8 本章小结
第四章 WiFi 接入点设计
4.1 WiFi 接入点的组成
4.2 WiFi 接入点的功能实现机制
4.2.1 WiFi 接入点的管理模块功能
4.2.2 接入点帧格式转化模块功能
4.2.3 桥接模块功能
4.3 WiFi 接入点设计及实现
4.3.1 关键器件介绍
4.3.2 硬件电路设计
4.3.3 接入点软件部分设计与实现
4.4 本章小结
第五章 系统测试及结果分析
5.1 接入点接入测试
5.2 灯控节点接入测试
5.3 PWM 波输出
5.4 组网测试
5.5 本章小结
第六章 总结与展望
致谢
参考文献
附录
【引证文献】
本文编号：2844159
【学位单位】：杭州电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2014
【中图分类】：TM923.34;TN92
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 课题研究的背景及意义
1.2 国内外 WiFi 照明控制系统的发展现状及趋势
1.2.1 照明控制的现状与发展趋势
1.2.2 WiFi 的发展历程及趋势
1.3 课题研究的内容及面临的难点和创新点
1.3.1 课题研究的内容和工作
1.3.2 面临的难点和创新点
1.4 论文结构安排
第二章 系统的总体设计方案
2.1 WiFi 组网方式的设计
2.1.1 WiFi 功能实现介绍
2.1.2 WiFi 组网方式介绍
2.2 WiFi 调灯控制系统设计方案
2.3 本章小结
第三章 WiFi 灯控节点设计
3.1 需求定义
3.2 设计方案
3.3 灯控节点硬件设计
3.3.1 关键器件介绍
3.3.2 接口电路设计
3.3.3 外围电路设计
3.4 灯控节点设备的网卡驱动的编写
3.4.1 SDIO 底层 host 驱动编写
3.4.2 SDIO 协议层的实现
3.4.3 Marvell 网卡驱动编写
3.5 灯控节点控制器的网络通信协议移植
3.5.1 LWIP 综述
3.5.2 LWIP 功能实现机制
3.5.3 LWIP 移植过程
3.6 灯控节点应用程序设计
3.6.1 PWM 输出
3.6.2 与 Android 套接字的实现
3.7 基于 Android 的灯控系统的实现
3.7.1 Android 概述
3.7.2 Android 登陆模块设计
3.7.3 Android 网络编程设计
3.8 本章小结
第四章 WiFi 接入点设计
4.1 WiFi 接入点的组成
4.2 WiFi 接入点的功能实现机制
4.2.1 WiFi 接入点的管理模块功能
4.2.2 接入点帧格式转化模块功能
4.2.3 桥接模块功能
4.3 WiFi 接入点设计及实现
4.3.1 关键器件介绍
4.3.2 硬件电路设计
4.3.3 接入点软件部分设计与实现
4.4 本章小结
第五章 系统测试及结果分析
5.1 接入点接入测试
5.2 灯控节点接入测试
5.3 PWM 波输出
5.4 组网测试
5.5 本章小结
第六章 总结与展望
致谢
参考文献
附录
【引证文献】
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9 魏有法;基于Android的LED灯光控制器的研究与设计[D];华侨大学;2015年
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本文编号：2844159
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