基于ZigBee技术的智能灯光系统设计

发布时间：2017-09-19 07:41

  本文关键词：基于ZigBee技术的智能灯光系统设计

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【摘要】：现如今,参观展览已经成为现代人的生活方式,各种类型的博物馆、产品临时展览不断增多,由于兴建速度迅猛,其中对于展陈品的光照研究相对薄弱,致使很多展品陈列在具有破坏性的展光环境中,没有将产品艺术性真实展现,并且光污染对参观者心理及精神层面造成负面影响,从而造成了物质价值和精神价值的双重流失。针对于此,本文设计了基于恒照度调光的智能灯光系统,灯具采用LED,并对LED驱动电源、调光模块以及照度传感器模块进行设计。在无线信号传输方面,本文选用传输功耗低、组网能力强的Zig Bee技术,在TI公司Zig Bee Home Automation1.2.2 Profile平台上,进行Zig Bee协议栈的开发和调光算法设计,产品符合Zig Bee联盟公布的Zig Bee3.0规范,可应用于商业生产。本文主要完成了以下工作:1.基于LED的发光特性,设计出了高效率、高可靠性的二次侧反激式拓扑AC\DC恒压驱动电源。给出相关参数计算推导,确定驱动电源的电路参数并进行仿真、测试;2.确定LED调光技术,设计调光电路;3.掌握Zig Bee协议栈架构,选定cc2530MCU、BH1750传感器芯片,完成系统硬件搭建。4.设计了专家PID调光算法,在Z-Stack协议栈平台,完成智能灯光系统的代码开发;5.进行可靠性试验,验证本系统设计的可行性。
【关键词】：LED高效驱动 智能灯光系统 zigbee3.0 恒照度
【学位授予单位】：广州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM923.34;TN92
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-12
• 第一章 绪论12-18
• 1.1 课题背景12-14
• 1.1.1 LED照明的国内外现状与背景13
• 1.1.2 智能照明控制系统13-14
• 1.2 课题意义14-15
• 1.3 本文的研究内容及组织架构15-18
• 第二章 高效LED驱动电源的设计18-46
• 2.1 设计概述18-26
• 2.1.1 设计要求19-20
• 2.1.2 AC/DC驱动电源的基本结构20-23
• 2.1.3 LED驱动电源方案23-25
• 2.1.4 驱动电源拓扑结构选择25-26
• 2.2 相关理论及推导26-37
• 2.2.1 理论推导前提假设27-28
• 2.2.2 时间参数推导28-29
• 2.2.3 能量传输推导29-32
• 2.2.4 功率因素及总谐波推导32-33
• 2.2.5 变压器的相关参数33-34
• 2.2.6 电路波纹参数34-35
• 2.2.7 反馈设计及补偿35-37
• 2.3 元件参数计算及选型37-44
• 2.3.1 电源输入、输出参数38
• 2.3.2 变压器的设计38-42
• 2.3.3 电路相关元器件的设计42-43
• 2.3.4 反馈线路及补偿环路的设计43-44
• 2.4 驱动电源测试44-45
• 2.5 本章小结45-46
• 第三章 调光驱动的设计46-52
• 3.1 调光驱动设计方案46-48
• 3.1.1 针对LED调光驱动的要求46
• 3.1.2 调光驱动的技术方案46-48
• 3.2 实验电路的设计48-51
• 3.2.1 调光电路存在的问题50
• 3.2.2 调光驱动改进50-51
• 3.3 本章小结51-52
• 第四章 ZigBee技术研究52-62
• 4.1 ZigBee技术概述52-55
• 4.1.1 ZigBee的技术特点及应用范围52-55
• 4.1.2 ZigBee 3.055
• 4.2 ZigBee协议栈架构55-61
• 4.2.1 ZigBee协议栈概述56
• 4.2.2 物理层（PHY）规范56-57
• 4.2.3 介质访问控制层（MAC）规范57-58
• 4.2.4 网络层（NWK）规范58-59
• 4.2.5 应用层（APL）规范59-60
• 4.2.6 Zigbee协议栈OSAL规范60-61
• 4.3 本章小结61-62
• 第五章 智能灯光系统的硬件搭建62-76
• 5.1 智能灯光系统构成概述62-63
• 5.2 可调光LED驱动器设计63-69
• 5.2.1 调光驱动中Zigbee芯片的选型63-65
• 5.2.2 供电电源电路65-66
• 5.2.3 LED参数采样电路66-67
• 5.2.4 调光电路67-69
• 5.3 传感器模块69-71
• 5.3.1 照度传感器电路69-70
• 5.3.2 传感器模块的电源管理电路70-71
• 5.4 协调器模块设计71-72
• 5.4.1 串口通信模块71-72
• 5.5 硬件系统存在的问题72-75
• 5.5.1 电路输出高频噪声过大72-73
• 5.5.2 光照度传感器读数出错73
• 5.5.3 系统改进设想73-75
• 5.6 本章小结75-76
• 第六章 智能灯光系统的软件平台搭建76-88
• 6.1 恒照度调光算法设计76-82
• 6.1.1 调光背景76-77
• 6.1.2 照度传感器模块的调光算法77-81
• 6.1.3 协调器模块的算法81-82
• 6.2 协议栈概述82
• 6.3 协议栈开发82-84
• 6.4 HAL层驱动设计84-86
• 6.4.1 调光驱动模块84-85
• 6.4.2 传感器模块85
• 6.4.3 协调器模块85-86
• 6.5 应用层程序设计86-87
• 6.5.1 各个硬件模块应用层功能设计86-87
• 6.5.2 应用层代码87
• 6.6 本章小结87-88
• 第七章 系统测试88-94
• 7.1 不同场所内测试88-92
• 7.1.1 模拟展览馆测试88-89
• 7.1.2 办公室测试89-91
• 7.1.3 室外测试91
• 7.1.4 暗室测试91-92
• 7.2 系统存在的问题92-93
• 7.3 本章小结93-94
• 工作总结94-96
• 参考文献96-100
• 致谢100-102
• 附录一 ZigBee协议栈应用层程序102-118

【参考文献】

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本文编号：880407