基于Zigbee的智能灯光控制系统设计电子信息工程专业.doc

摘要 在现代社会，自动化与智能程度得到很大提高的今天，家居智能管理很有可能是人们今后的主流选择。本文在研究的过程中，立足家庭照明展开了分析。在具体的论述上，通通过实现传统和智能照明模式比对，通过分析目前主流照明控制中家庭照明中凸显出部分严重问题，如照明控制方式落后，甚至很大程度都还是采用机械开关，安全系数低，舒适性差，布线复杂等。考虑到既有控制方式的不足，其很容易导致资源的浪费，甚至在控制的过程中，由于错误控制，导致明明房间里没有人，但是却灯火通明的现象。所以要想改进不足，就必须实现控制的深入研究。 本文在研究过程中，对传统以及现代照明展开了深入的探讨和论述，基于比对实现优缺点的获取。同时在进行研究过程中，本文提出了可以基于Zigbee应用实现无线智能控制改变方案的提出。在本文所研发的系统中，通过搭载两个Zigbee功能板，一块功能板的作用是导入，同时将导入的数据作为信号发射出去，给予控制器一个信号。同时另外一块功能板可以直接和继电器连接，其可以实现第一块功能板发出信号的接收，按照信号指令来完成室内照明管控。在这种控制方式下，只有室内有人，且光线不足时才点亮所需灯光，而在室内无人，光线不足的情况下，灯处于熄灭态势。借助这种方式进行管控，能够有效实现能源的节约，真正的实现智能化管控呢。本文中将会详细的介绍整个控制系统的功能以及控制策略，软件程序设计包括LED灯初始化、光敏传感器初始化、PIR传感器初始化、协议栈初始化，串口通讯等。 最后，将会在模拟实际环境下，对其进行测试可行性与性能。大量的实验证实，通过引入Zigbee无限控制，可以实现突出的管控效益，并且可以显著提高节能效果，改善“无人灯亮”的问题。 关键词：Zigbee，光敏传感器，热释红外传感器，节能 Abstract In this paper, the characteristics of traditional lighting and modern lighting are studied comprehensively. By comparing the advantages and disadvantages, an advanced wireless intelligent control change scheme using Zigbee is given. That is to say, two Zigbee function boards are used in the system, one is imported into the photosensitive sensor and the thermo-infrared sensor, which are used for signal transmission, the other is connected to the relay module to receive signals and combine them. Control the light to turn off.In modern society, the degree of automation and intelligence has been greatly improved today, home intelligent management is likely to be the mainstream choice for people in the future. The main research object of this paper is family lighting. It mainly compares intelligent lighting with traditional lighting. Through the analysis of some serious problems in the current mainstream lighting control, such as backward lighting control mode, mechanical switch, low safety factor, poor comfort, complex wiring and so on. Because of the insufficiency of these control methods, energy is wasted enormously. Even in the mistaken area of control, there is no one in the room, but the lights are bright. In view of these shortcomings, it is necessary to do a further research and development on control.  In this control mode, only when there are people in the room and the light is insufficient to light the required lights, but when there is no one in the room and the light is insufficient, the lights do not turn on. This control method can solve the problem of wrong interruption and energy waste. In this paper, the function and control strategy of the whole control system will be introduced in detail. The software program design includes LED lamp initialization, photosensitive sensor initialization, PIR sensor initialization, protocol stack initialization, serial communication and so on. Finally, the feasibility and performance of the system will be tested under simulated real environment. Experiments show that the use of Zigbee wireless control can have a good control effect, and can significantly improve the energy-saving effect, improve the "unmanned light" problem. Key words: Zigbee, photosensitive sensor, pyroelectric infrared sensor, energy saving 目录 摘要 I Abstract II 第1章 绪论 1 1.1 基于Zigbee灯光控制系统研究的背景 1 1.2 现有灯光控制方案 2 1.2.1 传统灯光控制 2 1.2.2 声控有线自动控制 2 1.2.3 光强无线灯光控制 2 1.3 方案比较 2 1.3.1 传统灯光控制方式 2 1.3.2 声控有线自动控制 3 1.3.3 光强无线灯光控制 3 1.4 本文设计方案 3 1.4.1 Zigbee无线智能控制 3 1.4.2 Zigbee控制方案优势 3 1.4.3 Zigbee控制研究意义 4 第2章 Zigbee简介 5 2.1 Zigbee介绍 5 2.2 CC2530 5 2.3 基于CC2530实验板 6 2.4 光敏传感器 8 2.5 热释电红外线传感器 9 第3章 Zigbee无线智能灯光控制 11 3.1 Zigbee无线控制结构 11 3.2 设计说明 11 3.3 系统软件的实现 13 3.3.1 开发环境介绍 13 3.3.2 系统初始化 14 第4章 硬件仿真结果分析 19 4.1 硬件仿真调试内容 19 4.2 调试结果分析 19 4.2.1 模拟环境中，光照不足，但是有人的情景 19 4.2.2 模拟环境中，光照不足且无人员 20 4.2.3 模拟环境中光照充足，但没有人员 21 4.2.4 模拟环境中光照充足，且有人员经过 21 4.3 创新点及应用 21 4.3.1 创新点： 21 4.3.2 应用： 21 4.4 存在的不足 22 第5章 总结 22 5.1 工作内容 22 5.2 展望 23 参考文献 25 致谢 26 V 基于Zigbee的无线智能灯光控制系统设计 第1章 绪论 1.1 基于Zigbee灯光控制系统研究的背景 随着电子技术的高速进步，社会经济的不断发展，人们的生活质量也不断的提高，科技的发展也使得生活的节奏越来越快。人类的生活，工作都受到信息化的社会的影响，而且它也成了传统灯光控制的挑战对手。从物理角度来说，我们所谓的生存空间目前已经实现了较大的变革，其已经不再是简单的灯光和自然光的融合，强调的是实现更安全、舒适以及便捷的居住空间营造。在空间布局上，通过信息技术终端的引入，以及自动化管控技术，能够让人充分享受到便捷的生活空间，感受生活的乐趣。显然现代化家居灯光设计理念的引入，开始促使在家居照明设计上也步入智能化发展趋势，且其成为一种突出的消费需求[1]。随着科技的发展，该需求的实现也成为可能。目前借助通信以及计算机技术的运用，能够实现智能化的家居灯光管控，而且智能灯光系统也有较好的口碑。 从灯光控制领域来说，人们对于照明的需求已经不再是单纯的局限在亮度需求上了。而今，人们对照明的需求开始步入更灵活以及更高效的需求，强调照明的美感营造。传统灯光照明是难以满足这一需求的。而且在当前来说，人们也希望能够有合理、更智能的灯光管控系统出现。结合既有的灯光控制技术来看，一个突出的问题就是能源利用率有限。人们在子夜时对灯光亮度要求不高，所以通过智能化管控，能够有效节约能源。比如在街灯的管控上，进入到子夜后，随着路上行人的日见稀少，实际上可以通过合理灯管控制来进行智能化照明。但传统照明系统难以达成这个要求，也无法做到灵活照明管控[2]。随着光电控制电路的引入，其可以借助光敏电阻器件来实现街灯的管控，天黑自动亮起，早上天亮之后自动关闭。这种方法存在可靠性低、易受外界干扰、后半夜灯光照明浪费能源，也不能对灯光实行有效的节能控制[2]。结合目前在灯光控制方面，传统技术手段的不断，基于Zigbee的无线网络技术也开始发展起来。 1.2 现有灯光控制方案 1.2.1 传统灯光控制 即在建筑照明中，照明灯需要通过电线与机械开关连接，形成照明控制的开关电路，然后才能使用开光控制照明灯；要想有不同的照明管控效益，通常要求设计者要进行开光电路的合理接线操作，确保能够达成多样化的照明管控目的。完成照明灯光控制所需的必要条件是：照明灯、供电回路、控制回路、人工操作。少其一项，都无法实现照明控制。 1.2.2 声控有线自动控制 它是一种由声音控制的电子照明装置，这个装置主要由音频放大器、选频电路、以及可控硅电路组成。这种电子照明装置是一种操作方便、好用的优质声控灯，当附近有人经过并且发出声音时，声控灯将会由话筒传入，并且会经过