基于SimpliciTI协议的无线照明节能控制系统

【摘要】：我国经济的迅猛发展造成了巨大的能源消耗，在目前资源紧张的大环境下，采用一种简单高效、成本低廉、超低功耗设计的智能控制系统成为照明节能研究的一种趋势。 论文设计了一种基于SimpliciTI协议无线传感器网络的智能控制节能照明系统。本文通过对照明系统的性能与功能分析，并对基于SimpliciTI协议的无线传感器网络特点进行深入研究，确定了系统各部分的硬件与软件设计要求和上位机的集控软件与数据库的构造，展开对一种新型构架下的智能照明节能系统的研究工作。 论文选取TI公司出品的MSP430系列单片机和CC2500RF芯片及其相关外围电路为照明系统硬件核心。网关协调器硬件设计部分包括CC2500无线模块、上位机通信模块、下载调试接口与E2PROM储存电路设计；信息采集器硬件设计由光照度、人体感应、红外对射三种传感器模块设计构成；灯具控制器硬件设计包括了LED驱动电路及其PWM调光控制电路。 论文构建了上位机集控软件与数据库，采用模糊神经网络控制算法对采集信息进行综合处理，实现了智能照明控制。网关协调器通过软件设计实现照明系统内无线组网和与上位机之间的通信；信息采集器通过监控点轮询机制，对控制所需的信息进行数字量或模拟量采集；灯具控制器通过多路选通控制各路LED灯的开关，并通过单片机产生PWM信号对LED进行控制。 通过对系统各个模块进行实地模拟测试和软件仿真测试，初步验证了系统的各项性能，RF网络达到了无缝实时信息传输，数据采集与照明控制达到设计要求，证明系统设计安全可行。 【关键词】：节能照明 无线传感器网络 SimpliciTI CC2500 调光控制
【学位授予单位】：湖南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TP273;TM923
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-16
• 1.1 选题背景及意义10
• 1.2 智能照明研究现状及发展趋势10-13
• 1.2.1 智能照明研究现状10-12
• 1.2.2 智能照明研究发展趋势12-13
• 1.3 无线传感器网络概述及发展趋势13-14
• 1.3.1 无线传感器网络概述13
• 1.3.2 无线传感器网络发展趋势13-14
• 1.4 本文主要研究内容和结构14-16
• 第2章 无线照明控制系统总体设计16-28
• 2.1 系统设计要求16-17
• 2.2 系统构成17-21
• 2.2.1 系统硬件部分17-19
• 2.2.2 系统软件部分19-21
• 2.3 基于 SimpliciTI 协议的照明无线网络21-28
• 2.3.1 短距无线通信技术概况21-23
• 2.3.2 SimpliciTI 无线通信协议概述23-25
• 2.3.3 照明系统无线组网25-26
• 2.3.4 频率捷变的抗干扰实现26-28
• 第3章 照明系统硬件设计28-39
• 3.1 MCU 与射频芯片选型28
• 3.2 网关协调器硬件设计28-32
• 3.2.1 CC2500 无线模块29-30
• 3.2.2 上位机通信模块30
• 3.2.3 下载调试接口30-31
• 3.2.4 E2PROM 储存电路31-32
• 3.3 信息采集器设计32-35
• 3.3.1 光照度传感器模块设计33
• 3.3.2 人体感应传感器模块设计33-34
• 3.3.3 红外对射传感器模块设计34-35
• 3.4 灯具控制器设计35-38
• 3.4.1 LED 多路调光控制电路35-36
• 3.4.2 LED 驱动控制电路36-37
• 3.4.3 PWM 调光控制电路37-38
• 3.5 本章小结38-39
• 第4章 系统软件设计39-53
• 4.1 中心控制平台软件设计39-44
• 4.1.1 平台集控软件设计39-40
• 4.1.2 基于模糊神经网络的照明节能控制40-44
• 4.2 照明控制器软件设计44-51
• 4.2.1 网关协调器软件设计44-46
• 4.2.2 信息采集器软件设计46-49
• 4.2.3 灯具控制器软件设计49-51
• 4.3 本章小结51-53
• 第5章 系统各部分功能测试53-59
• 5.1 SimpliciTI 协议网络功能测试53-54
• 5.2 传感器节点功能测试54-56
• 5.2.1 光照度信号采集功能测试54-55
• 5.2.2 人体信号采集测试55-56
• 5.3 照明控制结果仿真测试56-59
• 总结与展望59-61
• 参考文献61-65
• 致谢65-66
• 附录 A 攻读学位期间科研成果66-67
• 附录 B 部分软件程序代码67-73

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