【正文】 ：隨著信息技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域向著人類生活逐漸滲透，智能家居有著非常好的發(fā)展前景。智能燈光控制系統(tǒng)作為智能家居系統(tǒng)的一部分，也是依托家庭網(wǎng)絡(luò)的一個智能系統(tǒng)。對于燈光控制系統(tǒng)的研究，將有助于推動整個智能家居系統(tǒng)的發(fā)展。本文利用MATLAB GUI設(shè)計了可視化的用戶控制界面。采用典型的客戶/服務(wù)器模型實現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)通信?？蛻舳死肕ATLAB工具箱中的UDP工具創(chuàng)建了客戶端，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)的接收和發(fā)送。在DSP的軟件仿真環(huán)境CCS下實現(xiàn)了服務(wù)器端的socket編程，利用其上的四個用戶指示燈顯示從服務(wù)器端接收到得數(shù)據(jù)，達到了模擬家庭中燈具的運行模式的效果。 關(guān)鍵詞：智能家居燈光控制；圖形用戶界面；用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議；DSP的軟件仿真環(huán)境；網(wǎng)絡(luò)通信Smart Home Lighting Control System Design and ImplementationAbstract: With the application of information technology gradually penetrate towards human life, Smart Home has a very good development lighting control systems as part of the smart home, is relying on an intelligent home network lighting control system, will help promote the development of the smart home system. In this paper,MATLAB GUI design a visual user control interface. A typical client/server model to achieve a network munication. The clientside is using MATLAB toolbox tool to create a UDP client to receive and transmit the software simulation environment CCS is used to achieve a serverside socket it is plied,the .out file is available. Download the .out file to the ICETEKDM642AVM evaluation board,the four user’s light will show the received data to simulation the operating mode of the family lighting effects.Keywords: Smart Home Lighting Control System。 GUI。 UDP。CCS。 network munication46引言一、選題的目的和現(xiàn)實意義近年來，隨著國民經(jīng)濟和科學(xué)技術(shù)水平的提高，特別是計算機技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、通信技術(shù)、控制技術(shù)的迅速發(fā)展，促使了社會信息化的加速，使人們的工作生活和通訊的關(guān)系日益緊密。信息化的社會在改變?nèi)藗児ぷ髁?xí)慣與生活方式的同時，對傳統(tǒng)住宅的自動化，信息化，環(huán)境舒適化、安全化提出了挑戰(zhàn)。信息化影響了人們生活的各個方面，改變了人們的生活習(xí)慣，提高了人們的生活質(zhì)量，家居智能化也正是在這種形勢下應(yīng)運而生。智能家居系統(tǒng)是利用先進的計算機、嵌入式系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)，將家庭中的各種設(shè)備（如照明系統(tǒng)、安防系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)家電）通過家庭網(wǎng)絡(luò)連接到一起。一方面，智能家居讓用戶有更方便的手段來管理家庭設(shè)備；另一方面，智能家居內(nèi)的各種設(shè)備相互間可以通訊，不需要用戶控制也能根據(jù)不同的狀態(tài)互動運行，它對改善現(xiàn)代人類的生活質(zhì)量，創(chuàng)造舒適、安全、便利的生活空間有著非常重要的意義。智能家居的開發(fā)與建設(shè)是21世紀科技發(fā)展的必然趨勢。在照明領(lǐng)域，人們已經(jīng)不滿足于單純地提供亮度這一功能，而是面向系統(tǒng)控制方式的靈活和視覺上的藝術(shù)美感發(fā)展，智能照明系統(tǒng)就是在這樣的背景下產(chǎn)生的。傳統(tǒng)的控制方式能量流和信息流合一，控制簡單、有效、直觀，但其一旦布線完成后系統(tǒng)就不能再改動。相比之下，智能家居系統(tǒng)擁有安全、方便、高效、快捷、智能化和個性化的獨特魅力，因此具有非常廣闊的市場前景，相信具有在不久的將來就會在普通家庭中普及。照明燈光是生活中不可缺少的部分。那么智能照明控制系統(tǒng)也就是智能家居系統(tǒng)中不可缺少的一部分，對其的研究有很大的社會價值。以下是智能照明系統(tǒng)的特點：(1) 創(chuàng)造有效率的照明環(huán)境、實現(xiàn)節(jié)約能源的功能。借助各種不同的預(yù)設(shè)置控制方式，對不同時間不同環(huán)境進行精確設(shè)置和合理管理，充分利用自然光，自動調(diào)節(jié)照度，只有在必要時才把燈點亮或者點到要求的照度，利用最少的能源保證所要求的照度水平，節(jié)能效果十分明顯。(2) 延長光源壽命。系統(tǒng)具有軟啟動和軟關(guān)斷技術(shù)，避免了開啟燈具時電流對燈絲的熱沖擊，使得燈具壽命延長。(3) 提高照明質(zhì)量。系統(tǒng)會按照預(yù)先設(shè)置的標準亮度使照明區(qū)域保持恒定的照度，而不受燈具效率降低和墻面反射衰減的影響。(4) 以人為本的科學(xué)化照明。以人的行為、視覺功效、視覺生理心理研究為基礎(chǔ)，開發(fā)更具有科學(xué)含量的、以人為本的高效、舒適、健康的智能化照明。進一步地滿足不同個體、不同層次群體的照明要求，是使照明從滿足一般人的需求到滿足個體、個性需求的必不可少的技術(shù)手段。二、選題的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀智能照明系統(tǒng)一般由傳感器（如光線感應(yīng)器、面板開關(guān)等）、執(zhí)行器（如調(diào)光電子鎮(zhèn)流器）、網(wǎng)絡(luò)通訊單元（路由器、中繼站等）以及輔助單元（如電源，導(dǎo)軌）等組成，遵循統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，借助各種不同的“預(yù)設(shè)置”控制方式和控制元件，對不同時間不同環(huán)境的光亮度進行精確設(shè)置和合理管理。此外智能照明系統(tǒng)中還可對熒光燈進行調(diào)光控制，由于熒光燈采用了有源濾波技術(shù)的可調(diào)光電子鎮(zhèn)流器，降低了諧波的含量，提高了功率因數(shù)，降低了低壓無功損耗?，F(xiàn)代意義上的智能照明網(wǎng)絡(luò)是從舞臺燈光控制系統(tǒng)發(fā)展起來的：1986年美國影視劇場技術(shù)協(xié)會（USITT）的工程委員會開始制定控制燈光設(shè)備和附件的數(shù)字式傳輸協(xié)議—DMX512協(xié)議，1990年發(fā)布正式文本?，F(xiàn)在調(diào)光網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域中影響較大的CAN協(xié)議和ARTnet協(xié)議都是在此基礎(chǔ)上發(fā)展而來的。隨著樓宇自動化和辦公自動化的興起，智能照明控制系統(tǒng)的應(yīng)用從劇場的舞臺燈光逐漸轉(zhuǎn)向各種建筑物的照明。照明控制技術(shù)方式已由集中控制方式轉(zhuǎn)變到集散控制和分布式控制。特別是分布式控制的出現(xiàn)，使照明控制方式達到了比較完善的應(yīng)用。與此同時，面向建筑物照明的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議也紛紛涌現(xiàn)，并各有特色。根據(jù)協(xié)議的開發(fā)背景和功能特點大致這些協(xié)議可分為以下幾類：一類是著名的燈光設(shè)備制造廠商單獨開發(fā)的，如澳大利亞Clipsal的CBus協(xié)議和Dynalite公司的Dynet協(xié)議，美國路創(chuàng)的LUTRON燈光控制技術(shù)等；另一類是某一領(lǐng)域的廠商聯(lián)合起來，針對專門調(diào)光系統(tǒng)制定的協(xié)議，如DALI協(xié)議；還有一類是智能家居協(xié)議中的燈光控制部分，如EIB和X10系統(tǒng)的燈光控制子系統(tǒng)等。三、選題的研究方法本文將要論述的燈光遠程控制是指在網(wǎng)絡(luò)上由一部終端（主控端Remote/客戶端）遠距離去控制另一臺DSP為核心的服務(wù)器（被控端Host/服務(wù)器端）的技術(shù)，這樣便于利用DSP的高速運算能力實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的實時采集和處理，從而實現(xiàn)智能家居系統(tǒng)的功能設(shè)計。遠程控制必須通過網(wǎng)絡(luò)才能進行。目前TCP/IP協(xié)議應(yīng)用范圍最廣，所以在本設(shè)計將TCP/IP協(xié)議移植到DSP上，以其作為服務(wù)器端。這樣可以通過互聯(lián)網(wǎng)訪問DSP,充分利用DSP強大的數(shù)據(jù)處理能力和極高的運行速度來實時處理數(shù)據(jù)，從而實現(xiàn)對智能家居系統(tǒng)的控制。UDP（用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議）是一種面向無連接的不可靠的協(xié)議，UDP報頭中包含校驗和，能夠用來檢測和丟棄包含無碼的包。它適合進行實時通信，因此本文采用UDP來傳輸數(shù)據(jù)。設(shè)計采用經(jīng)典的客戶/服務(wù)器(C/S)模式來達到數(shù)據(jù)交互的目的。在具體實現(xiàn)時客戶端利用MATLAB做出GUI作為控制界面并創(chuàng)建UDP對象，而在服務(wù)器端（以DSP為核心）采用TI NDK下的Socket編程來實現(xiàn)。最終的實驗可以通過MATLAB開發(fā)出的GUI在局域網(wǎng)內(nèi)以遠程訪問的方式來控制DSP，模擬控制家居中燈具的運行模式，設(shè)計達到了預(yù)期的效果。四、論文結(jié)構(gòu)引言對選題的目的、現(xiàn)實意義、國內(nèi)外研究狀況、研究方法和論文結(jié)構(gòu)進行了闡述。第一章簡要介紹開發(fā)系統(tǒng)所使用的軟硬件環(huán)境。第二章介紹了燈光控制系統(tǒng)客戶端的設(shè)計及調(diào)試。介紹了客戶端的GUI程序設(shè)計以及將其轉(zhuǎn)換為可執(zhí)行文件的步驟。第三章介紹了系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)通信。分別介紹了遠程通信控制系統(tǒng)的客戶端和服務(wù)器端的設(shè)計。第四章總結(jié)本文的研究工作，并提出了下一步的研究方向。第1章 開發(fā)系統(tǒng)簡介 MATLAB環(huán)境簡介在科學(xué)研究和工程應(yīng)用中，往往要進行大量的數(shù)學(xué)計算，其中包括矩陣運算。這些運算一般來說難以用手工精確和快捷地進行，而要借助計算機編制相應(yīng)的程序做近似計算。目前流行用Basic、Fortran和C語言編制計算程序, 既需要對有關(guān)算法有深刻的了解，還需要熟練地掌握所用語言的語法及編程技巧。對多數(shù)科學(xué)工作者而言，同時具備這兩方面技能有一定困難。通常，編制程序也是繁雜的，不僅消耗人力與物力,而且影響工作進程和效率。為克服上述困難，美國Mathwork公司于1967年推出了“Matrix Laboratory”（縮寫為Matlab）軟件包，并不斷更新和擴充。目前的版本（windows環(huán)境）是一種功能強、效率高便于進行科學(xué)和工程計算的交互式軟件包。其中包括：一般數(shù)值分析、矩陣運算、數(shù)字信號處理、建模、系統(tǒng)控制和優(yōu)化等應(yīng)用程序，并集應(yīng)用程序和圖形在一個便于使用的集成環(huán)境中。在此環(huán)境下所解決問題的Matlab語言表述形式和其數(shù)學(xué)表達形式相同，不需要按傳統(tǒng)的方法編程。Matlab大大降低了對使用者的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)和計算機語言知識的要求，而且編程效率和計算效率極高，還可在計算機上直接輸出結(jié)果和精美的圖形拷貝。綜上所述，Matlab語言有如下特點：(1) 編程效率高它是一種面向科學(xué)與工程計算的高級語言，允許用數(shù)學(xué)形式的語言編寫程序且比Basic、Fortran和C等語言更加接近我們書寫計算公式的思維方式，用Matlab編寫程序猶如在演算紙上排列出公式與求解問題。因此，Matlab語言也可通俗地稱為演算紙式科學(xué)算法語言。由于它編寫簡單，所以編程效率高，易學(xué)且易懂。(2) 用戶使用方便Matlab語言是一種解釋執(zhí)行的語言（在沒被專門的工具編譯之前），它靈活、方便，其調(diào)試程序的手段豐富，調(diào)試速度快，需要學(xué)習(xí)的時間短。人們用任何一種語言編寫程序和調(diào)試程序一般都要經(jīng)過四個步驟：編輯、編譯、連接以及執(zhí)行和調(diào)試。各個步驟之間是順序關(guān)系，編程的過程就是在它們之間作瀑布型的循環(huán)。Matlab語言與其它語言相比，較好地解決了上述問題，把編輯、編譯、鏈接和執(zhí)行融為一體。它能在同一畫面上進行靈活操作，快速排除輸入程序中的書寫錯誤、語法錯誤甚至語意錯誤，從而加快了用戶編寫、修改和調(diào)試程序的速度。具體地說，Matlab運行時，如直接在命令行輸入Matlab語句（命令），包括調(diào)用M文件的語句，每輸入一條語句，就立即對其進行處理，完成編譯、鏈接和運行的全過程。(3) 擴充能力強 高版本的Matlab語言有豐富的庫函數(shù)，在進行復(fù)雜的數(shù)學(xué)運算時可以直接調(diào)用，而且Matlab的庫函數(shù)同用戶文件在形成上一樣，所以用戶文件也可作為Matlab的庫函數(shù)來調(diào)用。因而，用戶可以根據(jù)自己的需要方便地建立和擴充新的庫函數(shù)，以便提高Matlab使用效率和擴充它的功能。(4) 語句簡單，內(nèi)涵豐富Mat1ab語言中最基本最重要的成分是函數(shù)，其一般形式為[a，b，c…] = fun(d，e，f，…)，即一個函數(shù)由函數(shù)名，輸入變量d，e，f,…和輸出變量a，b，c…組成。同一函數(shù)名F，不同數(shù)目的輸入變量（包括無輸入變量）及不同數(shù)目的輸出變量，代表著不同的含義。這不僅使Matlab的庫函數(shù)功能更豐富，而且大大減少了需要的磁盤空間，使得Matlab編寫的M文件簡單、短小而高效。(5) 高效方便的矩陣和數(shù)組運算Matlab語言象Basic、Fortran和C語言一樣規(guī)定了矩陣的算術(shù)運算符、關(guān)系運算符、邏輯運算符、條件運算符及賦值運算符，而且這些運算符大部分可以毫無改變地照搬到數(shù)組間的運算，有些如算術(shù)運算符只要增加“”就可用于數(shù)組間的運算。另外，它不需定義數(shù)組的維數(shù)，還給出矩陣函數(shù)、特殊矩陣專門的庫函數(shù)，使之在求解諸如信號處理、建模、系統(tǒng)識別、控制、優(yōu)化等領(lǐng)域的問題時，顯得大為簡捷、高效、方便。在此基礎(chǔ)上，高版本的Matlab已逐步擴展到科學(xué)及工程計算的其它領(lǐng)域。因此，不久的將來它一定能名符其實地成為“萬能演算紙式的”科學(xué)算法語言。(6) 方便的繪圖功能Matlab的繪圖是十分方便的，它有一系列繪圖函數(shù)（命令），例如線性坐標、對數(shù)坐標，半對數(shù)坐標及極坐標，均只需調(diào)用不同的繪圖函數(shù)（命令）。在圖上標出圖題、XY軸標注，格（柵）繪制也只需調(diào)用相應(yīng)的命令，簡單易行。另外,在調(diào)用繪圖函數(shù)時調(diào)整自變量可繪出不變顏色的點、線、復(fù)線或多重線。 TMS320C6000軟件開發(fā)環(huán)境Code Composer Studio (CCS)是德州儀器(TI)eXpressDSP?軟件與開發(fā)工具的核心。它提供了配置、建立、調(diào)試、跟蹤和分析程序的工具。CCS有兩種工作模式，即軟件仿真器模式：可以脫離DSP芯片，在PC機上模擬DSP的指令集和工作機制，主要用于前期算法實現(xiàn)和調(diào)試。硬件在線編程模式：可以實時運行在DSP芯片上,與硬件開發(fā)板相結(jié)合在線編程和調(diào)試應(yīng)用程序。CCS的開發(fā)系統(tǒng)主要由以下組件構(gòu)成： (1) TMS320C64x集成代碼產(chǎn)生工具； (2) CCS集成開發(fā)環(huán)境； (3) DSP/BIOS實時內(nèi)核插件及其應(yīng)用程序接口API； (4) 實時數(shù)據(jù)交換的RTDX插件以及相應(yīng)的程序接口API； (5) 由TI公司以外的第三方提供的各種應(yīng)用模塊插件。 CCS的功能十分強大，它集成了代碼的編輯、編譯、鏈接和調(diào)試等諸多功能，