【正文】 安徽建筑大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 本科畢業(yè)論文專(zhuān) 業(yè): 測(cè)控技術(shù)與儀器 班 級(jí): 11測(cè)控2班 _ 學(xué)生姓名: 管?chē)?guó)翀 學(xué) 號(hào): 11210040218 課 題: 基于STM32和DM9000的照明控制系統(tǒng) 指導(dǎo)老師: 陳 松 完成時(shí)間: 2015年6月7日 安徽建筑大學(xué)機(jī)械與電氣工程 學(xué) 院 二〇一五年六月七日 II摘 要隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和電子信息技術(shù)的高速發(fā)展,特別是近年來(lái)在互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)的推動(dòng)下,照明控制系統(tǒng)越來(lái)越受到人們的關(guān)注。本課題在分析照明控制系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀、發(fā)展趨勢(shì)、研究意義的基礎(chǔ)上提出了基于單片機(jī)以及嵌入式操作系統(tǒng)的照明控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案。STM32F103是意法半導(dǎo)體推出全新STM32互連型系列微控制器中的一款性能較強(qiáng)產(chǎn)品，此芯片集成了各種高性能工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)接口，且STM32不同型號(hào)產(chǎn)品在引腳和軟件上具有完美的兼容性，可以輕松適應(yīng)更多的應(yīng)用,此芯片可以滿足工業(yè)、醫(yī)療、樓宇自動(dòng)化、家庭音響和家電市場(chǎng)多種產(chǎn)品需求。DM9000是一款單芯片快速以太網(wǎng)MAC控制器,它與STM32控制器通信，發(fā)送指令，通過(guò)I/O端口高低電平，控制繼電器，來(lái)實(shí)現(xiàn)整個(gè)照明系統(tǒng)的智能控制。其主要特點(diǎn)在于功能實(shí)用、操作簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉、易于安裝，使得該系統(tǒng)可以廣泛應(yīng)用于學(xué)校、工廠等照明設(shè)施。關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī)；照明控制；嵌入式Abstract With the rapid development of puter technology and electronic information technology, especially in recent years in the construction of the Internet Push the lighting control system more and more attention of people. This paper on the basis of analysis of lighting control system, the research present situation, development trend and the research significance the microcontroller and embedded operating system of lighting control system design based on. STM32F103 is STMicroelectronics launched new STM32 interconnection series micro controller in a high performance products. The chip integrates a variety of high performance industrial standard interface and STM32 different types of products on the pin and software with perfect patibility can easily adapt to the application of more, this chip can meet the industrial, medical, building automation and home audio and home appliances market various demands of products. Dm9000 is a single chip fast Ethernet MAC controller, it municate with the STM32 controller, send the mand, through the I / O port level, control relay to achieve intelligent control of the lighting system. Its main features are practical, simple operation, low cost, easy installation, so that the system can be widely used in schools, factories and other lighting facilities.Key words: single chip puter；lightingcontrol；flushbonadingIV目 錄第一章 緒論 1 照明控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究的意義 1 國(guó)內(nèi)外發(fā)展概況與發(fā)展趨勢(shì) 1第二章 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案與硬件介紹 3 系統(tǒng)的總體方案設(shè)計(jì)介紹 3 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) 4 單片機(jī)控制模塊設(shè)計(jì) 4 DM9000網(wǎng)絡(luò)通信模塊 7第三章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 10 網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議 13 uIP協(xié)議棧及其體系結(jié)構(gòu) 14 協(xié)議棧接口 14 程序流程圖 16 程序運(yùn)行初始化流程圖 16 程序功能流程圖 17 系統(tǒng) LED燈程序 18 22 30第四章 系統(tǒng)的程序調(diào)試 31 系統(tǒng)的主程序調(diào)試 31 編寫(xiě)程序 31 燒寫(xiě)代碼下載 32 系統(tǒng)硬件連接 33 34第五章 畢業(yè)設(shè)計(jì)總結(jié) 36致謝 37參考文獻(xiàn) 38附錄一：硬件電路圖 39附錄二：英文資料和譯文 41第一章 緒論 照明控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究的意義 采用智能照明控制系統(tǒng)，使照明系統(tǒng)工作在全自動(dòng)狀態(tài)，系統(tǒng)按預(yù)先設(shè)定的開(kāi)館、值班、清掃、保安等照明模式進(jìn)行工作，這些照明模式會(huì)按預(yù)先設(shè)定的時(shí)間相互自動(dòng)地進(jìn)行切換。提高管理水平，減少維護(hù)費(fèi)用。博物館建筑面積一般較大，人工維護(hù)繁瑣，智能照明控制系統(tǒng)的應(yīng)用，將普通照明人為的開(kāi)與關(guān)轉(zhuǎn)換成智能化管理，使管理者能將其高素質(zhì)的管理意識(shí)運(yùn)用于照明控制系統(tǒng)中去，同時(shí)大大減少了館內(nèi)的運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用?？捎^的節(jié)能效果。智能照明控制系統(tǒng)使用了先進(jìn)的電力電子技術(shù)，能對(duì)控制區(qū)域內(nèi)的燈具進(jìn)行智能調(diào)光，當(dāng)室外光較強(qiáng)時(shí)，室內(nèi)照度自動(dòng)調(diào)暗，室外光較弱時(shí)，室內(nèi)照度則自動(dòng)調(diào)亮，使室內(nèi)的照度始終保持在恒定值附近，從而能夠充分利用自然光實(shí)現(xiàn)節(jié)能的目的。此外，智能照明的管理系統(tǒng)采用設(shè)置照明工作狀態(tài)等方式，通過(guò)智能化自動(dòng)管理避免了照明區(qū)域“長(zhǎng)明燈”等現(xiàn)象，根據(jù)照明的使用規(guī)律啟動(dòng)不用的燈光場(chǎng)景，通過(guò)對(duì)燈光的調(diào)光也可以讓燈光不用滿負(fù)荷使用，又達(dá)到好的照度效果，大幅度的節(jié)約用電。 保護(hù)燈具，延長(zhǎng)壽命。保護(hù)燈具實(shí)際上也是節(jié)能的一種方式，燈具損壞的致命原因主要是電壓過(guò)高，工作電壓越高，其壽命則成倍降低。因此適當(dāng)降低燈具工作電壓是延長(zhǎng)燈具壽命的有效途徑。美萊恩控制系統(tǒng)能成功地抑制電網(wǎng)的沖擊電壓和浪涌電壓，使燈具不會(huì)因上述原因而過(guò)早損壞。并且美萊恩采用了軟啟動(dòng)和軟關(guān)斷技術(shù)，避免了燈絲的熱沖擊，使燈具壽命進(jìn)一步得到延長(zhǎng)。智能照明系統(tǒng)通常能使燈具壽命延長(zhǎng)2～4倍，不僅節(jié)省大量燈具，而且大大減少更換燈具的工作量，有效地降低了照明系統(tǒng)的運(yùn)行費(fèi)用。 國(guó)內(nèi)外發(fā)展概況與發(fā)展趨勢(shì) 上世紀(jì)90年代，美國(guó)率先提出了“綠色照明計(jì)劃”，這以后，各國(guó)也都在不同程度開(kāi)始對(duì)其進(jìn)行推廣工作。在我國(guó)，近幾年也加大了扶持LED綠色照明企業(yè)的力度，并制定節(jié)能認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)，提高產(chǎn)品技術(shù)和質(zhì)量水平，建立持續(xù)、高效發(fā)熱照明產(chǎn)品市場(chǎng)。更值得一提的是，國(guó)家和地方政府組織的“LED照明產(chǎn)品的大宗采購(gòu)”，將LED綠色照明產(chǎn)品推廣到市政建設(shè)、軌道交通、公共空間等領(lǐng)域。同時(shí)，開(kāi)展電力需求管理活動(dòng)，將綠色照明活動(dòng)擴(kuò)展到大型的集團(tuán)公司、央企及私人企業(yè)。 從綠色照明的發(fā)展階段來(lái)看，目前正處在產(chǎn)品創(chuàng)新、節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)一步規(guī)范的環(huán)節(jié)。以LED照明產(chǎn)品為例，由于其是一種高效、節(jié)能環(huán)保的新光源，國(guó)家和地方政府已開(kāi)始從各方面推廣和扶持。然而照明行業(yè)的發(fā)展也面臨著一些難題，例如LED照明市場(chǎng)混亂，低價(jià)、質(zhì)量差的產(chǎn)品居多，為一些性能優(yōu)異的綠色照明產(chǎn)品的市場(chǎng)占有率造成了很大影響。除此之外，照明產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)不明確、節(jié)能要求不統(tǒng)一也為其推廣造成了困擾。 年初，國(guó)家出臺(tái)的《綠色建筑行動(dòng)方案》中，倡導(dǎo)節(jié)能減排、降低建筑能耗、減少二氧化碳排放、發(fā)展綠色建筑，這對(duì)綠色照明的發(fā)展是有一定的影響和推動(dòng)作用的。當(dāng)然，僅有這個(gè)方案也是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，我認(rèn)為，在建立綠色建材標(biāo)準(zhǔn)體系時(shí)，綠色照明作為綠色建材的一部分也應(yīng)該納入標(biāo)準(zhǔn)體系之中。同時(shí)，國(guó)家在規(guī)范綠色照明標(biāo)準(zhǔn)及要求、對(duì)照明產(chǎn)品進(jìn)行質(zhì)量管制的同時(shí)，也應(yīng)該為照明企業(yè)的產(chǎn)品發(fā)展與創(chuàng)新指出階段性的方向，并適當(dāng)對(duì)綠色照明企業(yè)進(jìn)行扶持。62第二章 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案與硬件介紹 系統(tǒng)的總體方案設(shè)計(jì)介紹 電 腦 命令 照明燈狀態(tài) DM9000　　　　　　　　　　　 命令 I/O狀態(tài)（照明燈狀態(tài)） STM32 I/O 繼電器 照明燈 首先控制端，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)給網(wǎng)絡(luò)端口（dm9000網(wǎng)卡）發(fā)命令stm32取到命令控制I/O高低電平，控制繼電器控制照明燈。 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) 電路原理圖繪制軟件Protel99SE介紹 Protel99SE是應(yīng)用于Windows9X/2000/NT操作系統(tǒng)下的EDA設(shè)計(jì)軟件，采用設(shè)計(jì)庫(kù)管理模式，可以進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)設(shè)計(jì)，具有很強(qiáng)的數(shù)據(jù)交換能力和開(kāi)放性及3D模擬功能，是一個(gè)32位的設(shè)計(jì)軟件，可以完成電路原理圖設(shè)計(jì)，印制電路板設(shè)計(jì)和可編程邏輯器件設(shè)計(jì)等工作，可以設(shè)計(jì)32個(gè)信號(hào)層，16個(gè)電源地層和16個(gè)機(jī)加工層。 單片機(jī)控制模塊設(shè)計(jì) 普通設(shè)計(jì)中大多采用51單片機(jī)、PIC單片機(jī)或者是AVR 單片機(jī)，這些單片機(jī)的缺點(diǎn)是高功耗、性能低并且硬件資源匱乏。 相比之下， STM32 系列是基于專(zhuān)為要求高性能、低成本、低功耗的嵌入式應(yīng)用而專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)的 ARM CortexM3 內(nèi)核的微控制器。 STM32F103 ，STM32F103是意法半導(dǎo)體推出全新STM32互連型系列微控制器中的一款性能較強(qiáng)產(chǎn)品，此芯片集成了各種高性能工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)接口，且STM32不同型號(hào)產(chǎn)品在引腳和軟件上具有完美的兼容性，可以輕松適應(yīng)更多的應(yīng)用。 新STM32的標(biāo)準(zhǔn)外設(shè)包括10個(gè)定時(shí)器、兩個(gè)12位AD(模數(shù)轉(zhuǎn)換器) (快速交替模式下2M sample/s)、兩個(gè)12位DA(數(shù)模轉(zhuǎn)換器)、兩個(gè)I2C接口、五個(gè)USART接口和三個(gè)SPI端口和高質(zhì)量數(shù)字音頻接口IIS，另外STM32F103擁有全速USB（OTG）接口，以及以太網(wǎng)10/100 MAC模塊。此芯片可以滿足工業(yè)、醫(yī)療、樓宇自動(dòng)化、家庭音響和家電市場(chǎng)多種產(chǎn)品需求。 ，該系列芯片是意法半導(dǎo)體（ST）公司出品，其內(nèi)核是CortexM3。該系列芯片按片內(nèi)Flash的大小可分為三大類(lèi)：小容量（16K和32K）、中容量（64K和128K）、大容量（256K、384K和512K）。 ，CAN，ADC，SPI，I2C，USB，UART，等多種功能 內(nèi)核：ARM 32位的CortexM3，最高72MHz工作頻率，（）單周期乘法和硬件除法存儲(chǔ)器從32K到512K字節(jié)的閃存程序存儲(chǔ)器（STM32F103XXXX中的第二個(gè)X表示FLASH容量，其中：“4”=16K，“6”=32K，“8”=64K，B=128K，C=256K，D=384K，E=512K）（POR/PDR）、可編程電壓監(jiān)測(cè)器（PVD）416MHZ晶振振蕩器內(nèi)嵌經(jīng)出廠調(diào)教的8MHz的RC振蕩器 內(nèi)嵌帶校準(zhǔn)的40KHz的RC振蕩器產(chǎn)生CPU時(shí)鐘的PLL帶校準(zhǔn)的32KHz的RC振蕩器低功耗 睡眠、停機(jī)和待機(jī)模為RTC和后備寄存器供電模數(shù)轉(zhuǎn)換器2個(gè)12位模數(shù)轉(zhuǎn)換器，1us轉(zhuǎn)換時(shí)間（多達(dá)16個(gè)輸入通道）轉(zhuǎn)換范圍：，共12個(gè)DMA通道：DMA1有7個(gè)通道，DMA2有5個(gè)通道支持的外設(shè)：定時(shí)器、ADC、SPI、USB、IIC和UART多達(dá)112個(gè)快速I(mǎi)/O端口(僅Z系列有超過(guò)100個(gè)引腳)26/37/51/80/112個(gè)I/O口，所有I/O口一塊映像到16個(gè)外部中斷；幾乎所有的端口均可容忍5V信號(hào) 調(diào)試模式串行單線調(diào)試（SWD)和JTAG接口多達(dá)8個(gè)定時(shí)器3個(gè)16位定時(shí)器，每個(gè)定時(shí)器有多達(dá)4個(gè)用于輸入捕獲/輸出比較/PWM或脈沖計(jì)數(shù)的通道和