樓宇智能照明控制系統(tǒng)設(shè)計-閱讀頁
2025-06-22 23:37本頁面
【正文】 采用所有數(shù)據(jù)全部送到中央處理器進行分析后再給出下一步執(zhí)行指令的模式，勢必造成數(shù)據(jù)件輸控制的巨大壓力，而且還有可能引起長延時，因此，現(xiàn)代樓宇智能照明控制系統(tǒng)應(yīng)該采用分布式控制結(jié)構(gòu)，也就是利用網(wǎng)絡(luò)節(jié)點具備的數(shù)據(jù)處理能力，分散控制各自區(qū)域內(nèi)照明設(shè)備，這樣，就不再需 要將所有數(shù)據(jù)件輸?shù)街醒胩幚砥?。本文所采用的分布式結(jié)構(gòu)如下圖所示。 圖 21 樓宇智能照明控制系統(tǒng)分布式控制結(jié)構(gòu) 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)方案設(shè)計 由圖 21 基本可知，分布式網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的樓宇智能照明控制系統(tǒng)主要包含了控制終端、分布式節(jié)點、核心處理器等三大類設(shè)備。 圖 22 分布式控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 9 由圖 22 可見，控制終端主要是指數(shù)據(jù)來集與執(zhí)行設(shè)備。執(zhí)行設(shè)備則是指類似于電動窗簾、鎮(zhèn)流器等用來調(diào)節(jié)照明設(shè)備相關(guān)參數(shù)或者是改變照明環(huán)境的設(shè)備。 ZigBee 網(wǎng)絡(luò)最多時可以容納 65535 個節(jié)點，而現(xiàn)代樓宇智能照明控制系統(tǒng)本身需要組建的是低功耗、低傳輸速率的能夠處理大量數(shù)據(jù)信息的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，這恰恰是 ZlgBee 網(wǎng)絡(luò)能夠滿足的。 核心處理器設(shè)計 選用 MCU 作為核心處理器主要功能在于存儲相關(guān)數(shù)據(jù)信息，通過 ZigBee節(jié)點實現(xiàn)與控制終端的數(shù)據(jù)、指令交互應(yīng)答，從而實現(xiàn)整棟樓宇照明控制的自動合理監(jiān)護。網(wǎng)絡(luò)接口用來建立能夠同時接受多個終端命令的用戶控制終端的通信接口。數(shù)據(jù)庫中儲存的則是控制終端、控制 算法、控制用戶、 ZigBee 節(jié)點的物理地址、對因設(shè)備連接狀態(tài)信息等相關(guān)數(shù)據(jù)信息。 圖 23 核心處理器處理流程圖 10 由圖 23 可見，核心處理器處理流程總計建立了三個并行執(zhí)行的程序流程，具體描述如下： 。若可以，則從數(shù)據(jù)庫中獲取數(shù)據(jù)相關(guān)信息，接受用戶命令，并將用戶命令轉(zhuǎn)化為 ZigBee 節(jié)點能夠接受的數(shù)據(jù)格式，發(fā)送給 ZigBee 節(jié)點，由 ZigBee 節(jié)點執(zhí)行下一步命令。 ZigBee 端口程序。核心處理器接受 ZigBee 節(jié)點數(shù)據(jù)信息并實現(xiàn)與嵌入式數(shù)據(jù)庫之間的數(shù)據(jù)交互，更新數(shù)據(jù)庫信息，直至本次數(shù)據(jù)交互完成為止。此子程序主要是實現(xiàn)前述的定時場景模式切換以及定時查詢樓宇照明狀態(tài)信息。PHY 數(shù)據(jù)服務(wù)能夠通過各物理無線電信道實現(xiàn)物理層協(xié)議數(shù)據(jù)單元 (PHY protocol dataunits,PPDU)的化輸。該標(biāo)準(zhǔn)提供了基于直接序列擴頻（ Direct Sequence Spread Spectrum， DSSS)的兩種 PHY 選項，在 、 915MHz、 868MHz 時的數(shù)據(jù)速率分別為 250kbps、 40kbps、 20kbps。 ， ZigBee 網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的結(jié)構(gòu)圖如圖 24所示 。具體講，射頻接口完成通信功能；控制邏輯實現(xiàn)算法計算以及參數(shù)調(diào)整： D/A 接口或者是串口則是實現(xiàn)與不同類型的被控設(shè)備之間的數(shù)據(jù)信息交互。 圖 25 核心處理器和控制終端的通信實現(xiàn) 由圖 25 可知，控制終端首先登錄核心處理器，并驗證成功過與否。其間，應(yīng)答結(jié)果就是對樓宇建筑物內(nèi)的照明設(shè)備進行相應(yīng)的控制。 圖 31 樓宇照明智能控制系統(tǒng)硬件系統(tǒng)總體設(shè)計圖 由圖 31 可知，本硬件系統(tǒng)主要分為核心控制器處理單元、人體信號檢測處理單元、光信號檢測處理單元、驅(qū)動控制單元、鍵盤顯示處理單元。 (2)單片機通過光信號檢測處理單元對照明設(shè)備周邊亮度進行檢測，如果亮度滿足生活需要則保持照明設(shè)備的關(guān)閉狀態(tài)；如果亮度不夠則由單片機同時檢測是否采集到了人體熱釋電傳感信號。 (4)照明設(shè)備打開時，如果某一時刻單片機檢測不到人體信號則延時一段時間后關(guān)閉，延時期間如果又檢測到人體信號則結(jié)束延時。 (6)在電路正常工作情況下，只要通過按下開關(guān)鍵盤按鈕，就能對燈進行強制開關(guān)的控制，通過該按鈕也能使電路切換為自動控制狀態(tài)。 AT89C51 是一種帶 4K 字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器 (FPEROM—Falsh Programmable and Erasable Read Only Memory)的低電壓、高性能 CMOS8 位微處理器，俗稱單片機。由于將多功能 8 位 CPU 和閃爍存儲器組合在單個芯片中， ATMEL 的 AT89C51 是一種高效微控制器，為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價廉的方案。 圖 32 核心控制器處理單元接口電路原理圖 分布式控制器接口電路設(shè)計 在本文前述的設(shè)計思路中，采用的是分布式控制思路，分布式控制節(jié)點應(yīng)用Zigbee 節(jié)點來進行數(shù)據(jù)信號的傳輸，那么，怎樣使用單片機對節(jié)點信號進行有效監(jiān)控采集呢？本文選擇的設(shè)計思路是加入分控制器。 其接口電路如圖 33 所示。主機功能主要是控制整個系統(tǒng)的有效運行，從機的功能則是在負責(zé)區(qū)域內(nèi)采集相關(guān)節(jié)點的數(shù)據(jù)信號，并完成與主機之間的數(shù)據(jù)信號交互，以此實現(xiàn)系統(tǒng)內(nèi)數(shù)據(jù)信號的互通有無，其示意圖如圖 34 所示。 在本文中，本文選擇 RS485 實現(xiàn)主機與從機之間的通信協(xié)議轉(zhuǎn)換。 16 主機與從機的通信電路圖分別如圖 35 與圖 36 所示。正是在老師們的悉心指導(dǎo)和耐心細致地講解及同學(xué)們的相互幫助下，使我們完成了本次的課程設(shè)計學(xué)習(xí)。（ 2）基于 51 單片機的控制系統(tǒng)的前期準(zhǔn)備工作。（ 4）基于 Protel 99 SE 以及福昕閱讀器專業(yè)版將 Sch 和 PCB 文件轉(zhuǎn)換成高清圖片的工作。通過本次設(shè)計我們對所學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)知識和專業(yè)知識有了更加理性和深層的認識，并鍛煉和提高了實際動手和實踐能力，為我們將來走向工作崗位打下了良好結(jié)實的基礎(chǔ)。正是在老師們的悉心指導(dǎo)和耐心細致地講解及同學(xué)們的相互幫助下，使我們完成了本次的課程設(shè)計學(xué)習(xí)。通過本次設(shè)計我們對所學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)知識和專業(yè)知識有了更加理性和深層的認識，并鍛煉和提高了實際動手和實踐能力，為我們將來走向工作崗位打下了良好結(jié)實的
畢業(yè)設(shè)計相關(guān)推薦
鄂ICP備17016276號-1