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博鱼电竞一种基于ZigBee和STM32的室内智能照明系统的设计

发布时间:2024-01-22 10:30:35 点击量:

  博鱼电竞一种基于ZigBee和STM32的室内智能照明系统的设计在人们的传统意识中,照明系统仅以照明为目的。传统的照明系统中主要的控制方式有手动控制方式和自动控制方式。其中手动控制方式简单、有效,但是过于依赖人工操作,并且控制相对分散,不能有效管理;自动控制方式主要是由时钟元件、光电元件或两者组合的方式来实现对照明设备的控制,这种控制方式减少了对人员的依赖性,管理相对集中,实现了照明控制的自动化,但却不能对照明系统进行调光控制。

  此外,随着生活水平的不断提高,人们对日常生活的无线化、网络化、智能化、节能化的需求越来越强烈,以上两种传统的照明控制系统已经无法满足人们对日常生活品质的需求。基于上述原因提出了一种基于ZigBee和STM32的室内智能照明系统的设计。

  本系统主要由终端节点、路由器节点和协调器节点组成。三个节点各司其职,终端节点主要负责消息的传输和允许共它节点通过它接入到网络中;协调器节点则主要负责网络的建立、维持和管理,以及整个网络数据信息的收集、处理和显示等。在这三个节点当中协调器节点是整个网络的核心。系统总体设计框图如图1所示。

博鱼电竞一种基于ZigBee和STM32的室内智能照明系统的设计(图1)

  (1)采用带调光模块的LED灯具,通过程序控制可以实现灯光亮度的自动调节,利用室内灯光与自然光的相互补偿使室内照度保持在一个合适状态;

  (4)加入部分情景模式,在不同的室内环境需求时可以很方便地对灯光环境进行选择(如家人一起看电视时的影院模式,看书写字时的学习模式等)。

  除上述主要的功能外,本设计还预留了部分外围接口电路,可以加入一些相应的传感器实现更多的功能(如加入燃气传感器来预防厨房燃气泄漏,加入烟雾传感器防火灾等)

  系统硬件电路部分主要由协调器节点电路、系统照度采集节点电路、系统LED调光节点电路以及系统路由器节点电路四部分组成。

  照度采集节点由CC2530和光照度传感器(BH1750FVI)组成。本节点主要是对室内的照度进行实时的采集并通过ZigBee模块发送给协调器,协调器再对接收到的照度信息进行整合处理,然后在LCD上实时显示出室内的照度信息,并根据照度信息给LED照明节点发送相应的指令,对LED灯进行相应的亮度调节。

  BH1750FVI传感器是一个光电集成传感器,其主要有如下几个特点:1)可以输出对应亮度的数字值;2)广泛的输入光范围(相当于1-65535lx);3)通过降低功率功能,实现低电流化;4)无需外围部件;5)光源依赖性弱(白炽灯、荧光灯、卤素灯、白光LED、日光灯)。

博鱼电竞一种基于ZigBee和STM32的室内智能照明系统的设计(图2)

  LED调光节点由CC2530和调光模块组成。调光模块可以根据ZigBee模块接收到的指令实时地对LED灯进行亮度的调节。调光的目的是为了使室内自然光跟LED灯光进行相互的补偿,使室内照度达到一个合适状态。

博鱼电竞一种基于ZigBee和STM32的室内智能照明系统的设计(图3)

  路由器节点是在CC2530模块上扩展了一个CC2591模块,该模块是一个真正意义上精心设计的带PA+LNA无线收发模块。该节点主要负责接收终端节点信息并转发给协调器,或转发协调器的反馈信息给终端节点。

  在开阔的场地上,CC2530的传输距离可达100m博鱼电竞,但在室内环境下由于有墙体的遮挡,存在路径损耗问题,实际传输距离大大缩短。在室内中间位置若仅放置一个由CC2530构成的路由节点,很可能造成数据传输错误甚至数据丢失。所以在实际设计电路时,路由器节点采用的是CC2591+CC2530组合的形式。CC2591是一个2.4GHz的射频前端芯片,它可以通过PA提高发射功率,从而延长通信距离。该芯片还可以通过LNA来改善接收机的灵敏度。通过以上两点可以很好地保证该系统数据传输的完整性。CC2591+CC2530硬件电路如图4所示。

博鱼电竞一种基于ZigBee和STM32的室内智能照明系统的设计(图4)

  协调器节点由STM32F107、CC2530、12864LCD、矩阵键盘、DS18B20和DS1302模块组成。该节点是整个系统的核心,主要负责网络的组建、维护、控制终端节点的加入和删除,以及整个系统信息的处理和显示等。其中STM32F107是意法半导体推出的全新STM32互联型微,此芯片集成了各种高性能工业标准接口,且STM32不同型号产品在引脚和软件上具有完美的兼容性,可以适应多种应用。此外该芯片还可以嵌入μC/GUI系统,拥有独立的32位指令总线位Thumb指令等。

  矩阵键盘电路采用2×4的矩阵键盘,用于时钟的时间调整及不同情景模式的选择;显示电路采用12864 LCD,可以显示4行信息,每行显示16个字符,完全满足显示照度、时间和温度等要求。

博鱼电竞一种基于ZigBee和STM32的室内智能照明系统的设计(图5)

  软件部分主要是完成对整个系统硬件电路的编程设计。其中终端节点程序主要完成信息的采集、上传和控制等。协调器节点程序用于实现整个网络的组建、维护和管理以及相应数据的收集、处理和显示等。3.1 协调器节点软件设计

  协调器节点首先判断是否有数据传送,若有,则选定信道建立网络,进行数据扫描和读取,并打包发送数据。由于电源损耗主要集中在无线数据的收发阶段,在没有接收到时钟信号的唤醒命令前,使其处于睡眠状态,以达到延长电池的使用寿命、减少功耗的效果。程序流程图如图6所示。

博鱼电竞一种基于ZigBee和STM32的室内智能照明系统的设计(图6)

  终端节点数据采集的软件设计包括两部分,分别为单片机CC2530驱动程序设计和传感器收发数据程序设计。首先进行模块初始化,然后启动定时器,每隔一段时间进行信道扫描,查看是否有入网申请指令,若有,则首先判断启动哪一个传感器端口,然后向端口发送数据采集请求,采集完毕后使单片机处于休眠模式,将采集到的数据发送给CC2530作进一步处理。程序流程图如图7所示。

博鱼电竞一种基于ZigBee和STM32的室内智能照明系统的设计(图7)

  程序中将设备类型设置为网络路由节点,在ZigBee协议栈中只需要更改应用层事件处理函数使其在接收到信息后调用程序把接收到的信息发送出去即可。

  为对系统进行功能的测试,特选择宿舍为实验场所,分别在宿舍的三个卧室各放置3个照明节点和一个照度采集节点,然后对系统的功能进行测试。通过测试,系统能够准确地实现无线控制功能。照度节点能够准确地采集环境的光照度信息,ZigBee模块能够正常地进行数据的相互传输,PWM调光器模块能够准确无误地对LED灯进行相应亮度的调节。此外各种情景模式,如室内温度和时钟信息都可以按照预定指标正常工作。

  此无线智能照明系统不仅可以用于室内照明的全自动控制,也可根据不同的需求进行手动的调节,这样既可以节约能源又可以使室内光照度达到适合人类活动的最佳状态。本系统具有体积小、功耗低、功能强和可灵活扩展等特点。此外本系统不仅可以用于家庭室内也可应用于学校教室、公司办公区、会议室和KTV等各种不同的场合,只需在运用时对相应模块和程序进行相应的调整即可。本系统在智能照明控制领域具有广阔的应用前景。

  1、GPIO的寄存器按照功能可以分为以下几类: A、配置寄存器 B、数据寄存器 C、位寄存器 D、 锁定寄存器 2、对于GPIO端口,每个端口有16个引脚,每个引脚的模式由寄存器的四个位控制,每四位又分为两位控制引脚配置(CNFy ),两位控制引脚的模式及最高速度(MODEy ),其中y表示第y个引脚。配置GPIO引脚模式的一共有两个寄存器,CRH是高寄存器,用来配置高8位引脚,还有CRL配置低八位引脚博鱼电竞。 3、端口位设置\清除寄存器(GPIOx_BSRR) 一个引脚 y 的输出数据由 GPIOx_BSRR 寄存器位的2 个位来控制分别为 BRy (Bit Reset y)和BSy (Bit Set y),BRy 位用于写 1清零

  0、 实验之前的准备 a) 接通串口转接器 b) 下载IO与串口的原厂程序,编译通过保证调试所需硬件正常。 1、 flash,lib,nvic,rcc和GPIO,基础程序库编写 a) 这几个库函数中有一些函数是关于芯片的初始化的,每个程序中必用。为保障程序品质,初学阶段要求严格遵守官方习惯。注意,官方程序库例程中有个platform_config.h文件,是专门用来指定同类外设中第几号外设被使用,就是说在main.c里面所有外设序号用x代替,比如USARTx,程序会到这个头文件中去查找到底是用那些外设,初学的时候参考例程别被这个所迷惑住。 b) 全部必用代码取自库函数所带例程,并增加逐句注释。

  正在准备做毕业设计,配置LED_Config()的时候,又看到了位带操作的宏定义,我又嘀咕了,什么是位带操作,一年前在使用位带操作的时候,就查阅过好多资料,Core-M3也看过,但是对于博主这种“低能儿”来说,你不把它说的白一点,就是感觉理解的不够透彻,于是今天又一次,查阅了各种手册,也算是基本弄懂了,鉴于博主的个人特点,所以本人的介绍也会十分浅显易懂,希望能帮到各位! 首先,抛砖引玉,来两个问题: 1)为什么STM32里面会有位带操作? 2)STM32里面的位带操作是什么意思? 我也不想去弄什么官方定义了,来两个例子,相信各位心里即使不能给出一个确切的定义,也不会再去纠结这个问题, 答: 1)51单片机相信各位都用过,假设P

  位带操作 /

  前言: 最近在调试STM32F205芯片ADC多通道DMA方式采集数据,总结下STM32多通道ADC的DMA方式采集的使用方法。 硬件平台:STM32F205 软件平台:keil v5 函数库:标准库 多通道ADC的配置 #define Channel_Num 9 //ADC的通道数,本例使用9个通道 #define Sample_Num 10 //采样次数,本例使用平均滤波,采样10次取均值 u16 ADC_ConvertedValue ;//ADC采集数据的缓存 uint16_t ADC_Value ={0};//9个ADC通道的采样值 下面为ADC及DMA的详细配置函数。 void ADC_DMA

  1.Warning: L6305W: Image does not have an entry point. (Not specified or not set due to multiple choices.) 在Options for Target选项的Linker---Misc controls加入入口地址:--entry Reset_Handler 2. Error: L6915E: Library reports error: __use_no_semihosting was requested, but __user_initial_stackheap was referenced 对于这个问题,我在

  问题 /

  0 引言 随着近年来我国空间科学技术的快速发展,卫星、载人飞船等航天器需要更高的控制精度、可靠性和更长的寿命。星敏感器在各种航天器上大量应用,其性能指标直接影响到测量结果的可信度。单星模拟器是星敏感器的主要地面标定设备之一,所要实现的功能是在实验室内提供与单颗真实恒星在光度特性、光谱特性等方面趋于一致的模拟恒星 。传统单星模拟器大多体积大,精度低,稳定性不够好,可调节色温单一,实现星等范围小 。本项目采用模块化设计,将多束不同窄带光谱、不同强度的光线混合,并控制总体输出光强,最终实现不同等效黑体色温和不同星等。 1 结构设计 如图1 所示,单星模拟器系统总体结构由电源、光源、波段光强、积分球、星等、工控箱、PC

  单星模拟器系统设计 /

  时钟系统是处理器的核心,所以在学习STM32所有外设之前,认真学习时钟系统是必要的,有助于深入理解STM32。 重要的时钟: PLLCLK,SYSCLK,HCKL,PCLK1,PCLK2 之间的关系要弄清楚; 1、HSI:高速内部时钟信号 STM32单片机内带的时钟 (8M频率) 精度较差 2、HSE:高速外部时钟信号 精度高 来源(1)HSE外部晶体/陶瓷谐振器(晶振) (2)HSE用户外部时钟 3、LSE:低速外部晶体 32.768kHz 主要提供一个精确的时钟源 一般作为RTC时钟使用 在STM32中,有五个时钟源,为HSI、HSE、LSI、LSE、PLL。 ①、HSI是高速内部时钟,RC振荡器,频率为8MHz。 ②

  意法半导体宣布取得两项重大技术进展,促使市场成功的STM32系列微的性能和功耗获得进一步提升,这两项进展分别是:内嵌90纳米制程闪存的微问世;推出业内首款针对工业标准的ARM Cortex-M3内核优化的自适应实时(ART)存储器加速器。     意法半导体的首批采用90nm嵌入式闪存制程生产的STM32微的运行速度更快,功耗更低,外设集成度更高,片上存储密度更大。90nm嵌入式闪存技术的性能已经在智能卡和汽车电子IC上得到实证。意法半导体已于2009年发布了内嵌90nm 闪存的微的样片。     由于ARM Cortex-M3的性能高于闪存技术,在运行频率较高时,处理器必须等待闪存,意法半

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