智能家居灯光控制系统PPT课件.ppt

智能家居灯光控制系统 终端节点设计 姓名 张华专业 自动化班级 B110437学号 B11043720指导教师 张华鹏 洛阳理工学院2011级专升本毕业答辩 3 17 2020 1 选题背景和意义 随着科学技术的发展 人们生活水平逐步提高 居住环境越来越大 家居生活越来越追求便捷 传统的有线数据传输已不能满足人们的日常生活要求 无线传输恰好迎合了人们的需要 常见的无线通信技术可以分为ZigBee技术 蓝牙 Wi Fi和红外等技术 四种无线通讯技术各有其优缺点 经过比较 我们最终选用ZigBee技术 该技术低复杂度 低功耗 低速率 低成本的特点适合在家庭中组建无线网络 给人们的生活提供方便 3 17 2020 2 智能家居 近年来 智能家居已经慢慢融入人们的生活 智能照明 智能空调 智能窗户 智能厨房 智能浴室 智能洗衣等组成了一个基本的智能家居系统 人们手持遥控器 可以非常方便的控制窗帘 灯光 空调和家用电器等 让人们轻松享受舒适的家庭生活 简单示意图如下 3 17 2020 3 ZigBee技术简介 ZigBee是一种无线连接 可工作在2 4GHz 全球流行 868MHz 欧洲流行 和915MHz 美国流行 3个频段上 分别具有最高250kbit s 20kbit s和40kbit s的传输速率 它的传输距离在10 75米 可以继续增加 ZigBee技术是一种短距离 低复杂度 低功耗 低速率 低成本的双向无线网络技术 是一组基于IEEE802 15 4无线标准开发的组网技术 主要适用于自动控制和远程控制领域 广泛应用于物联网 自动控制和监视等诸多领域 3 17 2020 4 ZigBee三种逻辑设备类型 协调器 协调器负责启动整个网络 它是网络的第一个设备 协调器选择一个信道和一个PANID随后启动整个网络 协调器的角色主要是网络的启动和配置 路由器 路由器允许其他设备加入网络 多跳路由和协助它自己的子节点完成通讯 通常 路由器由主电源供电 终端节点 终端设备没有特定的维持网络结构的责任 它可以睡眠或者唤醒 因此它可以是一个电池供电设备 通常 终端设备对存储空间的需要比较小 3 17 2020 5 系统设计方案 本系统中主要包括四个模块 一个协调器 一个路由器 两个终端节点 设计思想 协调器相当于智能家居用户手中的遥控器 可以控制终端节点 路由器负责延长传输距离 保证系统可靠性 终端节点相当于智能家居中的电动窗帘 台灯等各种家电的控制开关 接收协调器 遥控器 发来的控制信号 实现电动窗帘打开或关闭 灯光切换等 3 17 2020 6 系统芯片选型 本设计采用TI公司推出的CC2530芯片来实现ZigBee通信 它是真正的SOC片上系统解决方案 支持IEEE802 15 4标准 CC2530结合了一个完全集成的 高性能的RF收发器与一个8051微处理器 8kB的RAM 32K 64K 128K 256KB四种闪存版本 以及其他强大的支持功能和外设 3 17 2020 7 系统硬件实现 协调器 终端节点1 终端节点2 路由器 3 17 2020 8 Z Stack软件架构 Z Stack由main 函数开始执行 main 函数共做了2件事 一是系统初始化 二是开始执行轮转查询式操作系统 3 17 2020 9 运行操作系统函数解析 这个是任务轮询的主要函数 它会查找发生的事件然后调用相应的事件执行函数 voidosal start system void 操作系统开始启动 for uint8idx 0 任务索引号do if tasksEvents idx 寻找最高优先级的任务来运行 break while idx tasksCnt tasksCnt为最大任务号 3 17 2020 10 if idx tasksCnt 若任务索引号小于最大任务号 向下执行 uint16events Hal Enter Critical Section intState 进入临界区events tasksEvents idx 提取需要处理的任务中的事件tasksEvents idx 0 清除本次任务的事件号Hal Exit Critical Section intState 退出临界区events tasksArr idx idx events 通过指针调用任务处理函数Hal Enter Critical Section intState 进入临界区tasksEvents idx events 保存未处理的事件Hal Exit Critical Section intState 退出临界区 3 17 2020 11 协议栈简易流程 3 17 2020 12 终端节点工作流程 3 17 2020 13 系统预先宏定义 接下来我们看看 程序中是如何对LED1灯对应的I O口进行定义的 defineLED1 BVBV 0 左移0位 defineLED1 SBITP1 0 节电板LED1连接P1 0口 defineLED1 DDRP1DIR 方向寄存器 defineLED1ACTIVE LOW 低电平有效 defineLED2 BVBV 1 左移1位 defineLED2 SBITP1 1 节电板LED2连接P1 1口 defineLED2 DDRP1DIR 方向寄存器 defineLED2ACTIVE LOW 低电平有效 3 17 2020 14 终端节点接收数据简介 本设计终端节点接收协调器按键和串口发来的数据 控制关系如上表所示voidSampleApp MessageMSGCB afIncomingMSGPacket t pkt uint16flashTime 3 17 2020 15 终端节点接收数据简介 switch pkt clusterId 检索信息clusterId号 caseSAMPLEAPP P1 CLUSTERID 预先约定P1对应簇号是1HalUARTWrite 0 Igetdata n 11 串口打印if pkt cmd Data 0 1 若接收到数据1P1 0 P1 0 P1 1 P1 1 终端节点1LED1和LED2状态取反 提示接收到数据break caseSAMPLEAPP P2 CLUSTERID 预先约定P2对应簇号是3HalUARTWrite 0 Igetdata n 11 串口打印if pkt cmd Data 0 1 若接收到数据1P1 0 P1 0 P1 1 P1 1 终端节点2LED1和LED2状态取反 提示接收到数据break 3 17 2020 16 终端节点接收数据简介 caseSAMPLEAPP COM CLUSTERID 预先约定P2对应簇号是4i pkt cmd Data 1 if i a 若接收到数据 a P1 0 P1 0 两个终端节点LED1取反elseif i b 若接收到数据 b P1 1 P1 1 两个终端节点LED2取反elseif i c 若接收到数据 c P1 0 0 P1 1 0 两个终端节点LED灯均点亮elseif i d 若接收到数据 d P1 0 1 P1 1 1 两个终端节点LED1和LED2均熄灭else break 3 17 2020 17 结论 本设计是基于ZigBee的智能家居灯光控制系统 终端节点设计 负责接收协调器控制信号 通过本设计 我熟悉ZigBee协议栈的主要工作原理 了解了智能家居国内外的发展现状 通过手头的实验板能够接受协调器发送的控制信号 实现家电设备灯光的无线控制和调节 由于时间 经费限制 我们用LED灯代替家电的控制开关 毕业设计是一次全面的学习过程 也是对大学时期的一种总结 感谢毕业设计过程中帮助过我的同学 同时也非常感谢张华鹏张老师对我的指导 3 17 2020 18 写在后面的话 对于我来说 ZigBee是一种新的技术 协议栈更是第一次接触 毕业设计一切从零开始学起 熟悉基础实验 组网实验到