家居照明智能控制平台的设计与实现

摘要

随着社会经济的不断进步和科学技术的高速发展，人们对家居照明环境的智能控制方式和功能模式多样化的要求也越来越严格，因此智能照明控制系统也应运而生。智能照明系统通过电子通信技术和互联网技术等多种技术的结合，将建筑房屋内各种灯具有机的连接在一起，实现高效的布控和管理，达到“绿色照明”的效果，具有延长的照明灯具的使用寿命和节约资源等优点。
　　目前存在的智能家居照明系统的控制模式只能按照预设的控制规则和方式单一“机械式”的以自动化方式反复运行，周围环境变化时，系统就会失控，人性化服务较差，因此研究一种灵活稳定的家居照明控制技术对智能照明有重大意义。
　　针对于现有家居照明系统的不足之处，本文研究了一种可以调光，节能的智能照明控制平台。搭建了一个房屋缩比模型和基于 MSP430F5438单片机的智能照明控制平台。房屋缩比模型比例为20:1，模型大小为300mm*200mm*150mm。智能照明控制平台分为硬件部分、软件部分和上位机控制算法。软硬件部分主要负责光照度的采集，通过串口传输现场光照值给上位机，然后上位通过串口发送控制命令，调节LED灯的亮暗来控制室内光照度的大小。上位机控制算法主要研究了反步控制和基于梯度寻优算法的原理和控制特点，然后对两种算法进行simulink仿真和结果分析，实验结果表明这两种算法分别能够实现光照度和控制和最小能耗的极值搜索，适用于智能家居照明控制平台。
　　系统测试结果表明，智能照明控制平台能够实现房屋模型内部光照度的控制调节，在LED灯分为两组的情况下能够实现最小能耗的极值搜索，以最小的能耗组合实现最佳的照明效果。

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第一章引言

1.1智能家居照明提出的背景和意义

1.2国内外智能家居照明控制研究现状和发展趋势

1.3本文主要工作内容

第二章智能家居照明系统硬件设计

2.1智能家居照明系统硬件结构原理框图

2.2主控电路分析设计

2.3供电电路设计

2.4 LED驱动电路

2.5本章小结

第三章智能家居照明系统软件设计

3.1软件设计方案概述

3.2测光模块程序设计

3.3调光模块程序设计

3.4通信软件程序设计

3.5本章小结

第四章控制算法简介

4.1反步控制简介

4.2梯度寻优法简介

第五章系统测试和功能验证

5.1系统平台介绍和测试

5.2系统功能验证

第六章总结与展望

6.1工作总结

6.2后续工作展望

致谢

参考文献

攻读硕士期间取得的研究成果