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智能家居照明控制系统研究

作　者: 彭琴
导　师: 谢昭莉
学　校: 重庆大学
专　业: 控制科学与工程
关键词: 智能家居分布式照明控制 CAN总线网络浮动存储图像特征识别
分类号: TP273.5
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 488次
引　用: 3次
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内容摘要

智能照明控制系统作为智能家居系统的一个重要子系统,是自动化技术在照明控制领域的应用和推广,它不仅是实现照明艺术性和舒适性的有效手段,而且迎合绿色照明的发展方向,是节约能源、缓解未来能源危机的有效措施,其发展前景广阔。现场总线是连接现场设备和自动化系统的通信网络,具有全数字信号传输、控制功能分散、开放等特点。CAN总线作为现场总线之一,具有可靠性高、价格低廉、便于扩展等优点。论文根据照明设备的分散性、控制方式的多样性特点,结合现场总线在控制系统现场设备层的优势,介绍了基于CAN总线的分布式智能照明控制系统的设计思想,分析了CAN总线通信协议在该系统中的应用,结合CAN总线的数据广播传输能力提出了一种网络参数浮动存储和全局搜索方法。论文提出在网络中扩展实时图像处理节点,通过对数字图像的采集和边缘检测,以及基于边缘图像的区域标记和特征识别,提取图像中的有效信息,作为智能灯光控制的判定依据,实现特定场景的灯光智能控制,节约能源,也可以方便实现现场移动报警等功能。论文还介绍了一种两级计算机分布式设计方案,PC上位机监控系统通过串口接收现场控制器上传的网络运行状态、网络参数等数据,经过分析、解码后在屏幕上显示,并且可以通过操作人机交互界面来修改软件运行参数,对网络终端节点的工作状态进行调整。论文的研究结果在某大型会所的智能家居系统中得以实现,结果证明了基于CAN总线的智能家居照明控制系统设计的有效性,它具有成本低廉、可靠性高、使用方便、便于扩展、节约能源等优点,能满足国内市场的需求,具有广阔的应用前景。

全文目录

中文摘要  3-4
英文摘要  4-8
1 绪论  8-14
  1.1 课题的提出及意义  8-9
  1.2 智能家居照明控制领域研究现状  9-12
  1.3 主要研究内容与论文结构安排  12-14
2 系统需求分析及设计  14-27
  2.1 系统需求分析  14
  2.2 系统总体结构设计  14-15
  2.3 主控单元硬件设计  15-20
    2.3.1 PWM 调光模块  15-16
    2.3.2 灯光控制器硬件设计  16-18
    2.3.3 按键输入板硬件设计  18-19
    2.3.4 主控单元网络连接  19-20
  2.4 主控单元软件设计  20-26
    2.4.1 系统参数存储方案  20-22
    2.4.2 灯光控制器软件设计  22-24
    2.4.3 可编程逻辑器件设计  24-25
    2.4.4 按键输入板软件设计  25-26
  2.5 小结  26-27
3 基于 CAN 总线的网络通信方案设计  27-40
  3.1 CAN 总线通信技术概述  27-28
    3.1.1 CAN 总线简介  27
    3.1.2 PIC18F258 的CAN 控制器  27-28
  3.2 系统通信方式与通信参数设置  28-29
  3.3 CAN 应用层协议设计  29-37
    3.3.1 控制命令  29-32
    3.3.2 参数修改命令  32-33
    3.3.3 状态数据  33-36
    3.3.4 应答信号  36-37
  3.4 网络参数浮动存储及全局搜索  37-38
    3.4.1 网络参数浮动存储  37-38
    3.4.2 全局搜索技术应用  38
  3.5 小结  38-40
4 基于实时图像处理的智能控制  40-51
  4.1 构建实时图像处理平台  40-42
  4.2 区域标记及区域合并的算法研究及实现  42-47
    4.2.1 区域标记算法概述  42
    4.2.2 8 方向邻域生长算法  42-44
    4.2.3 边缘端点与区域合并  44-45
    4.2.4 区域标记及合并的SOPC 实现  45-47
  4.3 图像识别及智能照明控制  47-50
    4.3.1 基于目标物形状识别的智能控制  47-49
    4.3.2 基于移动物体识别的智能控制  49-50
  4.4 小结  50-51
5 人机交互子系统设计  51-61
  5.1 人机交互需求分析  51
  5.2 上位机监控功能的实现  51-58
    5.2.1 配置文件  51-53
    5.2.2 网络状态获取与修改  53
    5.2.3 上位机控制  53-54
    5.2.4 系统参数修改  54-58
  5.3 PC 串口与CAN 网络的通信  58-60
    5.3.1 通信格式  58-60
    5.3.2 通信协议转换  60
  5.4 小结  60-61
6 总结与展望  61-62
  6.1 主要结论  61
  6.2 后续研究工作展望  61-62
致谢  62-63
参考文献  63-65
附录  65-69
  A. 智能家居照明控制系统原理图  65-67
  B. 智能家居照明控制系统现场调试图  67-69
  C. 作者在攻读学位期间发表的论文目录  69
  D. 作者在攻读学位期间取得的科研成果目录  69

智能家居照明控制系统研究

内容摘要

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