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面向智能家居的照明系统研究与开发

作　者: 吴巍
导　师: 吴明光
学　校: 浙江大学
专　业: 系统工程
关键词: 智能家居网络智能照明 DALI X-10 嵌入式网关
分类号: TU113
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
下　载: 715次
引　用: 4次
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内容摘要

随着科技的进步,基于网络的智能家居概念正在替代传统的基于家庭控制器的智能家居。为了适应变革,在行业规范的制订中占有一席之地,同时取得标准发言权,国内各组织联盟纷纷制订了符合我国国情的智能家居网络规范协议。本文首先对已被信息产业部批准为推荐行业标准的三个主流协议——CCSA协议、IGRS协议和ITophome协议进行了综述,比较了各自的技术侧重点和市场诉求点,分析了各协议的联系和分工,从总体高度对新的智能家居网络进行了概括。智能照明系统作为智能家居系统的一个重要子系统,具有高效节能、管理简单、控制多样化、成本较低和容易进入市场的优势。本文对面向智能家居的智能照明系统进行了研究与开发,完成了数字可寻址调光接口(DALI)系统主控单元、从控单元的研发和电力线载波X-10嵌入式家庭网关的预研工作。本文在对调光领域最新标准DALI协议进行介绍的基础上,分析了三种DALI解决方案的优缺点,提出了自主设计的基于通用芯片的低成本DALI系统。完成了使用拨盘设定地址和命令的DALI主控单元研发,实现了DALI代码指令的发送和接收功能,并且从硬件电路、软件流程、信号分析和误差改进四部分进行了阐述。DALI从控单元的研发主要完成了光线传感器信号A/D转换、调光信号D/A转换、PWM脉冲调制和卤素灯调光驱动的硬件电路设计,分析了基于UBA2014的电子镇流器荧光灯调光电路,并给出了软件结构图。本文最后对占据美国市场主导地位的X-10智能家居系统和Internet的互联进行了探索。构造了硬件基于ARM7内核、软件基于μc—Linux的X-10嵌入式智能家庭网关,为改造传统的智能家居总线控制器、实现通过以太网远程控制家庭设备提供了新的思路和方法。

全文目录

摘要  7-9
Abstract  9-11
第一章绪论  11-17
  1.1 课题背景  11-13
    1.1.1 国内智能家居标准的现状  11-12
    1.1.2 DALI背景介绍  12-13
    1.1.3 X-10网关背景介绍  13
  1.2 选题意义  13-15
  1.3 论文结构  15-17
第二章国内智能家居标准的现状及其主流协议介绍  17-25
  2.1 概述  17
  2.2 CCSA智能家居网络协议标准  17-20
    2.2.1 家庭网络CCSA组织概述  17-18
    2.2.2 CCSA标准中家庭网络的几个关键技术  18-20
  2.3 信息设备资源共享协同服务(IGRS)基础协议  20-22
    2.3.1 背景介绍  20
    2.3.2 IGRS概述  20-21
    2.3.3 IGRS基础协议的机制与应用  21-22
  2.4 ITopHome -e家佳标准  22-23
    2.4.1 ITopHome -e家佳标准背景简介  22
    2.4.2 ITopHome -e家佳标准概述  22-23
  2.5 本章小结  23-25
第三章 DALI协议及其实现方案  25-37
  3.1 主流智能照明和调光协议介绍  25-26
  3.2 DALI技术简介  26-30
    3.2.1 DALI系统的组成  26-27
    3.2.2 DALI通信协议  27-28
    3.2.3 DALI系统的电气特性  28-29
    3.2.4 DALI调光原理  29-30
    3.2.5 数据访问规则  30
  3.3 三种DALI解决方案比较  30-34
    3.3.1 IR面向单管控制的DALI系统  30-31
    3.3.2 Philips DALI系统解决方案  31-32
    3.3.3 Motorola DALI系统解决方案  32-34
  3.4 DALI系统总体结构设计  34-36
  3.5 本章小结  36-37
第四章数字可寻址照明接口(DALI)系统主控单元的研发  37-57
  4.1 DALI主控单元的硬件结构  37-42
    4.1.1 电源转换模块  37-38
    4.1.2 时钟、中断和用户设置模块  38-40
    4.1.3 主控单元的DALI发送和接收电路  40-42
  4.2 DALI主控单元的软件开发  42-45
  4.3 DALI主控单元的调试  45-55
    4.3.1 DALI主控单元发送DALI信号的调试  45-47
    4.3.2 DALI主控单元接收DALI信号的测试  47-50
    4.3.3 误差的分析与技术改进  50-55
  4.4 本章小结  55-57
第五章数字可寻址照明接口(DALI)系统从控单元的研发  57-73
  5.1 DALI从控单元硬件结构  57-70
    5.1.1 从控单元的DALI接收和发送模块  57-58
    5.1.2 光线传感器与模拟／数字转换电路  58-64
    5.1.3 调光信号数字／模拟转换电路  64-66
    5.1.4 PWM比较输出电路  66-68
    5.1.5 卤素灯调光驱动电路  68
    5.1.6 荧光灯镇流器电路  68-70
  5.2 DALI从控单元的软件设计  70-71
  5.3 本章小结  71-73
第六章基于Internet的嵌入式X-10智能家庭网关设计  73-85
  6.1 嵌入式X-10网关概述  73-75
    6.1.1 X-10协议简介  73-74
    6.1.2 嵌入式X-10网关的系统结构  74-75
  6.2 嵌入式X-10智能家庭网关的硬件设计  75-81
    6.2.1 嵌入式X-10网关的硬件总体构造  75-76
    6.2.2 ARM的外围扩展结构设计  76-79
    6.2.3 X-10载波收发模块的电路设计  79-81
  6.3 嵌入式X-10智能家庭网关的软件设计  81-82
    6.3.1 移植μC—Linux到目标平台  81-82
    6.3.2 通用I／O口和串行通讯口的工作原理  82
  6.4 TCP／IP与X-10的协议转换  82-83
  6.5 本章小结  83-85
第七章总结与展望  85-87
附录1 DALI主控单元部分程序  87-91
附录2 DALI主控单元电路图  91-93
附录3 DALI从控单元电路图  93-95
附录4 参考文献  95-99
附录5 攻读硕士期间发表的论文和参与的科研项目  99-101
致谢  101

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