基于Zigbee的无线光伏LED景观灯群控系统设计

发布时间：2017-08-03 09:40

  本文关键词：基于Zigbee的无线光伏LED景观灯群控系统设计

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【摘要】：近年来城市夜间生活的丰富促进了夜间景观灯照明领域的发展,但由于技术落后等原因也出现了管理方式单一不合理、能源浪费严重等现象。本论文针对这些问题旨在设计一种基于Zigbee技术的无线光伏LED景观灯群控管理系统,实现对LED景观灯的远程控制,通过将Zigbee技术和光伏发电技术引入城市夜间景观灯照明领域,改变建筑物LED景观灯传统的孤立照明的模式。实现各建筑物间的联动显示,以达到某个区域甚至整个街区景观灯协同变化的的目的,同时利用组成的无线网络还可以将区域内的温湿度等环境参数实现无线监测。论文的设计方案主要由硬件和软件两部分组成。硬件部分主要完成的是电路设计与系统搭建工作,包括:太阳能发电系统中控制器充电电路的设计以及蓄电池配置,完成了太阳能智能充电系统的搭建;Zigbee网络中协调器节点、路由器节点、终端节点的数据采集部分和微处理器LED景观灯控制部分的电路设计;以及负载LED景观灯的驱动电路设计和系统电源电路的设计等。其中Zigbee网络节点的核心射频芯片采用美国德州仪器公司的CC2530芯片,数据采集工作由光敏电阻传感器和SHT10温湿度传感器来完成,用来采集外界环境的光照强度、温度和湿度三种数据。软件部分主要是一些编程工作,包括基于Zigbee协议栈的Zigbee树型网络的组建;传感器数据的采集与传输工作,通过微控制器的编程工作完成了LED景观灯单元的控制方式和控制效果的的设计,控制方式分为自动手动两种,目前设计的控制效果有渐变式、流水式和闪烁式的三种,通过对整个街区的集群控制,达到较为华丽的显示效果。还通过Visual Studio 2010软件进行了上位机界面的开发,实现了人机交互的功能,方便管理人员对景观灯的工作状态进行了解并加以控制。最后还进行了Zigbee网络的组网测试、数据传输质量的测试以及控制方式、控制效果的测试。
【关键词】：Zigbee 太阳能 景观灯 LED CC2530 上位机
【学位授予单位】：河北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN92;TM923.34;TP315
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第1章 绪论11-16
• 1.1 课题来源和意义11-12
• 1.1.1 课题来源11
• 1.1.2 课题的研究意义11-12
• 1.2 国内外研究现状12-14
• 1.2.1 Zigbee技术的国内外发展现状12-13
• 1.2.2 景观灯国内外发展现状13-14
• 1.3 本论文的主要工作和内容安排14-16
• 第2章 系统的设计方案和工作原理16-25
• 2.1 系统的组成16-18
• 2.1.1 光伏LED景观灯群部分16-17
• 2.1.2 Zigbee无线网络部分17
• 2.1.3 传感器部分17-18
• 2.2 Zigbee技术概述18-19
• 2.3 Zigbee技术的特点19-20
• 2.4 Zigbee协议栈的组成20-22
• 2.4.1 Zigbee物理层（PHY）21
• 2.4.2 媒体访问控制层（MAC）21-22
• 2.4.3 Zigbee网络层（NWK）22
• 2.4.4 Zigbee应用层（APL）22
• 2.5 Zigbee网络结构22-24
• 2.5.1 Zigbee寻址方式23
• 2.5.2 Zigbee网络拓扑23-24
• 2.6 本章小结24-25
• 第3章 景观灯管理系统的硬件设计25-43
• 3.1 太阳能智能发电系统25-28
• 3.1.1 控制器电路25-28
• 3.1.2 蓄电池配置28
• 3.2 LED负载及其驱动电路28-31
• 3.3 Zigbee通信模块31-36
• 3.3.1 Zigbee芯片选择31-32
• 3.3.2 CC2530芯片及其外围电路32-36
• 3.4 传感器模块36-38
• 3.4.1 光敏传感器36-37
• 3.4.2 温湿度传感器37-38
• 3.5 电源电路设计38-39
• 3.6 串口通信电路39-40
• 3.7 微控制器电路40-42
• 3.8 本章小结42-43
• 第4章 系统的软件开发与设计43-58
• 4.1 系统总体软件设计43-44
• 4.2 太阳能控制器的工作模式选择44
• 4.3 Zigbee软件开发环境简介44-45
• 4.4 Zigbee组网通信软件设计45-50
• 4.4.1 协调器节点48-49
• 4.4.2 路由器节点49-50
• 4.4.3 终端节点50
• 4.5 微处理器设计50-52
• 4.5.1 控制方式设计50-51
• 4.5.2 控制效果设计51-52
• 4.6 上位机软件开发52-57
• 4.6.1 软件开发环境介绍52-53
• 4.6.2 软件界面及功能53-57
• 4.7 本章小结57-58
• 第5章 系统测试58-62
• 5.1 Zigbee组网测试58-60
• 5.2 Zigbee模块传输质量测试60-61
• 5.3 LED景观灯控制方式测试61
• 5.4 LED景观灯控制效果测试61
• 5.5 本章小结61-62
• 第6章 总结及今后工作62-64
• 参考文献64-67
• 致谢67

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本文编号：613708