智能家居照明系统的设计与实现

论文摘要

随着科技的发展，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——家庭网络标准（CCSA）协议、信息设备资源共享协同服务（IGRS）协议和数字电视接收设备与家庭网络平台接口（ITopHome）协议进行了综述。而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、从控单元的研发预研工作。并且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阐述。本文在DALI从控单元的研发方面主要完成了光线传感器信号模数（A/D）转换、调光信号数模（D/A）转换、脉冲宽度调制（PWM）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。将笔者研发的DALI主控单元和从控单元对接，即可实现一个DALI系统，能完成DALI基本的通信功能和满足一般家庭对调光的需要，能够更好调整灯光昼夜照明的亮度，并具有节能和远程控制的优势。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 DALI 背景结构分析
• 1.2 选题意义
• 1.3 论文结构
• 第二章 国内智能家居标准的现状及其主流协议解析
• 2.1 概述
• 2.2 CCSA 智能家居网络协议标准分析
• 2.2.1 家庭网络 CCSA 组织架构
• 2.2.2 CCSA 标准中家庭网络的关键技术
• 2.3 信息设备资源共享协同服务（IGRS）基础协议
• 2.3.1 背景介绍
• 2.3.2 IGRS 概述及实现
• 2.3.3 IGRS 基础协议的机制与应用
• 2.4 ITopHome-e 家佳标准
• 2.4.1 ITopHome-e 家佳标准背景简介
• 2.4.2 ITopHome-e 家佳标准分析
• 2.5 本章小结
• 第三章 数字可寻址照明接口（DALI）协议及其实现方案
• 3.1 主流智能照明和调光协议分析
• 3.2 DALI 技术解析
• 3.2.1 DALI 系统的组成
• 3.2.2 DALI 通信协议的组成
• 3.2.3 DALI 系统的电气特性
• 3.2.4 DALI 调光原理
• 3.2.5 数据访问规则
• 3.3 三种 DALI 解决方案比较与分析
• 3.3.l lR 面向单管控制的 DALI 系统
• 3.3.2 Philips DALI 系统解决方案
• 3.3.3 Motorola DALI 系统解决方案
• 3.4 DALI 系统总体结构设计
• 3.5 本章小结
• 第四章 数字可寻址照明接口（DALI）系统主控单元的实现
• 4.1 DALI 主控单元的硬件结构设计
• 4.1.1 电源转换模块设计
• 4.1.2 时钟、中断和用户设置模块设计
• 4.1.3 主控单元的 DALI 发送和接收电路设计
• 4.2 DALI 主控单元的软件设计
• 4.3 DALI 主控单元的测试与分析
• 4.3.1 DALI 主控单元发送 DALI 信号的测试
• 4.3.2 DALI 主控单元接收 DALI 信号的测试
• 4.3.3 误差的分析与技术改进
• 4.4 本章小结
• 第五章 数字可寻址照明接口（DALI）系统从控单元的实现
• 5.1 DALI 从控单元硬件结构设计与实现
• 5.1.1 从控单元的 DALI 信号接收和发送模块设计
• 5.1.2 光线传感器与模拟/数字信号转换电路
• 5.1.3 调光信号数字/模拟转换电路
• 5.1.4 PWM 脉冲比较输出电路的分析
• 5.1.5 卤素灯调光驱动电路
• 5.1.6 荧光灯镇流器电路
• 5.1.7 DALI 主控单元的硬件实现
• 5.2 DALI 从控单元的软件设计与实现
• 5.3 本章小结
• 第六章 结束语
• 致谢
• 参考文献
• 附录A DALI 主控单元部分程序
• 附录B DALI 主控单元电路图
• 附录C DALI 从控单元电路图