基于数字可寻址照明接口协议的控制系统研发

摘要

随着科学技术的飞速发展和社会的不断进步，消费者对照明的多样性、可靠性、高效和易用性的要求不断提高；另外，由于照明的能耗巨大，节能减排也成为了各国经济发展的核心议题。由此，智能与节能逐渐成为当前电气照明设备及系统发展的主要方向，智能照明技术也应运而生：基于电子技术、通信技术和控制技术的智能照明系统有机地整合建筑物内的各种照明器具，同时可以与其他的电气设备或传感器实时通讯，真正实现了有效的管理和控制，并且采用合理的调光策略，最大限度地节约能量。本文以基于数字可寻址照明接口协议(DALI)的控制系统作为研究对象，在深刻理解、剖析该通信协议的基础上，汲取国际照明领域的最新科研成果和课题组的工程实践经验，对DALI协议作了进一步的完善：增加了兼容DALI协议的本地控制功能，提出了智能照明的三状态反馈机制解决方案和电子调光镇流器易损件分离的结构，并设计开发了相关的原型机。
　　 本文首先分析智能家居中的照明系统发展历史和现状，对国内外几种影响较大的智能家居协议进行介绍并阐述智能照明的重要作用，然后从以下几个方面对基于数字可寻址照明接口协议的控制系统进行创新性的研究(相关专利已授权)：
　　 针对传统DALI智能照明系统无法进行本地控制的缺陷，增加了单点本地控制从节点和场景本地控制从节点，设计基于DALI智能照明系统的兼容解决方案。设计多功能的主控单元，实现基于传感器的智能场景控制。
　　 研究照明控制系统中执行器的控制单元、执行单元和受控对象的工作状态反馈机制，设计基于专用芯片AT90PWM2的DALI执行器，实现三状态反馈功能。在执行器设计时采取易损件分离策略，有效降低了总体拥有成本。
　　 设计了基于LabVIEW的DALI系统监控软件，采用IT领域主流的图形化语言编程，软件具有开发周期短、可维护、可扩展和优异的易用性。

目录

文摘

英文文摘

声明

致谢

1绪论

1.1课题的背景

1.2课题的意义

1.3论文的组织结构

2智能家居及主流协议

2.1智能家居的现状和发展

2.2国内外主流智能家居协议介绍

2.2.1 CCSA智能家居网络协议标准

2.2.2 EIB欧洲安装总线

2.2.3 WiGig

2.3智能家居中的照明系统

2.4 DALI协议介绍

2.4.1 DALI协议的历史

2.4.2 DALI系统的构成

2.4.3 DALI系统的电气规范

2.4.4 DALI协议的编码格式

2.4.5 DALI协议的指令格式

2.4.6 DALI调光原理

2.5本章小结

3具有本地控制功能的DALI系统

3.1 DALI照明系统设计

3.2主节点设计

3.3标准从节点设计

3.3.1微处理单元设计

3.3.2标准从节点硬件设计

3.4单点本地控制从节点设计

3.4.1单点本地控制从节点硬件设计

3.4.2单点本地控制从节点软件设计

3.5场景本地控制从节点设计

3.5.1场景本地控制从节点硬件设计

3.5.2场景本地控制从节点软件设计

3.6系统分析

3.7智能照明案例

3.7.1单点本地控制应用案例

3.7.2场景本地控制应用案例

3.7.3环境传感器应用案例

3.8本章小结

4具有三状态反馈功能的DALI执行器设计

4.1从节点调光镇流器设计

4.1.1控制器单元设计

4.1.2 EMI滤波单元设计

4.1.3功率因数校正单元设计

4.1.4输出网络单元设计

4.1.5半桥逆变单元设计

4.1.6 DALI接口单元设计

4.1.7易损件分离

4.2三状态反馈

4.2.1三状态反馈概念

4.2.2执行器的三状态反馈

4.3从节点控制器单元软件流程

4.4系统分析

4.5本章小结

5基于LabVIEW的监控软件设计

5.1系统开发环境

5.1.1 LabVIEW语言

5.1.2 VI程序特点

5.1.3 LabVIEW创建虚拟仪器的过程

5.2基于VC++编程的人机界面

5.3基于LabVIEW编程的监控软件

5.3.1主界面

5.3.2查询界面

5.3.3配置界面

5.4对比分析

5.5本章小结

6总结和展望

参考文献

作者简历