1、附件：湖北文理學院“大學生創新創業訓練計劃”項目申報書學 院：物理與電子工程學院項目名稱：家用LED燈無線控制系統項目類型： 創新訓練項目 創業訓練項目 創業實踐項目負 責 人：張俊指導教師：吳學軍湖北文理學院教務處二一五年四月 家用LED燈無線控制系統項目起止時間 2015 年7月 至 2016年9月負責人姓名年級學院學號聯系電話E-mail張俊二物電學院2013111162187721012851610080525項目組成員司昌勇二物電學院2013111140187721023611026483102萬培佩二物電學院201311114418772101078862624763 李靜二物電學

2、院2013111122187721021941855090517唐敏敏二物電學院2013111142 18772106887851397594指導教師姓名吳學軍職務/職稱講師所在單位湖北文理學院物理與電子工程學院聯系電-mail校外導師姓名職務/職稱所在單位聯系電話 1、 項目簡介照明系統與人們的生活息息相關，但目前絕大部分照明系統都是利用各類普通開關對燈具進行打開和關閉，燈光的亮度調節也是通過普通的調光開光進行相應的調節。每次進行照明系統的操作須走到開關處才能完成，且一個開關一般只對應一路燈具，導致需要安裝很多開關，因此非常有必要設計一種集調光和開關一體的無線遙控發

3、射接收裝置以提升照明系統的智能化。而短距離無線通信技術是目前新興的通信網絡技術，它的應用有效地克服了傳統有線控制的弊端，使得系統更加智能化，并使人們可自由的在任何地方都可對照明系統進行相應的操作。此外，隨著綠色照明與智能家居日益受到廣泛關注。ZigBee技術作為一種新型的具有統一技術標準的無線通信技術，應用于短距離范圍內的低速率傳輸，具有功耗低、成本低、數據傳輸可靠、網絡容量大等特點，非常適合作為無線照明控制系統的應用。基于這種需求，本項目設計一個家用無線LED照明控制系統的解決方案，具有非常豐富的功能。具體來說有以下幾種功能：1、集中控制和多點操作的功能；2、軟啟動功能：開燈時，燈光由暗漸亮

4、，關燈時，燈光由亮漸暗。避免大電流沖擊，保護照明系統，延長使用壽命；3、燈光明暗調節功能：調節不同燈光的亮度，操作方便；5、定時控制功能；6、亮度自適應調節。因此，本項目可以達到對家庭LED燈的無線控制，實現了家居智能化。2、 申請理由（包括自身/團隊具備的知識、條件、特長、興趣、前期準備等）1、自身及團隊具備的知識、特長通過課堂學習、實驗室探索與研究，我們具備了一定的專業知識：硬件方面，我們具備模擬電子技術基礎、數字電子技術基礎、傳感器原理及應用技術、電子系統設計等專業技能；軟件方面，我們學習并掌握了匯編語言、C語言等多種計算機語言。本團隊成員都經過了一定的培訓，心態平穩，擅長與人交流合作、

5、管理安排，每個成員思想獨特，極具創新精神，很多參加過校級、省級比賽并取得優異成績。2、自身及團隊具備的條件本項目組成員綜合素養方面張俊，物理與電子工程學院大二學生，電子信息科學與技術，注重團隊協作，具備扎實的理論知識和豐富的實踐經驗，擅長與人溝通、管理、安排。萬培佩，物理與電子工程學院大二學生，電子信息科學與技術，創新意識很強，他對產品工業設計和市場調研將會有很大的幫助。司昌勇，物理與電子工程學院大二學生，電子信息科學與技術，院“大學生創新創業實驗室”成員，思維獨特，DIY經驗豐富。李靜，物理與電子工程學院大二學生，電子信息科學與技術，學習刻苦，心態良好，注重細節，學習能力強，做事保證質量的同

6、時追求效率。唐敏敏，物理與電子工程學院大二學生，電子信息科學與技術，有濃厚的學習興趣，遇到問題坦然面對，想方設法去解決。可依托的設備資源方面本項目依托湖北文理學院物電學院的國家創新人才培養基地、省級電工電子實驗教學示范中心，數字化實驗室及創新實驗室，設備齊全，可保障項目的順利實施。數字化實驗室可進行計算機控制系統的CAD設計、Matlab仿真及虛擬儀器LabView仿真。學院有自己的圖書室，專業圖書資料較齊全，方便查閱。前期準備1、已經通過調研、查詢、分析、對比方式得出，Zigbee無線技術在同類產品中成本最低、功耗最低、安全度更高、組網更便捷。 2、收集了大量ZigBee無線通信相關學習資料

7、，經過初步研讀，有把握在規定期限內掌握并運用ZigBee無線通信技術。 3、經相關市場調查，新型意法半導體STM3極具發展前景和代表性，是全球市場上32位處理器中功耗最低的產品。 4、已翻閱大量STM32相關書籍，大部分模塊的程序均以調試通過。已具備STM32開發基礎。5、語音模塊制作資料整理齊全，網點測控設備正在研發中。6、項目組成員對整個系統的工作情況有了充分了解，分工明確。三、項目方案（計劃、技術路線、人員分工等）1、項目方案計劃 （1）系統硬件設計組成 系統主要由兩部分構成，一是控制端部分，一個是接收端部分。都是基于Zigbee無線模塊設計，控制端就是一個手持式遙控模塊；接收端是一個接

8、收控制器發射的信號，能控制LED燈。 （2）系統軟件設計應用IAR Embedded Workbench開發環境，在TI協議棧的基礎上，編寫了系統的應用程序代碼。本設計的軟件采用C語言編寫，整個程序包括的子模塊有：模式選擇模塊，觸摸控制檢測模塊，數據發送/接收模塊，PWM轉換模塊，傳感器檢測模塊等幾個部分。 （3）安裝、調試系統和程序 搭建系統模型，安裝設備，反復實踐、校正、調試系統和程序，確保實際效果理想。2、技術路線本項目方案計劃的具體實施技術路線見圖1硬件電路框圖。<1>.Zigbee是基于IEEE802.15.4標準的低功耗個域網協議。其特點是近距離、低復雜度、自組織、低功

9、耗、低數據速率、低成本。<2>.路由是全功能設備(FuU Function Device，FFD)，既可以和路由和終端直接通信，也可以和協調器直接通信，系統中每個終端、路由分別控制一盞燈，每個燈對應一個ID。<3>.協調器是PAN協調器(PANC)，負責一個PAN區域的網絡建立及管理。協調器收集所有節點和路由的信息，通過RS232發給監控計算機來確定燈的亮度、環境溫度、電池電量等。路由將傳感器收集的數據通過無線發送到協調器，協調器將收到的數據通過串口發送到監控計算機。<4>終端節點，終端是簡化功能設備(Reduced Function Device，RFD)

10、，只能與路由或者協調器直接通信，另外終端的光敏傳感器會收集光照的程度，然后由終端自動的調整光照的亮度， 終端也會將自身的供電電壓傳送到監控計算機，以防節點缺電而影響使用。 圖1 無線LED燈控制系統硬件電路框圖3、人員分工 張俊、司昌勇、萬培佩、李靜、唐敏敏，根據調查分析得出的結果和實際情況，擬定基于ZigBee的家用LED燈無線控制系統詳細的研發改進方案。 李靜、唐敏敏，設備購買與組裝，搜集資料，輔助程序設計。張俊、司昌勇，控制端電路的硬件設計，以及程序調試。張俊、萬培佩，接收端電路的硬件設計，以及程序調試。李靜、唐敏敏，相關資料整理及撰寫設計報告。4、 項目特色與創新點1、項目特色 （1）

11、系統中每個終端節點或路由器分別控制一盞燈或多盞燈，每個節點會有單獨的網絡地址，手持控制終端通過無線模塊發送命令到協調器，協調器將收到的命令通過無線傳輸發送到各個節點。 （2）應用在LED 照明工程中的Zigbee 無線技術，解決了白熾燈耗電嚴重，使用壽命短的問題，同時解決照明工程中布線復雜、高功耗、資源浪費大、受距離限制、維護困難的問題。 （3）對LED 燈的開關和亮度調節的無線控制，主要利用Zigbee無線自組網技術，并且功能細致可以分為單個燈光控制和局域燈光控制。 （4）LED 節能燈與Zigbee 無線自組網技術相結合的設計方案， 實現對LED 燈的亮度進行連續調節和遠程控制的功能。2、

12、 項目創新點 （1）整個無線控制LED系統控制終端是一手持遙控器，遙控器內設置了無線收發模塊，在組建網絡時將遙控器加入網絡，遙控器會自動識別每一節點的ID 地址，通過對節點發送命令實現控制。可以對單個燈進行亮度調節，即向單個節點發送控制命令，也可以將部分節點組建一個局域網絡存儲到遙控器中，對這個局域網絡發送命令就可以實現局域網內所有節點的燈光控制。 (2) 通過Zigbee無線技術的通信原理控制LED的狀態，更加智能化和方便。 （3）基于Zigbee技術的低功耗與LED的節能的特點，使整個系統更加環保，更加節約。 （4）通過多節點控制LED使整個系統分工明確，不會出現系統的瞬時的混亂。 （5）

13、通過傳感器感受光照強度變化，通過處理器對LED光強進行調節，達到 節能的效果。五、項目進度安排l 2015.72015.8 實地考察、調研現有Zigbee無線技術在光照環境參數控制方面的情況。l 2015.72015.8分析目前Zigbee無線技術在光照環境參數控制遇到的各種問題，了解各自的特色。l 2015.92015.10 根據調查分析得出的結果和實際情況，擬定基于ZigBee的光照環境智能控制系統詳細的研發改進方案； l 2015.102015.11根據制定的方案，采購配件；l 2015.112016.3學習、研究STM32芯片開發、ZigBee技術，研發硬件產品，設計程序軟件；l 2016.32016.5 安裝集成智能控制系統、調試運行、改造、完善；l 2016.62016.8總結研發成果，申請專利，撰寫、發表論文；l 2016.92016.12鑒定、推廣研發成果，撰寫項目結題報告。六、項目經費使用計劃（要求說明項目經費）調研與研學: 4000元實驗材料費: 3000元加工制作費: 5000元硬件研發費: 3500元軟件研發費：2000元安裝調試費: 2000元版 面 費：1000元其 它：500元合 計: 22000元7、 項目完成預期成果（論文級別、專利、設計、產品、服務；創新實踐項目需說