基于ARM的智能灯光控制系统(2)需求分析

本文介绍了一种基于ARM的智能灯光控制系统的设计与实现过程。系统具备全开全关、定时控制、场景设置等功能,并可通过WEB界面进行设备管理和场景设定。文章详细阐述了从需求分析到项目实施的具体步骤。

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基于ARM的智能灯光控制系统(2)需求分析

嵌入式开发培训(阶段2)底层系统开发 视频地址
智能灯光控制系统 视频地址

项目实践流程:

1.设计项目需求文档
说明项目设计目的,项目功能,项目模块,实现技术。
2.项目编码设计
程序要求模块结构化(函数),编码风格良好,多文件结构实现。
3.项目测试
设计测试用例,说明测试步骤,测试结果。
4.项目总结与演示
编写项目总结文档,PPT演示文档,进行项目演示说明。

本项目软件开发流程

1.硬件模块驱动开发与测试
2.主体数据结构设计,配置文件实现
3.网页界面UI设计
4.各独立功能后台服务功能与网页界面设计与测试

项目需求分析(参考)

需求分析:

智能灯光系统是对灯光进行智能控制与管理的系统,跟传统照明相比,它可实现灯光软启、调光、一键场景、一对一遥控及分区灯光全开全关等管理,并可用遥控、定时、集中、远程等多种控制方式,用电脑web界面来对灯光进行高级智能控制,从而达到智能照明的节能、环保、舒适、方便的功能。

系统功能:

全开全关和记忆功能:整个照明系统的灯可以实现一键全开和一键全关的功能。当您在入睡或者是离家之前,你可以按一下全关按钮,全部的照明设备将全部关闭。免除了您跑遍全部房间的烦恼。

定时控制功能:通过日程管理模块,可以对灯光的定时开闭进行定义。例如,在每天早晨7:00,将卧室的灯光缓缓开启到一个合适亮度;在深夜,自动关闭全部的灯光照明。

场景设置:对于固定模式的场景、您无需逐一地开关灯和调光,只进行一次编程,就可以按一个键控制一组灯,这就是场景设置功能。只需一次轻触操作即可实现多路灯光场景的转换;还可以得到想要的灯光和电器的组合场景,如回家模式、离家模式、会客模式、就餐模式、影院模式、夜起模式等。

声控功能:通过不同的声响控制灯的开关。

WEB界面功能需求分析

设备设置:1.添加设备 2.系统设备

1.添加设备
通过添加设备菜单,出现添加设备界面,搜索系统在线设备,选择指定设备,输入设备名称,完成设备添加。
主控设备可自带终端设备。
分控要有终端设备才能加入系统。

2.系统设备
显示当前系统已添加的设备(灯光设备,主控制器,光感设备,感应设备,声控开关),表格列表形式显示。
灯光设备:延时关灯(定时功能0-60分钟),wifi连接设备(显示IP址),当前状态(开、关、断线)
光感设备:当前状态, 绑定设备。
感应设备:当前状态(开、关、断线),绑定设备。
声控设备:当前状态,绑定设备。

区域设置:1.添加区域 2.区域管理

1.添加区域
通过添加在线的灯光设备,对一组灯光进行集中管理,一个灯光设备只能加入一个区域。

2.区域管理
全家(全开,全关)
客厅(全开,全关)

场景设置:1.场景设置 2.场景调用

1.场景设置
首先选择模式(影音模式,灯光防盗,夜灯模式),模式中添加灯光设备,灯光防盗中要设置开关时间。

2.场景调用
场景开关,状态。

移动应用端APP

区域管理:
显示系统中已设置好的区域,进行调用。
全家(全开,全关),客厅(全开,全关)

场景管理:
影音模式,灯光防盗,夜灯模式,感应模式

无线节点功能分析

(通信协议设计)
1.连接指定的主控设备
2.接收主控指令对本端设备进行开关
3.定时接收查询指令并回复应答指令

WEB界面

连接设置:主控IP ,状态
节点控制:设备开关

系统多线程框架

这里写图片描述

目录 目录 1 摘 要 2 1 设计目的 3 2 设计要求 3 3 设计内容 4 3.1整体设计 4 3.2霓虹灯工作原理 5 3.3器件选择 6 3.3.1 S3C2440简介 6 3.3.2 LED 7 3.4各模块电路 8 3.4.1电源电路的模块 8 3.4.2时钟电路的模块 8 3.4.3复位电路的模块 9 3.4.4串口电路模块 10 3.4.5 LED显示模块 10 3.5 软件设计 11 总结与致谢 12 参考文献 13 附录 14 摘 要 近年来随着科技的飞速发展,霓虹灯正逐渐走进人们的生活,特别是当今充满竞争的时 代,各地政府为吸引游客和投资者,在城市的沿街、沿道、沿河、沿线等地用霓虹灯造 景,实施"亮化工程",以美化环境、树立城市形象。 随着ARM嵌入式系统的应用越来越广泛,功能也越来越强大,对系统中的人机界面的要求 也越来越高,在应用需求的驱使下,许多在Linux下的图形界面软件包的开发和移植工作 中都涉及到底层LED驱动的开发问题。因此选用ARM嵌入式微处理器,并在用其构成的嵌 入式系统中开发LED驱动得以广泛运用。 本章将针对选用的ARM芯片,确定整个控制系统的硬件选型和单元电路的设计方案。 同时绘制系统电路图并进行硬件系统的调试。 关键词: 嵌入式;ARM;霓虹灯;硬件; 1 设计目的 本设计要求实现一个智能霓虹灯控制系统。该系统有自动与手动控制两种方式。在自 动方式下,系统可根据持续显示不同的霓虹灯效果,每种效果持续2分钟;在手动方式下 ,可以单独控制每种效果的显示,并且可以控制所有灯的亮灭。并且所有信息都可通过 串口显示在电脑上。 2 设计要求 1、根据设计题目的要求,以及根据已知参数对输入信号特征进行分析、需求分析, 选择确定ARM芯片型号、霓虹灯、串口控制芯片型号,完成系统硬件设计。 2、基本教学要求:每人一台计算机,计算机安装ADS、Protel等软件。 3 设计内容 3.1整体设计 本课程设计采用S3C2440芯片,该芯片采用了非常先进的ARM920T 内核,它是由 ARM(Advanced RISCMachines) 公司研制的,通过详细分析系统的软、硬件设计步骤、实现细节以及调试技巧等,设计 出霓虹灯显示控制电路。 本方案以S3C2440芯片作为硬件控制核心,电源模块、复位模块、时钟模块、以及显 示模块组成。在软件控制方面根据各种亮灯时间的不同需要,在不同时刻输出灯亮或灯 灭的控制信号,然后驱动各种颜色的灯亮或灭。该新型LED霓虹灯实际应用效果较好,亮 灯模式多,用户可以根据不同场合和时间来调节亮灯频率和亮灯时间。与普通LED彩灯相 比,具有体积小,价格低,耗能低、通用性强等优点。 其系统总体框图。如图1所示。 图1.系统整体结构框图 1.复位电路可完成系统上电复位和在系统工作时用户手动按键复位; 2.电源电路为3.3V、1.8V和1.2V的稳压模块,给时S3C2440芯片、内核及其他外围电 路供电; 3.有源晶振为系统提供工作时钟,通过片内PLL电路倍频为50MHZ作为ARM920T微处理 器的工作时钟; 4.扩展的SDRAM存储器作为系统运行时的主要区域,系统及用户数据、堆栈均位于SD RAM存储器中; 5.JTAG接口可对芯片内部的所有部件进行访问,通过该接口可对系统进行调试、编程 等; 3.2霓虹灯工作原理 霓虹灯是一种低气压冷阳极辉光放电发光的光源。气体放电发光是自然界的一种物理 现象。通过气体放电使电能转换为五光十色的光谱线,这是霓虹灯工作重要的基本过程 。在通常情况下,气体是良好的绝缘体,它并不能传导电流。但是在强电场、光辐射、 粒子轰击和高温加热等条件下,气体分子可能发生电离,产生了可以自由移动的带电粒 子,并在电场作用下形成电流,使绝缘的气体成为良导体。这种电流通过气体的现象就 被称为气体放电过程。 在密闭的玻璃管内,充有氖、氦、氩等气体,灯管两端装有两个金属电极,电极一 般用铜材料制作,电极引线接入电源电路,配上一只高压变压器,将10~15kV的电压加 在电极上。由于管内的气体是由无数分子构成的,在正常状态下分子与原子呈中性。在 高电压作用下,少量自由电子向阳极运动,气体分子的急剧游离激发电子加速运动,使 管内气体导电,发出色彩的辉光(又称虹光)。霓虹灯原理的发光颜色与管内所用气体 及灯管的颜色有关;霓虹灯原理如果在淡黄色管内装氖气就会发出金黄色的光,如果在 无色透明管内装氖气就会发出黄白色的光。霓虹灯原理要产生不同颜色的光,就要用许 多不同颜色的灯管或向霓虹灯管内装入不同的气体。 3.3器件选择 3.3.1 S3C2440简介 产品简介: S3C2440A微处理器是一款由Samsung半导体公司推出的高性能、低功耗、高集成度并 具有工业级温度范围和性能的微处理
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