1、 本科毕业论文专 业: 测控技术与仪器 班 级: 11 测控 2 班 _ 学生姓名: 管国翀 学 号: 11210040218 课 题: 基于 STM32和 DM9000的照明控制系统 指导老师: 陈 松 完成时间: 2015 年 6 月 7 日 安 徽 建 筑 大 学 机 械 与 电 气 工 程 学 院二一五年六月七日 安徽建筑大学毕业设计（论文）I摘 要随着计算机技术和电子信息技术的高速发展,特别是近年来在互联网建设的推动下,照明控制系统越来越受到人们的关注。本课题在分析照明控制系统的研究现状、发展趋势、研究意义的基础上提出了基于单片机以及嵌入式操作系统的照明控制系统的设计方案。STM32
2、F103 是意法半导体推出全新 STM32互连型系列微控制器中的一款性能较强产品，此芯片集成了各种高性能工业标准接口，且 STM32不同型号产品在引脚和软件上具有完美的兼容性，可以轻松适应更多的应用,此芯片可以满足工业、医疗、楼宇自动化、家庭音响和家电市场多种产品需求。DM9000 是一款单芯片快速以太网 MAC 控制器,它与 STM32控制器通信，发送指令，通过 I/O端口高低电平，控制继电器，来实现整个照明系统的智能控制。其主要特点在于功能实用、操作简单、价格低廉、易于安装，使得该系统可以广泛应用于学校、工厂等照明设施。关键词：单片机；照明控制；嵌入式安徽建筑大学毕业设计（论文）IIAbs
3、tractWith the rapid development of computer technology and electronic information technology, especially in recent years in the construction of the Internet Push the lighting control system more and more attention of people. This paper on the basis of analysis of lighting control system, the researc
4、h present situation, development trend and the research significance the microcontroller and embedded operating system of lighting control system design based on. STM32F103 is STMicroelectronics launched new STM32 interconnection series micro controller in a high performance products. The chip integ
5、rates a variety of high performance industrial standard interface and STM32 different types of products on the pin and software with perfect compatibility can easily adapt to the application of more, this chip can meet the industrial, medical, building automation and home audio and home appliances m
6、arket various demands of products. Dm9000 is a single chip fast Ethernet MAC controller, it communicate with the STM32 controller, send the command, through the I / O port level, control relay to achieve intelligent control of the lighting system. Its main features are practical, simple operation, l
7、ow cost, easy installation, so that the system can be widely used in schools, factories and other lighting facilities.Key words: single chip computer；lighting control；flushbonading安徽建筑大学毕业设计（论文）III目 录第一章 绪论 .11.1 照明控制系统设计研究的意义 .11.2 国内外发展概况与发展趋势 .1第二章 系统总体设计方案与硬件介绍 .32.1 系统的总体方案设计介绍 .32.2 系统的硬件设计 .4
8、2.2.1 单片机控制模块设计 .42.2.2 DM9000网络通信模块 .7第三章 系统软件设计 .103.1 网络通信协议 .133.1.1 uIP协议栈及其体系结构 .143.1.2 协议栈接口 .143.2 程序流程图 .163.2.1 程序运行初始化流程图 .163.2.2 程序功能流程图 .173.3 系统 LED 灯程序 .183.4系统主程序 .223.5通信协议程序 .30第四章 系统的程序调试 .314.1 系统的主程序调试 .314.1.1 编写程序 .314.1.2 烧写代码下载 324.2系统硬件连接 33 4.3系统调试结果 .34第五章 毕业设计总结 .36致谢
9、.37参考文献 .38安徽建筑大学毕业设计（论文）IV附录一：硬件电路图 .39附录二：英文资料和译文 .41安徽建筑大学毕业设计（论文）0第一章 绪论1.1 照明控制系统设计研究的意义采用智能照明控制系统，使照明系统工作在全自动状态，系统按预先设定的开馆、值班、清扫、保安等照明模式进行工作，这些照明模式会按预先设定的时间相互自动地进行切换。提高管理水平，减少维护费用。博物馆建筑面积一般较大，人工维护繁琐，智能照明控制系统的应用，将普通照明人为的开与关转换成智能化管理，使管理者能将其高素质的管理意识运用于照明控制系统中去，同时大大减少了馆内的运行维护费用。可观的节能效果。智能照明控制系统使用了
10、先进的电力电子技术，能对控制区域内的灯具进行智能调光，当室外光较强时，室内照度自动调暗，室外光较弱时，室内照度则自动调亮，使室内的照度始终保持在恒定值附近，从而能够充分利用自然光实现节能的目的。此外，智能照明的管理系统采用设置照明工作状态等方式，通过智能化自动管理避免了照明区域“长明灯”等现象，根据照明的使用规律启动不用的灯光场景，通过对灯光的调光也可以让灯光不用满负荷使用，又达到好的照度效果，大幅度的节约用电。保护灯具，延长寿命。保护灯具实际上也是节能的一种方式，灯具损坏的致命原因主要是电压过高，工作电压越高，其寿命则成倍降低。因此适当降低灯具工作电压是延长灯具寿命的有效途径。美莱恩控制系统
11、能成功地抑制电网的冲击电压和浪涌电压，使灯具不会因上述原因而过早损坏。并且美莱恩采用了软启动和软关断技术，避免了灯丝的热冲击，使灯具寿命进一步得到延长。智能照明系统通常能使灯具寿命延长 24 倍，不仅节省大量灯具，而且大大减少更换灯具的工作量，有效地降低了照明系统的运行费用。1.2 国内外发展概况与发展趋势上世纪 90年代，美国率先提出了“绿色照明计划” ，这以后，各国也都在不同程度开始对其进行推广工作。在我国，近几年也加大了扶持 LED绿色照明企业的力度，并制定节能认证标准，提高产品技术和质量水平，建立持续、高效发热照明产品市场。更值得一提的是，国家和地方政府组织的“LED 照明产品的大宗采
12、购” ，将 LED绿色照明产品推广到市政建设、轨道交通、公共空间等安徽建筑大学毕业设计（论文）1领域;同时，开展电力需求管理活动，将绿色照明活动扩展到大型的集团公司、央企及私人企业。从绿色照明的发展阶段来看，目前正处在产品创新、节能标准进一步规范的环节。以 LED照明产品为例，由于其是一种高效、节能环保的新光源，国家和地方政府已开始从各方面推广和扶持。然而照明行业的发展也面临着一些难题，例如 LED照明市场混乱，低价、质量差的产品居多，为一些性能优异的绿色照明产品的市场占有率造成了很大影响。除此之外，照明产品标准不明确、节能要求不统一也为其推广造成了困扰。年初，国家出台的绿色建筑行动方案中，倡
13、导节能减排、降低建筑能耗、减少二氧化碳排放、发展绿色建筑，这对绿色照明的发展是有一定的影响和推动作用的。当然，仅有这个方案也是远远不够的，我认为，在建立绿色建材标准体系时，绿色照明作为绿色建材的一部分也应该纳入标准体系之中。同时，国家在规范绿色照明标准及要求、对照明产品进行质量管制的同时，也应该为照明企业的产品发展与创新指出阶段性的方向，并适当对绿色照明企业进行扶持。安徽建筑大学毕业设计（论文）2第二章 系统总体设计方案与硬件介绍2.1 系统的总体方案设计介绍命令 照明灯状态命令 I/O 状态（照明灯状态）I/O图 2.1方案介绍首先控制端，通过网络给网络端口（dm9000 网卡）发命令 st
14、m32取到命令控制 I/O高低电平，控制继电器控制照明灯。电 脑DM9000STM32继电器照明灯安徽建筑大学毕业设计（论文）32.2 系统的硬件设计电路原理图绘制软件 Protel99SE介绍Protel99SE是应用于 Windows9X/2000/NT操作系统下的 EDA设计软件，采用设计库管理模式，可以进行联网设计，具有很强的数据交换能力和开放性及3D模拟功能，是一个 32位的设计软件，可以完成电路原理图设计，印制电路板设计和可编程逻辑器件设计等工作，可以设计 32个信号层，16 个电源-地层和 16个机加工层。2.2.1 单片机控制模块设计普通设计中大多采用 51单片机、PIC 单片
15、机或者是 AVR 单片机，这些单片机的缺点是高功耗、性能低并且硬件资源匮乏。 相比之下， STM32 系列是基于专为要求高性能、低成本、低功耗的嵌入式应用而专门设计的 ARM Cortex-M3 内核的微控制器。图 2.2 STM32F1031.ARM控制器使用 STM32F103，STM32F103 是意法半导体推出全新 STM32互连型系列微控制器中的一款性能较强产品，此芯片集成了各种高性能工业标准接口，且 STM32不同型号产品在引脚和软件上具有完美的兼容性，可以轻松适应更多的应用。 新 STM32的标准外设包括 10个定时器、两个 12位 AD(模数转换器) (快速交替模式下 2M s
16、ample/s)、两个 12位 DA(数模转换器)、两个 I2C接口、五个 USART接口和三个 SPI端口和高质量数字音频接口 IIS，另外STM32F103拥有全速 USB（OTG）接口，两路 CAN2.0B接口，以及以太网 10/100 MAC模块。此芯片可以满足工业、医疗、楼宇自动化、家庭音响和家电市场多安徽建筑大学毕业设计（论文）4种产品需求。2.STM32F1系列属于中低端的 32位 ARM微控制器，该系列芯片是意法半导体（ST）公司出品，其内核是 Cortex-M3。该系列芯片按片内 Flash的大小可分为三大类：小容量（16K 和 32K）、中容量（64K 和 128K）、大容
17、量（256K、384K 和 512K）。3.芯片集成定时器，CAN，ADC，SPI，I2C，USB，UART，等多种功能 内核：-ARM 32 位的 Cortex-M3，-最高 72MHz工作频率，在存储器的 0等待周期访问时可达 1.25DMips/MHZ（DhrystONe2.1）-单周期乘法和硬件除法存储器-从 32K到 512K字节的闪存程序存储器（STM32F103XXXX 中的第二个 X表示 FLASH容量，其中：“4”=16K，“6”=32K，“8”=64K，B=128K，C=256K，D=384K，E=512K）-最大 64K字节的 SRAM电源管理-2.0-3.6V供电和 I
18、/O引脚-上电/断电复位（POR/PDR）、可编程电压监测器（PVD）-4-16MHZ 晶振振荡器-内嵌经出厂调教的 8MHz的 RC振荡器 -内嵌带校准的 40KHz的 RC振荡器-产生 CPU时钟的 PLL-带校准的 32KHz的 RC振荡器低功耗 睡眠、停机和待机模为 RTC和后备寄存器供电模数转换器-2 个 12位模数转换器，1us 转换时间（多达 16个输入通道）-转换范围：0 至 3.6V-双采样和保持功能-温度传感器 DMA-2个 DMA控制器，共12个 DMA通道：DMA1 有 7个通道，DMA2 有 5个通道-支持的外设：定时器、ADC、SPI、USB、IIC 和 UART-
19、多达 112个快速 I/O端口(仅 Z系列有超过 100个引脚)-26/37/51/80/112个 I/O口，所有 I/O口一块映像到 16个外部中断；几乎所有的端口均可容忍 5V信号调试模式-串行单线调试（SWD)和 JTAG接口-多达 8个定时器-3 个 16位定时器，每个定时器有多达 4个用于输入捕获/输出比较/PWM 或脉冲计数的通道和增量编码器输入-1 个 16位带死区控制和紧急刹车，用于电机控制的 PWM高级控制定时器-2 个看门狗定时器（独立的和窗口型的）-系统时间定时器：24 位自减型计数器-多达 9个通信接口：2 个 I2C接口 3个 USART接口（支持 ISO7816接口，LIN，IRDA 接口和调制解调控制）2 个 SPI接口(18M 位/秒）CAN 接口
