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目 录

第一章 概述 1

1.1课题研究的目的与意义 1

1.2智能照明控制系统的现状 2

第二章 IEEE802.15.4无线通信协议 2

2．1 IEEE802.15协议标准 2

2.1.1协议概述 3

2.1.2数据传输 3

2.1.3帧的结构 5

2.2原语概念 6

第三章 系统设计 7

3.1系统架构 7

3.2 JN5168的开发需求 8

3.3 PC/遥控装置端与JN5168通讯协议设计 9

3.3.1 PC端或遥控装置发送的Coord协议定义： 9

3.3.2 PC端或遥控装置接收协议定义： 11

3.3.3 Coordinator端 12

3.4系统的连接结构 12

第四章 实验结果 14

4.1 短指令的实际操作 14

4.2 PC遥控端 端口设置 16

第五章 总结与展望 18

参考文献 18

致谢 20

基于JN5168的无线智能灯光控制

徐文涛

，China

Abstract: Lighting plays an irreplaceable role in everyday life，For the control and management of lighting equipment and lighting effects it would improve the quality of life a key part of。With the popularization of science and technology and the development of network technology, intelligent lighting control systems reached a certain maturity level. Intelligent lighting control role, not just provide a good light environment; but also can save energy at the right time switching light source, to reduce unnecessary waste in order to extend the life of the light source; while cable-free installation deployed to provide users the heart may move the light source, reducing installation and ongoing maintenance costs.IEEE802.15.4 new personal area network communication protocol has a short range, low-speed, low power, low cost and low demand for hardware compatibility is good. In this paper, by the JN5168 wireless modules are embedded into the intelligent light source and the remote end, based on the IEEE802.15.4 WPAN protocol created between the light source and the remote end, the design of the application layer protocol between the light source and the remote end on this basis, achieve wireless lighting intelligent control. This design uses a protocol that we can achieve development board JN5168 wireless intelligent control of lighting.

Key words: Intelligent Lighting; RF Communications；IEEE802.15.4；JN5168

第一章 概述

1.1课题研究的目的与意义

随着全世界对于节能和绿色生活的追求，以及人们生活品质的不断提高，对于室内电路系统的节能、人性化和个性化的要求也越来越强烈，传统的操作模式已经很难满足追求品质生活的人的需求。人们希望新型的控制系统能更加的简单便捷。比如，早起上班的人可以设置窗帘在7点按时打开；电饭煲或咖啡壶可以提前半小时开始工作；下班的人们可以在到家前半小时打开热水器；家里的电灯晚上几点自动关闭早上自动打开等。这样的生活既满足了节能的理念还使得人们的生活更加高效。

由于互联网科学技术的飞速发展，物联网技术的不断成熟以及NXP（恩智浦）公司发布的最新产品JN516x系列产品的问世，我们可以利用JN5168微控制器把家庭中的电器设备与电脑甚至互联网连接起来，用PC或者移动终端如手机，pad控制家庭中的电器的使用。传统的电器使用方式主要是通过一个个电源开关控制电器使用情况，但是这就会存在人们偶尔忘记关闭某些电源或者需要人不在家或还没起床时使一些电器开始工作，这就催生出了这个新型的产业 智能家居。而其中的照明设备可能是我们使用频率最高范围最广的一种设备无论是日常的照明还是装饰作用都是社会生活中不可或缺的角色，本课题的主要研究问题在于解决最基本的使用JN5168连接光源终端和PC，使PC可以控制和管理电灯的运行状态。

一般而言，传统的控制电路系统十分简单，主要以手动控制为主，就是利用照明设备的回路当中添加开关原件或者感光调光原件的方式控制电路，这类手动控制的方式在以前可能是简单高效的，但是完全依靠人工管理对于现在的生活，特别是一些需要控制多个灯光时，就显得麻烦起来。手动控制方式如下图1-1所示。

图1-1手动控制

由于系统受限于线路的铺设和控制方式，传统的室内照明控制往往需要在墙体中为电源和开关之间单独铺设线路，一来开关麻烦二来增加维护成本以及电能损耗。所以现代科技的不断发展，照明系统的更新是必不可少的趋势此领域必有大量市场前景，本课题致力于研究出新型控制模式改善操控体验。

1.2智能照明控制系统的现状

照明控制技术它是随着计算机技术的发展，以及无线通讯技术，现代传感器技术，网络技术与自动控制技术的发展而发展起来的一种综合型现代应用技术。智能照明技术最早出现在上个世纪90年代，当时的智能化照明控制系统大多数都是基于现场总线（Field bus）技术，利用这一技术可以使照明控制系统得以控制终端设备。这项技术大多被大型企业使用，并没有普及给日常家居使用的条件。

智能照明控制系统一般都具备多种拓扑结构，就目前而言相对独立的总线型智能照明控制系统系列的产品主要有以下这些：澳洲邦齐的Dynality系统、Clipsal公司的C-Bus、瑞士ABB公司的I-Bus、飞利浦公司的DALI等等。其中，邦齐电子的Dynalite采用的是分布式系统，总线型拓扑，总网可以连接64个子网。这种Dynalite控制系统采用的是DyNet网络连接，DyNet网络是一种分布式的智能化网络，它使用RS-485通讯协议，是四线网络，总线电源电压为直流12V，传输速率为9.6Kbps，最大传输速率可达57.6Kbps。这种控制系统的主要工作原理是：控制模块由微处理器控制，系统中所有的控件都相互连接在DyNet网络中，并且网络中的每个装置中的存贮器尊可以单独存有所有的操作指令。ABB公司的I-BusI-Bus采用了与Dynalite相同的系统和拓扑形式，但其系统实在EIB（欧洲安装总线）的标准上的两线网络，总电线电压为24V，I-BusI-Busde系统设备体积相对较小，比较便于安装。Clipsal公司的C-Bus也是两线网络，采用了分布式系统，是总线型与星型混合使用的拓扑结构类型，每个子网最多可以有100个单元，传输速率为9.6Kbps，成本较低系统容量大是它最大的优点。

以上所述的系统的共同特点都是采用了有线排布控制的方式，而繁杂的布线施工方式在一定程度上增加了系统的安装及维护成本，系统的扩展性也不好，移动性也很差。这些缺点导致了智能照明系统迟迟无法普及开来进入普通消费者市场。与此相较而言，利用无线网络构建的控制系统会更加便捷，安装和维护成本低，移动性和扩展性高，这些优势促成了智能照明控制系统往新的方向发展。近几年，近场无线通信技术的发展，蜂窝无线移动网络、无线局域网技术和蓝牙技术的成熟，使得使用无线技术构建新型智能照明系统的实现成为可能。目前包括小米在内的许多大厂商都在尝试使用NXP的工业级射频芯片—JN5168来实现智能家庭套。

第二章 IEEE802.15.4无线通信协议

2．1 IEEE802.15协议标准

随着电子通信技术的迅猛发展，人们对小范围无线网络需求的呼声越来越高，这就使得个人区域网络(personal area network, PAN)和无线个人区域网络(wireless personal area network, WPAN)的概念出现了。无线个人区域网络为近距离范围内的设备建立无线连接，把几米范围内的多个设备连接在一起，使它们可以相互通信甚至接入LAN或互联网。1998年3月，建立了IEEE 802.15工作组。这个工作组主要致力于WPAN网络的物理层(PHY)和媒体访问层(MAC)的标准化工作，目的是为在个人操作空间(personal operating space, POS)内的相互通信提供一个通信标准。POS一般是指用户附近10米左右的空间范围，在这个范围内用户可以是固定的，也可以是移动的。

在IEEE 802.15工作组内有四个任务组(task group, TG)，分别制定适合出不同的应用标准。这些标准在传输速率、功耗以及支持的服务等方面存在差异。其中任务组TG4：制定IEEE 802.15.4标准，主要针对低速无线个人区域网络(low-rate wireless personal area network, LR-WPAN)制定标准。该标准的重点研究目标为低能耗、低速率、低成本，旨在为个人或者家庭范围内不同设备之间的低速互连提供统一标准。

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