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- 基于加速度传感器阵列定位的无线高亮led灯光控制系统
- 来源:pg电子游戏官网官方网站-pg电子竞技平台 发表于 2014/12/8
1竞赛题来源及创新特色
1.1竞赛赛题来源及科学意义
随着社会的不断进步与科学技术的不断发展,人们对我们赖以生存的地球投入了越来越多的关注。世界上大多数国家也充分认识到了环境对人类发展的重要性。这其中最为重要也是最为紧迫的问题就是能源问题。能源资源是经济发展的基础,但是随着经济的发展,很多能源将面临紧缺,要从根本上解决能源问题,除了寻找新的能源,节能是关键的也是目前最直接有效的重要措施。
随着社会的不断进步与科学技术的不断发展,人们对我们赖以生存的地球投入了越来越多的关注。世界上大多数国家也充分认识到了环境对人类发展的重要性。这其中最为重要也是最为紧迫的问题就是能源问题。能源资源是经济发展的基础,但是随着经济的发展,很多能源将面临紧缺,要从根本上解决能源问题,除了寻找新的能源,节能是关键的也是目前最直接有效的重要措施。
推行照明节电技术节约电能是节约能源的一种途径。照明节能的基本原则应是保证不降低工作场所的视觉要求下,力求减少照明系统中的能量损失,最有效地利用电能。目前
照明系统采用手动开关,经常出现没有及时开关的现象,从而也造成大量的能源浪费。
出于以上思考,团队成员开始着手准备家居智能照明系统的开发。首先通过布置于室内的基于阵列定位的led灯光控制系统,判断室内是否有人,如果有人,则通过控制系统算出人的位置,然后打开该位置的led灯,并调节到合适的亮度。其他地方的led灯则依照距离远近,控制其亮度。从而实现当用户走到一定范围内的任何位置时,led灯的自动开关及亮度的调节,避免用户忘记关灯浪费电能。同时实现了很好的led灯光控制效果,提高了用户的家居体验。
1.2创新特色
现有的家居灯光控制大部分仍采用手工方式,时常会有因忘记关灯而造成能源浪费的现象。有些智能家居采用红外传感及光强传感结合的方式,可时不时会出现检测不到室内有人而使灯光时亮时暗的的情况。
针对以上的情况,我们组着手准备的基于加速度传感器阵列定位的led灯光控制系统,在解决以上问题的同时,凸显了以下创新特色:
实现家居led灯光的自动控制,同时能够实现温馨、炫彩等不同风格的灯光效果,很大程度上提高了用户的家居体验
加速度传感器阵列定位的创新型应用,与家居灯光控制的巧妙结合,是目前市面上未曾见到的对家居灯光的合理控制,达到节能环保的目的
加速度传感器阵列还可以在家庭的防入侵中起到很大作用
用户不需佩戴任何控制装置,使用的方便性得到很大提升
模块间的通信采用无线模式,使设备的安装不受限制,方便安装时的布局
2基于加速度传感器阵列定位的led灯光控制
2.1作品简介
本作品是基于加速度阵列定位的led灯光控制系统,主要用于家居,能营造出温馨、炫彩等灯光风格,极大地提高了用户的家居体验。
本作品包含以下模块:
数据收发及数据处理:由具有射频功能的atmega128rfa1组成,同时完成数据收发与处理
数据采集模块:由多个加速度pg电子游戏官网官方网站-pg电子竞技平台组成,以提高定位的精度
2.2工作原理
2.2.1数据收发及数据处理原理
atmel的atmega128rfa1在单片的无线射频传输方面有着优越的表现。由多个加速度pg电子游戏官网官方网站-pg电子竞技平台检测室内的震动情况,通过atmega128rfa1将采集到的数据传输至同样由atmega128rfa1组成的控制模块,atmega128rfa1有着足够的处理能力,通过分析得到的数据算出人在一定范围内的较为准确的位置。基于此位置,再通过高亮led灯的控制产生良好的灯光效果。
大体流程如下:
2.2.2加速度传感器定位原理
mxc6202xg/h/m/n芯片是按统一微纳cmos标准制作的物美价廉的双轴加速度计。它通过混合信号处理和集成iic总线组成一个完整的传感系统,可以直接和微处理器连接而不再需要a/d转换。mxc6202xg/h/m/n芯片测量加速范围±2g,工作在3.0v25℃环境下精度可达到g/512—g/128。动态静态加速都可测量。此类芯片的设计基于空气热对流不需质量块。本设计解决了与技术相关的静摩擦问题,提供了大于50000g的冲击承受。
memsic加速计是按照cmos工艺集成的双轴测量加速度的装置。装置的工作原理基于热对流,工作像其他加速计一样,不同在于它是一个气泡在memsic装置中。
一个单一的热源悬浮在单晶硅中的密闭的空间。成组热电偶等间距的分布在热源的四周。在没有加速度时,热源四周的温度阶梯一样,所以所有电偶处的温度相同,热电偶输出电压也就一样。
由于热对流的任意性,加速计的每个方向都可能打破温度的平衡而呈现出非线性,由于温度变化,所以四个热电偶输出地电压就不同。不同的加速与输出地不同电压成直接比例关系。加速计上有两个完全相同的加速度信号线分别用来测量x,y轴的加速度。
3设备架构及设计方案
4性能及技术指标
4.1avr性能分析
基于rf的单片pg电子游戏官网官方网站的解决方案我们选择了avr®无线微控制器atmega128rfa1。
atmega128rfa1的性能分析如下:
atmega128rfa1 符合 ieee 802.15.4标准,集成了爱特梅尔的picopower® avr mcu 和一个2.4 ghz 射频 (rf) 收发器。
器件包括一个带有嵌入闪存的低功耗、高性能avr mcu。单芯片设计器件可让设计人员节省电路板空间,更加方便快捷。128kbyte内置flash以及16kb内置sram,能满足数据存储的要求功耗低,各个外设可以通过设置禁止或者使能,从而达到节能的目的。高级risc指令结构,高达16mips的处理速度,满足数据处理的要求器件的吞吐量1mips/mhz,无线电收发器的数据数据速率从250kbps到高达2mbps.
4.2加速度传感器性能分析
特征
通过无铅认证
iic快速(≦400khz)被动模式接口
1.8v兼容io
嵌入式启停和自测
可用芯片自带温度传感器
8接点定义7位地址
2.7v-3.6v可连续运行
整体cmos集成电路
低功耗:<6mav
方案优于1mg
芯片上混合信号处理
最大承受冲击>50,000g
小体积封装:5mm*5mm*1.55mm
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