Cortex-M3的LED环境灯光控制系统的设计与实现

作     者：李锐 

作者单位：青岛大学 

学位级别：硕士

导师姓名：杨厚俊;林元光

授予年度：2018年

学科分类：08[工学] 081304[工学-建筑技术科学] 0835[工学-软件工程] 0802[工学-机械工程] 0813[工学-建筑学] 080201[工学-机械制造及其自动化] 

主      题：Cortex-M3 三基色配光 CAN总线通讯 实时控制 

摘      要：照明环境灯光在专业摄影与智能家居领域扮演着十分重要的角色。通过实时控制照明环境灯光的色温与亮度,不仅可以满足专业摄影领域拍照环境的需要,同时可以在家居、办公场所等领域发挥重要作用。为了实现在室内环境中,根据人们的需要自由控制灯光的颜色、亮度和灯光角度等参数,本文研究设计了一种基于Cortex-M3芯片为核心的三基色发光二极管(LED)自动控制系统。本设计采用的是STM32F103C8T6芯片,控制产生脉冲脉宽调制信号(PWM),控制三种三基色LED灯,搭配出不同颜色不同亮度的灯光。为了实现各种光照效果在室内的复现,本文首先研究了色度学中颜色亮度与三基色的转换关系,结合三基色发光二极管(LED)的物理特性,建立起三基色混合配光的理论基础。基于以上的色度学理论基础,结合LED灯的物理特性,进一步设计开发了基于Cortex-M3内核的STM32F103C8T6芯片,实现了控制相应引脚产生方波信号,进而控制照明灯的色温与亮度。通过接收上位机发送命令,实现了灯光控制系统实时控制的功能。本文详细描述了灯光自动控制系统的通讯结构。包括设计蓝牙接口与上位机建立串口通讯,设计CAN总线的通讯结构以控制每一盏色温灯。通讯结构包括结构框架,硬件设计与软件设计部分。最后对设计的灯光系统进行了系统的功能与可靠性实验。在试验的过程中通过进一步了解需求不断的完善该系统的功能,使得系统的实用性进一步提高。实验结果显示,本系统采用的三基色配光方法,色品坐标的实际值与理论值误差在1%以内,符合使用要求。结果表明,本文设计的基于Cortex-M3内核的灯光控制系统实现了专业摄影与智能家居的所需灯光控制的基本功能,基于此系统的模拟环境灯光在便捷性,准确性,实时性方面有独特优势,且具有广阔的发展空间。