基于Zigbee技術的無線智能照明控制系統

李少雷

（中國科學院電子學研究所 北京 100080）

對于人們現在日益提高的生活水平以及人們對于照明越來越高的要求，促使了照明系統必須要向高效、環保、節能看齊，同時又要具備靈活、舒適、人性化的方向不斷進步才行。伴隨著計算機以及網絡技術的加速發展，同時總線技術的愈發成熟，智能建筑也是得到了進一步的發展，在這些前提下，應運而生了“智能照明控制系統”這一概念。

1 設計方案

本文研究并設計出一套基于Zigbee技術的智能照明控制系統，該系統詳細的介紹了控制系統的總體設計方案，硬件設備選型、Zigbee無線網絡的組建及軟件系統設計等內容。

從圖1中可以看出，每個部分模塊的作用如下：

中心計算機負責配置好ZigBee模塊，使其能夠正常使用組網，同時計算機使用控制軟件來控制系統。

控制模塊由 zigbee(Coordinator)、zigbee(Router)、轉換模塊組成。

zigbee(Coordinator)作為組網的中心協調器，是控制模塊的心臟。

圖1 智能照明系統結構圖Fig.1 Intelligent lighting system structure diagram

zigbee(Router)作為組網的路由，收到協調器的指令，再將指令發送給轉換模塊，進而根據指令要求控制路燈開關或調節其亮度。

2 系統硬件設計與選擇

本文的智能照明控制系統主要以單片機為核心，單片機型號選用JMDM-LED8DIOMR，其結構如圖2所示。

從圖2可以看出，該控制電路主要由光電隔離數字量輸入（傳感器）模塊、Zigbee節點收發模塊、燈管驅動控制電路、輸入輸出等相關部分構成。

圖2 智能照明控制電路結構示意圖Fig.2 Schematic diagram of intelligent lighting control circuit

當系統通過傳感器，檢測到照明光亮度后，先要將其數字化處理，然后發送給單片機，之后單片機就會根據得到的值，將產生的脈沖寬度調制信號發送到驅動控制電路中，從而去控制燈管上的電流大小，以便調整照明亮度使之與其相匹配。

3 智能照明控制系統軟件設計

智能照明控制系統軟件程序流程圖如圖3所示，可以看出，該系統每次開始之后，首先必須進行初始化，然后可以通過發送過去參數錄入，來設定這次系統所需的照明值。反饋信息系統主要是根據傳感器給的外部信息，調整照明值。

圖3 智能照明控制系統軟件程序流程圖Fig.3 Intelligent lighting control system software program flow chart

本文所采用的調光方式為PWM方式，由于單片機系統不帶PWM模塊，因此需要模擬一個PWM信號，本文利用編寫程序來模擬產生一個PWM信號。

該信號定義：產生200 Hz的PWM波，周期5 ms，分成20份，一個0.25ms。 11.059 2 MHz晶振，0.25ms---229個周期，調節范圍20個檔位，串口以16進制發送控制命令。

4 Zigbee模塊的選擇及無線網絡組建

我們采用的是DRF系列的Zigbee模塊。這系列的模塊目 前 包 括 DRF1605、DRF1605H、DRF2617A、DRF2618-ZUSB、DRF2619A及相關配套底板，它是基于 TI公司CC2530F256芯片，運行ZigBee2007/PRO協議的ZigBee模塊，它具有ZigBee協議的全部特點，這有區別于其它種類的ZigBee模塊。

DRF系列的ZigBee模塊的最大特點就是自動組網，上電即用。針對目前產品開發進度要求緊，市場變化快的特點，DTK推出了自動組網，上電即用的ZigBee模塊，用戶不需要了解復雜的ZigBee協議，所有的ZigBee協議的處理部分，在ZigBee模塊內部自動完成，用戶只需要通過串口傳輸數據即可，是目前市場上應用ZigBee最簡單的方式。

一個由1個Coordinator+n個Router構成的Zigbee網路，總共支持9 331個節點，如圖4所示。

圖4 Zigbee模塊無線網絡組建示意圖Fig.4 Schematic diagram of zigbeemodule ofwireless network construction

5 結論

本文將Zigbee技術應用在智能照明控制系統當中，對這個系統的軟件與硬件分別進行了選擇與設計，同時重點對系統方案、智能照明控制及Zigbee無線網絡的組建結構進行闡述。本系統可以根據室內照明光的強度，來調節照明光的亮度，從而可以使室內具有高效、環保、節能的光照。與此同時，本系統采用了Zigbee控制方式，減少了許多工程，如布線鋪設等。本系統的設計方案會對其它的智能照明控制系統提供參考與借鑒。

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