一種基于CC2530的照明用電供給系統設計

摘 要：針對目前高校教學樓樓層中照明輸出無節制，智能化程度不高，本設計采用當前比較成熟的ZigBee無線通信技術，通過ZigBee自組網構建一種基于CC2530的無線照明用電供給系統。該控制系統操作簡單，安裝方便，智能高效，可多大程度解決樓層照明用電不合理問題。

關鍵詞：ZigBee；用電供給；系統設計

緒論

隨著加快“智慧城市”的建設，物聯網正悄然影響著人們的生活。在這一背景下，校園建設也迎來了新的契機，許多院校紛紛推出了基于物聯網的智慧校園建設方案。傳統的教學樓照明系統都是基于人工控制的，這種方式存在能源浪費的問題，調查中發現，在教學樓層沒有人或人很少的情況下，樓層的照明常處于開啟狀態，導致了大量的能源浪費。本設計探討利用CC2530芯片，結合網絡技術設計了一種照明用電供給系統，用于教學樓照明用電供給。該系統能通過遠程控制教學樓樓層的照明用電供給，滿足了智慧校園建設對于教學樓照明系統的需求。

1 設計方案

本系統將采用美國德州儀器TI公司CC2530 芯片為核心，以Z-Stack協議棧為基礎，組建無線傳感器網絡。當系統啟動時，光敏和人體紅外傳感器同時運作，將檢測得到的光照強度和人員信息以電信號形式發送給終端采樣節點；當終端采樣節點接收到信號后，通過ZigBee 無線網絡傳輸數據；協調器接受ZigBee網絡中終端節點發送的數據，并利用串口發送給上位機進行處理。當需要控制教學樓層的照明用電供給時，利用串口發送對應的命令給協調器，并以廣播的形式發送到ZigBee無線網絡中；終端節點接受收到命令，立即執行相應命令。當傳感器檢測到信號時，終端采樣節點可以立刻接收并進行判斷，按照上文所述的途徑，完成新的指令傳輸，通過ZigBee網絡向協調器發送數據，協調器接收到數據后，通過串口傳送上位機處理。通過設置采樣節點的狀態掃描間隔時間，達到節能的目的，同時也可以有效防止信號干擾。

2 硬件設計

本設計的硬件系統主要由基于ZigBee收發模塊和控制模塊兩大部分組成。

CC2530支持IEEE 802.15.4標準、ZigBee RF4CE和能源的應用，快閃記憶體多達256個字節，CC2530集成了RF收發器與8051微處理器，具有8 kB的RAM 和32/64/128/256 KB閃存。外圍電路主要有晶振、天線及阻抗匹配電路（收發信息的接發器），接口電路和旁路電容和去耦濾波電路等。CC2530具有接收數據靈敏度高和抗干擾性強，并且能以非常低的成本建立網絡節點。

控制模塊部分包括電氣控制繼電器、人體紅外傳感器和光敏傳感器三部分構成。CC2530終端通過I/O口與控制模塊部分連接。CC2530協調器通過串口與上位機連接。

3 軟件設計

系統開發環境選擇IAR，在Z-Stack協議棧基礎上，進行軟件程序編寫。用Qt編寫的上位機程序為Z-Stack提供了豐富的函數調用接口。該系統軟件主要包括：終端程序，路由器程序，協調器程序。本系統網絡拓撲結構采用星型網絡，協調器通過廣播方式向終端發送數據，終端通過單播方式想協調器發送數據。

協調器啟動后，開始組建網絡，等待終端或路由器接入，并為接入終端或路由器分配節點ID地址。協調器接收到上位機的命令，發送控制命令到節點，從而實現對終端的控制住，如圖2是協調器工作的流程圖。

協調器以下可以擴展到多級.只要保證在同一網絡中就能實現相應控制，上位機通過協調器發送控制命令給路由器或終端節點，如果只發送命令給路由器，路由器就會執行相應命令，也可以通過路由器發送給終端節點，由終端節點執行相應命令。如圖3是終端（路由器）工作流程圖。

功能實現：上位機接收傳感器相關信息。上位機通過協調器進入ZigBee網絡，協調器會自動識別每一節點的ID 地址，協調器通過對終端節點發送命令進行實現控制；終端節點向協調發送傳感器采集數據。終端節點可以控制繼電器的斷開、閉合來控制教學樓層的照明用電供給；采集傳感器數據反映當前教學樓層狀態。

4 結束語

本設計以CC2530為核心，利用ZigBee構建無線網絡系統，通過分布在各個教學樓層的傳感器，反映當前樓層的學生以及光照狀態，用上位機控制教學樓各樓層的用電供給，節約能源，推進校園智能用電的步伐，具有一定的應用前景。

參考文獻

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