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基于CC2530的智能照明控制系统设计

时间:2017-11-23  作者:佚名

论文摘要:针对目前照明系统存在输出无节制,负载不可调,浪费电能等缺点,本设计结合无线控制系统的优点,使用目前比较成熟的ZigBee技术,通过网状拓扑结构搭建了基于CC2530芯片的智能节能灯控制系统。该系统控制方便,安装简单,智能高效,可有效地解决用电量大,成本高,布线繁琐等传统家用、公用、工业照明方面的问题。

关键词:CC2530,ZigBee,无线传感网络

0绪论

随着科技水平和物质生活的不断提高,人们对家居生活的要求也不断提高,而智能化恰好满足了人们对高效、便利、安全生活的需求。早期的智能家居主要以总线、电力线载波等有线技术为通信方式,这种方式存在着布线难、安装难、扩展难、调试难、易受电网干扰、系统不稳定等问题,这些问题不能适应家居设备随意分布、接口不统一的要求,严重影响了家居行业的发展。而这些年来无论是在系统软件和还是硬件的研发上,智能家居技术取得了长足的进展,美国的各大公司如微软、摩托罗拉等相继占领了智能家居研发大军的前列,推出了梦幻之家、居所之门等知名系统[1]。在国内,虽然智能家居起步相对较晚,但由于有其他国家的经验和先例以及国家对该产业投资力度的加大,科研机构和高校经过近十年的深入研究,其技术正逐步走向成熟。

1设计方案

本系统将采用TI公司的Z-STACK协议栈,以CC2530芯片为核心,构建智能家居无线传感器网络。当系统启动时,光敏传感器和红外传感器同时运作,将检测得到的光照度和人员信息后以电信号形式发送给采样节点。当采样节点接收到信号后,通过ZigBee无线网络将信息传到协调器,协调器接收到相应节点发送的数据,然后通过串口发送给上位机串口助手[2]。如果想开某个房间的灯,通过串口发送给相应的命令给协调器,协调器解析命令,得到相应灯的无线网络的地址,以单播放的形式发送命令,节点收到命令,根据命令动作。当传感器检测到的信号发生变化时,采样节点可以立刻接收并进行判断,按照上文所述的途径,完成新的指令传输,协调器也能立刻接收命令并解析。根据设置采样节点的状态扫描间隔时间,达到节能的目的,也可以有效防止信号干扰[3]。

2硬件设计

硬件系统是由基于CC2530的ZigBee无线传输模块和电器控制继电器模块等组成。

CC2530是用于ZigBee和RF4CE应用的一个真正的片上系统(SOC)解决方案。它结合了业界领先的RF收发器的优良性能,是标准的增强型8051CPU,该芯片有8KBRAM和许多其他强大的功能,外围电路主要有晶振、天线及阻抗匹配电路(收发信息的接发器),接口电路和旁路电容和去耦滤波电路等。因此具有极高的接收灵敏度和抗干扰性能且能以非常低的成本建立强大的网络节点[4]。

电器控制继电器模块是由继电器模块与ZigBee收发节点组成。由于我国市电电压在220V左右,为了实现对部分家电开关的控制,采用继电器模块,并通过ZigBee无线传输模块的CC2530芯片的IO引脚及其外围驱动电路,实现对继电器模块的吸合与释放,可以控制窗帘、灯光等开关型电器。

3软件设计

软件开发环境选择IAR,在TI公司ZStack协议栈的基础上,编写了系统的应用程序代码,用VC编写的上位机程序为ZStack提供了丰富的函数调试接口[5]。系统软件主要包括协调器节点程序、路由器节点程序。协调器是第一级节点,负责组建网络,网络组建好后会分配节点ID地址,协调器接收到控制终端发送的命令,发送控制命令到节点就可以实施相应控制。如图2是协调器的工作流程图。

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