基于zigbee的路燈控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

1、基于基于Zigbee的路燈控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案的路燈控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案1引言引言采用時(shí)間控制、光照控制等方式控制的路燈照明系統(tǒng)存在著路燈使用壽命短、管理開(kāi)銷大、電能浪費(fèi)、無(wú)法遠(yuǎn)程監(jiān)控以及故障維修反應(yīng)效率低等現(xiàn)象。隨著人們生活質(zhì)量的提高及科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，對(duì)城市路燈的要求越來(lái)越高，不僅要求安全、節(jié)能、維護(hù)方便，還要求其能美化夜景，彰顯城市魅力；例如上海市博園安裝的無(wú)線景觀路燈照明，為其夜晚增添了不少的色彩。目前國(guó)內(nèi)外路燈系統(tǒng)正朝著節(jié)能、單燈控制以

2、及遠(yuǎn)程監(jiān)控的方向發(fā)展。本文基于無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，設(shè)計(jì)了一套采用Zigbee技術(shù)實(shí)現(xiàn)的路燈控制實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)；該系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)路燈的遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)控及數(shù)據(jù)采集存儲(chǔ)等功能。2系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)系統(tǒng)由安裝在路燈燈桿上的路燈節(jié)點(diǎn)、無(wú)線網(wǎng)絡(luò)及監(jiān)控中心組成，結(jié)構(gòu)如圖1所示，路燈節(jié)點(diǎn)和監(jiān)控中心需要配備無(wú)線通信模塊。圖1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖2.1無(wú)線網(wǎng)絡(luò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)采用Zigbee技術(shù)，使路燈工作現(xiàn)場(chǎng)與系統(tǒng)監(jiān)控中心可靠通信。這種技術(shù)主要應(yīng)用在數(shù)據(jù)傳輸速率不高且短距離傳輸

3、的各種電子設(shè)備之間，非常適合工業(yè)控制、環(huán)境監(jiān)測(cè)等場(chǎng)合，具有低功耗、低成本和低復(fù)雜度等特點(diǎn)。本系統(tǒng)Zigbee模塊采用CC2530片上系統(tǒng)作為控制電路的核心，具有256KBFLASH在接收和發(fā)射模式下，電流損耗分別低于25mA和34mA.模塊電源由外部穩(wěn)壓電源提供5V電壓，以確保各節(jié)點(diǎn)長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定工作。根據(jù)路燈系統(tǒng)特點(diǎn)，網(wǎng)絡(luò)采用樹(shù)形連接，以便靈活擴(kuò)展節(jié)點(diǎn)和自組網(wǎng)絡(luò)。與PC機(jī)串口RS232連接的Zigbee模塊為網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器，起著組織、管理網(wǎng)絡(luò)

4、和發(fā)號(hào)施令的作用；當(dāng)網(wǎng)絡(luò)有節(jié)點(diǎn)加入時(shí)，它分配地址給新節(jié)點(diǎn)，因此不能掉電也沒(méi)有低功耗狀態(tài)。3.1現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)采集、檢測(cè)與處理程序現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)采集、檢測(cè)與處理程序路燈現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境光采集模塊經(jīng)由光敏電阻得到電壓值，并通過(guò)ATmage16內(nèi)部的1路10位ADC模數(shù)轉(zhuǎn)化電路將其轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)。為了平滑采樣信號(hào)，提高系統(tǒng)抗干擾能力，設(shè)計(jì)中采用了數(shù)字濾波方式，每次轉(zhuǎn)換完閉后，ATmage16會(huì)自動(dòng)產(chǎn)生中斷信號(hào)，將本次和前8次數(shù)據(jù)取平均值送給單片機(jī)處理。當(dāng)有人經(jīng)過(guò)

5、時(shí)熱釋電紅外傳感器會(huì)輸出高電平，經(jīng)過(guò)后續(xù)處理電路，單片機(jī)得到一個(gè)低電平。為了避免重復(fù)觸發(fā)，人體檢測(cè)中斷觸發(fā)方式采用下降沿方式。路燈的調(diào)光是通過(guò)給XN2115芯片的DIM引腳端上施加PWM信號(hào)來(lái)實(shí)現(xiàn)。ATmage16內(nèi)部自帶四通道的PWM設(shè)置為快速PWM模式、OC2復(fù)位、32分頻。當(dāng)OCR2的值從0到256變化時(shí)，LED燈從全亮到全滅。3.2通信程序設(shè)計(jì)通信程序設(shè)計(jì)系統(tǒng)通信程序包括路燈與路燈節(jié)點(diǎn)之間的通信及其路燈節(jié)點(diǎn)與監(jiān)控中心之間的通信兩

6、部分。1）路燈節(jié)點(diǎn)之間的通信實(shí)現(xiàn)。路燈節(jié)點(diǎn)之間實(shí)現(xiàn)通信，一方面是為了了保證路燈在夜間沒(méi)有行人或車輛通過(guò)時(shí)處于節(jié)電狀態(tài)，即微亮狀態(tài)，另一方面是當(dāng)路燈節(jié)點(diǎn)檢測(cè)到道路上有行人或車輛通過(guò)時(shí)，使該路燈轉(zhuǎn)為全亮，并通知下一盞路燈轉(zhuǎn)為全亮，以確保行人或車輛的出行安全。路燈節(jié)點(diǎn)之間采用串口通信，通信參數(shù)配置為異步通信、8位數(shù)據(jù)、無(wú)奇偶校驗(yàn)、一個(gè)停止位及無(wú)倍速。串口的發(fā)送程序采用查詢方式，接收程序采用中斷接收方式。路燈節(jié)點(diǎn)控制器之間的發(fā)送程序?yàn)椋簊ysD