基于Zigbee無(wú)線(xiàn)通信協(xié)議的智能燈光控制系統設計

摘要：文章以樓宇自動(dòng)化中教室照明系統為對象，介紹了以ZigBee為無(wú)線(xiàn)通信協(xié)議，以STM32W108為處理器，開(kāi)發(fā)的一種基于ZigBee無(wú)線(xiàn)通信協(xié)議的智能燈光控制系統。該系統主要由智能燈光節點(diǎn)、網(wǎng)關(guān)節點(diǎn)和數據中心(主控制室)三個(gè)部分組成，其中智能燈光節點(diǎn)通過(guò)光亮度傳感器和紅外線(xiàn)傳感器的數據采集，智能調節一定區域內的燈光(系統判定無(wú)人的情況下)，并且可以通過(guò)無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)絡(luò )轉發(fā)給網(wǎng)關(guān)節點(diǎn)，最后把數據傳輸到主控制室，從而達到對教室照明系統的智能控制。
關(guān)鍵詞：ZigBee協(xié)議；STM32W108微處理器；智能燈光節點(diǎn)；光亮度傳感器

0 引言
照明設備在日常生活中是必不可少的，而對于照明系統的控制，一直是樓宇控制系統中至關(guān)重要的部分。然而，隨著(zhù)經(jīng)濟的飛速發(fā)展，能源短缺問(wèn)題日益突出，但是目前，在很多大中專(zhuān)院校、企業(yè)辦公大樓、政府機關(guān)單位及醫院等一些公共場(chǎng)所，普遍存在著(zhù)室內無(wú)人卻“燈火通明”的現象，這種現象造成了嚴重的資源浪費，節約照明所用的電能已經(jīng)成為建筑節能的重點(diǎn)，所以智能照明控制系統變得尤為重要。為此，本設計采用了ZigBee無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)組建網(wǎng)絡(luò )，以高校中一棟大型教學(xué)樓為對象，實(shí)現對照明系統的智能控制，從而很好地節約了電能的使用。
ZigBee技術(shù)是一種應用于短距離范圍內、低傳輸速率下的各種電子設備之間的無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )通信技術(shù)。ZigBee技術(shù)具有成本低、可靠性好、時(shí)延短、網(wǎng)絡(luò )容量大、覆蓋范圍廣等特點(diǎn)。
對于無(wú)線(xiàn)技術(shù)，節點(diǎn)的功耗問(wèn)題一直是限制無(wú)線(xiàn)技術(shù)發(fā)展的主要問(wèn)題之一，而本設計的一個(gè)顯著(zhù)特點(diǎn)是，節點(diǎn)并不是使用電池供電，而是直接取用原有照明系統的電能，這樣既解決了無(wú)線(xiàn)節點(diǎn)的功耗問(wèn)題，又不會(huì )過(guò)多影響原有的照明系統，從而也降低了成本。

1 系統綜述
圖1為本設計的整體框圖，教學(xué)樓中每間教室均至少分布一個(gè)終端節點(diǎn)，處在一定區域的多個(gè)節點(diǎn)構成一個(gè)網(wǎng)絡(luò )，整棟教學(xué)樓有多個(gè)這樣的網(wǎng)絡(luò )組成，當分布在終端節點(diǎn)的光亮度傳感器和紅外傳感器采集到數據后，無(wú)線(xiàn)發(fā)送到處在本區域的全功能節點(diǎn)，全功能節點(diǎn)(FFD)本身具有終端節點(diǎn)的作用，然后再由全功能節點(diǎn)無(wú)線(xiàn)發(fā)送的協(xié)調器(Coordinator)，最后通過(guò)有線(xiàn)傳送到主控室上位機。

在本設計中，每一個(gè)節點(diǎn)，包括全功能節點(diǎn)、協(xié)調器都具有唯一的地址，這樣，協(xié)調器具有對本網(wǎng)絡(luò )的管理功能；同樣，也可以通過(guò)對主控室上位機進(jìn)行操作，實(shí)現對本網(wǎng)絡(luò )中任一個(gè)節點(diǎn)進(jìn)行參數設定或控制，以達到對全網(wǎng)的控制。
對于教室的單個(gè)節點(diǎn)，當采集到光亮度信息和紅外信息后，經(jīng)MCU處理后，對本節點(diǎn)繼電器進(jìn)行控制，從而實(shí)現對室內燈光的控制。