基于ZigBee技術(shù)的智能調光系統

能源危機正在威脅著(zhù)人類(lèi)，要想可持續發(fā)展，節能環(huán)保勢在必行。一直以來(lái)，千家萬(wàn)戶(hù)的照明燈都是用白熾燈和熒光燈，但是它們的發(fā)光效率低，造成了大量的電能浪費。白光LED照明燈的出現，解決了原有燈具發(fā)光效率低等缺點(diǎn)，但是，在外界不是特別暗的時(shí)候，如果將室內的白光LED燈全部打開(kāi)，又會(huì )造成不必要的電能浪費。因此，本文提出了一種可以根據外界自然光強度變化而自動(dòng)調整白光LED燈亮度的智能照明系統，并且可通過(guò)ZigBee網(wǎng)絡(luò )進(jìn)行本地無(wú)線(xiàn)開(kāi)燈或關(guān)燈，不僅省時(shí)省力、無(wú)額外的無(wú)線(xiàn)通信費用，而且通過(guò)以太網(wǎng)，還可以實(shí)現遠程監控。

1 整體設計方案
智能調光系統主要為教室、大型辦公場(chǎng)所等建筑而設計，因此，以某個(gè)教學(xué)樓為例，講述了方案整體設計思路，系統硬件結構圖如圖1所示。該系統由遠程監控機、主監控機、ZigBee網(wǎng)絡(luò )協(xié)調器、ZigBee終端設備、白光LED和光照傳感器等部分組成。

工作過(guò)程如下：
ZigBee網(wǎng)絡(luò )協(xié)調器組建網(wǎng)絡(luò )成功后，將ZigBee終端設備加入網(wǎng)絡(luò )。光敏電阻對室內工作面上的光照強度進(jìn)行光強采集，將采集的實(shí)時(shí)光強信號傳送給ZigBee終端設備，對檢測值和給定值進(jìn)行對比，調節輸出的PWM波占空比，即可調節自光LED的光強；同時(shí)，ZigBee終端設備將剛采集的光強信號傳送給ZigBee網(wǎng)絡(luò )協(xié)調器，網(wǎng)絡(luò )協(xié)調器通過(guò)串口將數據傳送給主監控機進(jìn)行顯示；同時(shí)，在主監控機上點(diǎn)擊一鍵開(kāi)燈或一鍵關(guān)燈，可以通過(guò)ZigBee網(wǎng)絡(luò )打開(kāi)白光LED燈或將其關(guān)閉。另外，通過(guò)以太網(wǎng)，異地的遠程監控機也可以對室內照明燈進(jìn)行控制、監視。

2 系統硬件部分
2．1 ZigBee網(wǎng)絡(luò )協(xié)調器
系統的硬件核心是CC2430芯片，ZigBee網(wǎng)絡(luò )協(xié)調器和終端節點(diǎn)均由CC2430芯片構成。它是一個(gè)真正的系統芯片(SoC)COMS解決方案，可以滿(mǎn)足ZigBee為基礎的2．4 GHz ISM波段應用，且成本低，功耗小。它包括1個(gè)高性能的2．4 GHz直接序列擴頻射頻收發(fā)器核心和1個(gè)工業(yè)級小巧高效的8051控制器，芯片上集成了ZigBee射頻(RF)前端、內存和微控制器。
ZigBee網(wǎng)絡(luò )協(xié)調器負責ZigBee網(wǎng)絡(luò )的建立、節點(diǎn)的管理等任務(wù)，需要對接收的數據進(jìn)行處理，以及通過(guò)RS 232串口與PC機連接通信。
本系統選擇CC2430的UART0作為串口通信接口，其對應的管腳如表1所示。

為了使系統穩定工作，CC2430芯片要求供電電壓為3．3 V。為此設計了一種基于AMS1117-3．3的穩壓電路，將5 V左右的電壓穩定在3．3 V。
CC2430與PC機之間可以通過(guò)RS 232通信協(xié)議，選用MAX232芯片實(shí)現串口電平轉換功能。ZigBee網(wǎng)絡(luò )協(xié)調器原理圖如圖2所示。