基于zigBee網(wǎng)絡(luò )的路燈節能監控系統

2 控制器節點(diǎn)設計
控制器節點(diǎn)是組成網(wǎng)絡(luò )的基本，是網(wǎng)絡(luò )通訊的載體，是系統中的關(guān)鍵。其主要功能是實(shí)現信息的采集、無(wú)線(xiàn)通訊以及系統的控制。主要包括軟件設計和硬件設計。
2．1 控制器節點(diǎn)硬件設計
該節點(diǎn)以CC2430為主要的硬件平臺實(shí)現系統的設計。CC2430是Chipcon公司推出的用來(lái)實(shí)現嵌入式ZigBee應用的片上系統。在整個(gè)芯片上集成了模擬數字轉換器、定時(shí)器和AES協(xié)同處理器等其他外設。支持2．4 GHz，IEEE 802．15．4／ZigBee協(xié)議。
路燈控制器主要由電壓電流采集模塊、功率調節模塊、無(wú)線(xiàn)通訊模塊和CC2430組成。其中電流電壓采集模塊是通過(guò)相應的采集電路將信號調理到0～5 V之間的信號，利用CC2430中的ADC模塊來(lái)進(jìn)行采樣，從而獲得路燈當前的電流和電壓的信息；功率調節模塊是由IR2159電子整流器組成的，利用CC2430中的定時(shí)器來(lái)輸出占空比不同的脈沖，調節DIM引腳上的電壓，從而調節路燈的照明亮度。最終實(shí)現對路燈的監控。圖2為CC2430的原理圖。

AIN0為電壓采集通道，AIN1為電流采集通道。SD，FMIN，DMIN分別對應IR2159電子整流器的三個(gè)控制引腳。其中SD為控制電子整流器的開(kāi)關(guān)，FMIN為當前電子整流器的開(kāi)關(guān)狀態(tài)，DMIN為IR2159的模擬調光接口，來(lái)控制光線(xiàn)輸出的亮度。
2．2 軟件設計
在控制節點(diǎn)之間，利用ZigBee通訊組成自組織的Mesh網(wǎng)絡(luò )。該設計采用TI公司發(fā)布ZigBee的協(xié)議棧，來(lái)簡(jiǎn)化系統的軟件部分設計，其中程序的主要組成包括協(xié)議棧的配置以及驅動(dòng)函數的編寫(xiě)。
軟件部分是在IAR環(huán)境中OSAL操作系統上編程。首先在用戶(hù)應用層中初始化相關(guān)節點(diǎn)信息的配置以及相關(guān)事件處理的函數；然后在系統中添加任務(wù)。
在節點(diǎn)的配置過(guò)程中，首先確定應用中的設備類(lèi)型，并為每個(gè)設備分配一個(gè)設備ID。然后確定設備間通訊的命令以及和每個(gè)設備的對應關(guān)系。創(chuàng )建簡(jiǎn)單設備描述符結構，最后編寫(xiě)相關(guān)的應用程序，確定綁定方案，使設備能夠正確的交換數據包。
在系統中終端為監控設備，應該配置為路由節點(diǎn)。從而實(shí)現Mesh網(wǎng)絡(luò )的組建。
終端設備包含兩個(gè)命令，它們分別是：輸入當前路燈狀態(tài)，主要是用來(lái)反饋當前路燈的電壓值和電流值，從而得到路燈的實(shí)時(shí)狀況；另外一個(gè)是，關(guān)于上位機對下位機的輸出控制指令來(lái)控制路燈的亮度以及開(kāi)關(guān)。最終可以直接利用命令來(lái)控制各個(gè)功能的實(shí)現，從而保證了數據的安全性和通訊的可靠性，同時(shí)提高系統的通訊效率。
ZigBee中使用設備描述符數據結構來(lái)描述它們自己，包括在這些描述中的實(shí)際數據被定義在個(gè)人的設備描述符。
根據不同的命令實(shí)現相應的程序，在系統中主要包括對應NOW_STATE_CMD_ID命令的A／D采樣程序，得到路燈當前的電流以及電壓情況；以及LIGHT_CMD_ID命令的執行函數通過(guò)命令信息的數值調節IR2159的模擬信號輸入值，最終調節路燈的亮度。