一款基于ZigBee的智能路燈控制系統設計

2.3.3 LED路燈控制模塊

LED 路燈控制電路如圖7 所示，路燈由兩部分控制。當定時(shí)時(shí)間到時(shí)開(kāi)啟路燈，開(kāi)啟模式為全亮;進(jìn)入雷達檢測模式后，有移動(dòng)物體出現在檢測范圍內，開(kāi)啟全亮模式;兩種控制用與門(mén)連接，有一個(gè)輸出為低電平就開(kāi)啟路燈。沒(méi)有移動(dòng)物體在雷達檢測范圍之內時(shí)路燈處于半亮模式，接入的電壓為全亮模式的一半用。為了使其控制端間互不影響，在各控制末端加入光電耦合器進(jìn)行隔離。

3 軟件設計

系統上電后進(jìn)行初始化，檢測系統是否正常工作，如果正常則按照路燈控制界面進(jìn)行狀態(tài)檢測并對路燈進(jìn)行輸出控制，使路燈按照既定程序實(shí)現開(kāi)/關(guān)狀態(tài)。

主機系統顯示相應的控制信息;協(xié)調器不斷檢測主機數據輸出口狀態(tài)判斷發(fā)送數據與否;終端等待協(xié)調器的數據進(jìn)行。系統軟件設計主要包括主機軟件設計、協(xié)調器軟件設計、路由器和終端軟件設計等三大部分。其中在協(xié)調器軟件設計、路由器和終端軟件設計上協(xié)議棧尤為重要，不同廠(chǎng)家出品的不同產(chǎn)品有不同協(xié)議棧。本文使用的芯片為T(mén)I公司生產(chǎn)的CC2530芯片，使用的協(xié)議棧是由TI公司出品的Z-Stack協(xié)議棧。

3.1 主機系統軟件設計

根據智能路燈系統實(shí)現功能的需要，主機系統軟件劃分為以下幾個(gè)部分：監控主程序、日歷時(shí)鐘子程序、LCD顯示子程序、鍵盤(pán)掃描子程序、光線(xiàn)明暗檢測子程序。監控主程序通過(guò)對時(shí)間、鍵盤(pán)、光線(xiàn)情況的循環(huán)判斷，決定是否執行相應的功能程序。主機軟件設計流程圖如圖8所示。主機根據時(shí)間與外界光線(xiàn)狀態(tài)發(fā)出控制命令如表1所示。

3.2 協(xié)調器系統軟件設計

根據協(xié)議棧對協(xié)調器系統進(jìn)行軟件編程。實(shí)現此項目要求只需修改協(xié)議棧的應用層和硬件層。應用層執行查詢(xún)任務(wù)工作，修改硬件層使整個(gè)系統與所擴展的硬件匹配。

3.2.1 硬件層的修改

定義協(xié)調器的P2.0、P2.1為數據的輸入端口。協(xié)調器上有顯示故障信息的12864顯示模塊，首先建立一個(gè)lcd.h 文件，在內部定義所應用的管腳定義及相應的宏定義。之后按照12864 的時(shí)序編寫(xiě)12864 的讀寫(xiě)程序lcd.c,建立出數據與寫(xiě)數據位置的接口函數。在協(xié)議棧中ZigBee 聯(lián)盟已經(jīng)將LCD 的顯示程序封裝在硬件層，如果應用另外的顯示硬件只需將原有的lcd.h文件覆蓋即可。

3.2.2 應用層修改

系統不斷的采集主機數據輸出端口發(fā)來(lái)的數據，根據數據的不同而執行相應的操作。首先將讀取主機數據任務(wù)ID 號加入到任務(wù)中，這樣在任務(wù)循環(huán)執行時(shí)方可執行到，否則永遠執行不到這個(gè)任務(wù)。協(xié)調器讀取任務(wù)流程如圖9所示。

3.3 路由器和終端節點(diǎn)系統軟件設計

根據協(xié)議棧對路由器和終端節點(diǎn)系統進(jìn)行軟件編程。同樣只需修改協(xié)議棧的應用層和硬件層。應用層執行查詢(xún)任務(wù)工作，修改硬件層使整個(gè)系統與所擴展的硬件匹配。路由器和終端節點(diǎn)系統中開(kāi)關(guān)燈、開(kāi)關(guān)雷達端口用協(xié)議棧內部定義好的兩個(gè)LED燈端口。用控制兩個(gè)LED燈的開(kāi)/關(guān)分別控制路燈開(kāi)/關(guān)、雷達控制開(kāi)/關(guān)。路由器和終端節點(diǎn)系統接收來(lái)自協(xié)調器的字符控制信號，不同字符執行不同操作。利用中斷查詢(xún)方式采集亮燈狀態(tài)下燈泡的光照強度進(jìn)而判斷是否出現故障，出現故障進(jìn)入故障處理函數，編輯路燈地址并發(fā)送到協(xié)調器。

4 總結

本方案從應用方面著(zhù)手對ZigBee技術(shù)的網(wǎng)絡(luò )拓撲結構進(jìn)行研究，采用TI公司的Z-Stask協(xié)議棧和IAR 開(kāi)發(fā)環(huán)境，以CC2530芯片為核心構建了一個(gè)基于ZigBee通信網(wǎng)絡(luò )的路燈控制系統。該路燈控制系統的設計與傳統的路燈控制系統設計相比，一方面減少了“ 全夜燈”、“后夜燈”,有效的節約了電能資源，并且還保護了電燈，延長(cháng)了其使用壽命;另一方面智能路燈控制系統可對全部路燈進(jìn)行實(shí)時(shí)監控和管理，集中控制、監視、檢查，大大減少了后期人力、物力、財力的投入，同時(shí)提高了巡查設備和路燈的工作效率。