隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷深入和普及，智能家居的需求以愈來愈強(qiáng)烈，最為廣泛使用的就是智能照明系統(tǒng)。基于Zigbee模塊的照明系統(tǒng)主要實現(xiàn)對居住環(huán)境內(nèi)外的燈光的智能控制和管理，具體的說主要實現(xiàn)對燈的單控、組控、全控以及無線遙控控制和多時段定時控制。ZigBe數(shù)傳技術(shù)作為新興的近距離無線通信技術(shù)之一，具有近距離、低功耗、低速率和穩(wěn)定性高等優(yōu)點，非常適合在智能照明系統(tǒng)中運用。
1 室內(nèi)照明系統(tǒng)的總體方案
1.1 室內(nèi)照明系統(tǒng)的總體設(shè)計方案
Zigbee模塊燈控系統(tǒng)由Zigbee模塊終端燈節(jié)點和無線路由器節(jié)點組成。終端節(jié)點點由CC2530 Zigbee 數(shù)傳模塊，220V驅(qū)動電路及繼電器節(jié)點，及傳感器模塊組成。CC2530 內(nèi)部的RF 電路負(fù)責(zé)與其他的節(jié)點進(jìn)行無線通信。協(xié)調(diào)器/ 路由器節(jié)點負(fù)責(zé)無線通信及組網(wǎng)，燈控終端節(jié)點負(fù)責(zé)接收無線數(shù)據(jù)并控制220V燈的亮滅。
1.2 照明系統(tǒng)的硬件設(shè)計與實現(xiàn)
CC2530 芯片具備布局構(gòu)造簡單、低功耗，以及能夠?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)可在線編程Flash 儲存器等特點，它最顯著的優(yōu)勢就是能夠以非常低成本的總材料來建立強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點，因此傳感器節(jié)點選擇CC2530 作為Zigbee無線模塊主控芯。根據(jù)CC2530 的電路圖的整體設(shè)計中，可以看出，它主要包含了:傳感器電路接口、RF 身寸頻電路、濾波去躁電路、電源去耦電路、頻率晶體振蕩電路以及PL2303 通信電路等其他的一系列輔助電路。其中，RF 無線射頻主要是實現(xiàn)Zigbee數(shù)傳模塊無線數(shù)據(jù)的接收和發(fā)送，芯片自帶RC 晶振。
在本次設(shè)計中還用到了zigbee 的評估板，在這次設(shè)計中把評估板設(shè)計成一個遙控按鍵，控制整個硬件實現(xiàn)的過程，它首先和安在繼電器上的zigbee 終端模塊組網(wǎng)，實現(xiàn)無線控制燈泡，下圖是評估板的實物圖。在本次設(shè)計中還要用到繼電器，因為設(shè)計需要無線控制燈泡，所以需要繼電器來控制。
圖1 評估板
2 無線照明系統(tǒng)的軟件設(shè)計
2.1 協(xié)調(diào)器節(jié)點設(shè)計
協(xié)調(diào)器除了負(fù)責(zé)無線網(wǎng)絡(luò)的組網(wǎng)及配置，同時還接收各終端節(jié)點所發(fā)送的數(shù)據(jù)，最終通過串口線將數(shù)據(jù)傳給上位機(jī)鍵控軟件。該程序設(shè)計主要包括zigbee 終端節(jié)點、協(xié)調(diào)器節(jié)點的設(shè)備初始化、負(fù)責(zé)終端節(jié)點的組網(wǎng)、無線數(shù)據(jù)收發(fā)處理等。終端節(jié)點負(fù)責(zé)對光強(qiáng)進(jìn)行zigbee數(shù)據(jù)采集，接收信號，對接收到的進(jìn)行數(shù)據(jù)反饋。其程序部分主要包括組網(wǎng)程序和zigbee數(shù)據(jù)采集程序，終端節(jié)點只負(fù)責(zé)通信因此數(shù)據(jù)處理能力較低。程序的主流程圖如圖2 所示。
圖2 協(xié)調(diào)器流程圖
將程序編譯燒寫到模塊里，然后連接實物圖，最后顯示本次設(shè)計的最終的實物效果圖，如圖3 所示：
圖3 實物效果圖
3 總結(jié)
本文針對目前大部分家庭采用的布線照明系統(tǒng)中存在的問題，本文提出了一種基于ZigBee數(shù)傳模塊的智能家居照明系統(tǒng)方案，以CC2530 zigbee模塊為基礎(chǔ)設(shè)計了片上控制應(yīng)用程序，進(jìn)行了光照的zigbee數(shù)傳采集，實現(xiàn)了協(xié)調(diào)器與上位機(jī)的通信，協(xié)調(diào)器與終端節(jié)點通信，完成了智能家居照明控制系統(tǒng)的設(shè)計。