网站原创【摘 要 】本文以LED节能灯为基础,结合ZigBee的无线组网和通信技术,实现家庭照明系统的智能控制.该系统具有一定的实用价值.
【关 键 词 】ZigBeeCC2430PWM调光RGB光源混色
一、前言
智能照明系统的设计是对室内或者室外的照明设备实现集中统一管理.采用无线通信的方式,既可以避免有线电缆的铺设,降低系统的安装成本与安装难度,同时也便于系统的移动.
本文主要研究基于ZigBee通信技术的家庭照明系统.以LED节能灯为控制对象,结合ZigBee的无线组网和通信技术,实现家庭照明系统的智能控制.
该系统利用德州仪器公司的无线单片机（CC2430）系统作为硬件开发平台,对系统中的节点设备进行设计,完成了网络协调器开关控制终端设备、LED灯的PWM（Pulse Width Modulation）调光、RGB光源混色等硬件电路的实现和系统的全部软件设计.该系统在照明行业具有一定的实用价值.
二、系统设计
本系统的设计按模块进行.首先进行各模块的设计与调试,再将调试好的模块整合在一起,构成一个能正常工作的系统.整个设计流程为：光源选型、光源转接板的制作、光源驱动电路的制作、调光实验、混色实验、ZigBee控制电路制作.
2.1设计方案
2.1.1调光
为了实现调光调色功能,本系统采用了美国CREE公司生产的RGB混色LED光源.采用PWM控制方式进行不同场景的调光,即通过输出不同占空比的方波进行调光.具体方法是：采用while循环中内嵌几个if语句实现.while循环负责检测是否有外部命令到来,每一个if对应1个场景,当设备接收到调光命令后,根据命令中的有关场景的数据进入到相关的if中产生相应的PWM信号,当检测到外部命令来临时,则跳出该分支进入相应的分支产生新的场景模式.对于PWM信号的产生有多种方式,本文利用循环计时的方法实现,即通过利用不同长短的延时来输出0和1,实现不同占空比的方波.占空比最小能做到1%,因此RGB混出的颜色理论上有100×100×100等于1000000种颜色.基本计算方法如下：单位延时为晶振的振荡周期,则系统在进行[（方波周期/单位延时）×占空比]个延时后输出1,在进行[（方波周期/单位延时）×（1-占空比）]个延时后输出0,如此进行反复循环即可实现PWM功能.
2.1.2混色
采用三路PWM信号分别驱动RGB光源中的R、G、B发光二极管.因设置的占空比不同,各LED的光强也就不同,以致最后混出的颜色也就不同.
2.2天线设计
天线在RF（射频）电路中是一个十分重要的器件.正确的选取天线,能很好地提高系统的工作性能.本文结合TI提供的天线测试工具对16种天线进行了测试,以选取不同场合最适合的天线[1-3].
2.3系统软件
CC2430配合的软件为Z-stack协议栈,此协议栈符合ZigBee标准.按照硬件电路编写硬件操作层、操作系统子层、应用层代码,就可以实现设计的功能.系统软件运行有两个过程,即先进行操作系统初始化,再执行操作系统.
三、结语
为了实现系统的功能与要求,在本设计中利用了南京EJOY公司的无线单片机系统作为系统的硬件开发平台,对系统中的节点设备进行了设计,完成了网络协调器、开关量控制终端设备、模拟量控制终端设备以及遥控器等其他网络节点的实验设计.同时利用软件开发平台IAR环境,进行了系统的主程序设计,以及主程序流程图的绘制.最后,利用南京EJOY公司配套的仿真器对所设计的系统进行调试试用,能利用无线网络实现通信,最终完成系统设计,可实现照明设备控制的基本功能.