基于ZigBee技術(shù)的照明系統(tǒng)的應(yīng)用研究.pdf

1、隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的快速發(fā)展和人們對(duì)生活品質(zhì)要求的日益提高，傳統(tǒng)概念的照明設(shè)備已經(jīng)無(wú)法滿足人們追求高品質(zhì)生活的需要，照明系統(tǒng)的智能化已經(jīng)成為一種必然的需求。然而，目前的許多無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用的目的都是在盡可能提高網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)的傳輸速率、容量和傳輸距離，像照明這些系統(tǒng)通信的距離有限，傳輸?shù)臄?shù)據(jù)容量較小，只需要低的數(shù)據(jù)傳輸速率，要求能實(shí)時(shí)傳送信息，并且使用的嵌入式終端設(shè)備只需要電池供電就能滿足要求。針對(duì)于這種情形下的需求，要求所使用構(gòu)成無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的傳

2、輸設(shè)備功耗小、成本低、可靠信高。由此系統(tǒng)結(jié)合的嵌入式技術(shù)、短距離無(wú)線通信技術(shù)成為了應(yīng)用的重點(diǎn)。
　　 本文首先分析了照明系統(tǒng)的發(fā)展?fàn)顩r，以及通過(guò)比較幾種短距離無(wú)線通信技術(shù)的特點(diǎn)，闡述了ZigBee技術(shù)在家庭及樓宇自動(dòng)化領(lǐng)域的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，提出了基于ZigBee技術(shù)的照明系統(tǒng)的總體方案。為了滿足低成本和性能的要求，硬件上系統(tǒng)采用低成本的CC2530芯片為主控芯片，并且可以進(jìn)行射頻收發(fā)。硬件模塊包含燈控輸入節(jié)點(diǎn)和燈控輸出節(jié)點(diǎn)，其中公共電

3、路部分設(shè)計(jì)了CC2530抗干擾電路、電源電路、JTAG調(diào)試接口電路、系統(tǒng)復(fù)位電路、指示燈和蜂鳴器電路，以及天線電路。輸入節(jié)點(diǎn)采用光電耦合輸入，輸出節(jié)點(diǎn)采用三極管驅(qū)動(dòng)繼電器輸出。在完成PCB設(shè)計(jì)和電路板焊接后，對(duì)電路板進(jìn)行了硬件調(diào)試，驗(yàn)證了各個(gè)模塊的功能運(yùn)行正常。系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)中引入了Z-Stack協(xié)議棧，分析了該協(xié)議棧的架構(gòu)，同時(shí)分析了用戶應(yīng)用程序的接口和ZigBee網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。針對(duì)照明系統(tǒng)的應(yīng)用，設(shè)計(jì)了燈控節(jié)點(diǎn)的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信程序和基于Z

4、-Stack的組網(wǎng)程序。點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信驗(yàn)證了輸入和輸出節(jié)點(diǎn)的無(wú)線射頻模塊能正常發(fā)射和接收信號(hào)；組網(wǎng)程序中涉及了燈控節(jié)點(diǎn)的建網(wǎng)、入網(wǎng)、綁定和數(shù)據(jù)發(fā)送與接收實(shí)現(xiàn)。在完成硬件和軟件模塊設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，對(duì)系統(tǒng)的系能進(jìn)行了測(cè)試，包括燈控節(jié)點(diǎn)組網(wǎng)測(cè)試和燈控節(jié)點(diǎn)通信距離及其影響因素的測(cè)試。組網(wǎng)測(cè)試中通過(guò)Packet Sniffer抓幀軟件驗(yàn)證了結(jié)果的有效性；影響通信距離的測(cè)試中通過(guò)分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，提出了改善通信質(zhì)量的措施。本文最后對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)過(guò)程進(jìn)行了總