0 导言
跟着我国城市和经济的迅速发展，城市路灯照明现已成为展现城市魅力的手刺和窗口，可是照明在带来艳丽和便利的一起，也遇到了许多问题。据调查，我国小型城市在夜晚9点后，大中城市在午夜12点后，路途上行人十分稀疏，即便是北京、上海、广州这样的富贵都市，清晨2点今后，路途上也稀有行人、车辆。这时假如坚持“恒照度”会形成资源的很多糟蹋；别的后半夜是用电的低谷期，电力体系的电压升高，路灯反而会更亮，而我国现行70%的路途照明运用的高压钠灯，此类电网电压的动摇致使灯泡的实践运用寿命不超越1年，带来了高额的修理费和材料费，而且体系难以及时反应路灯运转的毛病信息，无法进行长途操控和处理，只能采纳人工巡查办法。
路灯操控体系从开始的开关操控功用，逐步演化到监控节能操控功用，各种新技能被用于路灯监控体系中。路灯操控办法有PLC操控，电力载波操控和无线网络操控等。从路灯操控体系的本钱、可靠性、信息化、运用远景等方面考虑，本计划选用ZigBee无线自组网网络技能完结LED路灯节能操控的意图。
1计划体系规划
依照体系要求，本规划首要完结支路操控器和路灯及二者之间的通讯网络规划，其间支路操控器完结时刻、光照信息的丈量，路灯终端完结毛病诊断和移动物体的检测，运用ZigBee无线网络技能完结支路操控器和路灯终端之间的通讯。因而体系首要包含以下分体系：
电源稳压体系、支路操控体系、ZigBee和谐器体系、Zig-Bee 路由和终端体系。其间电源稳压包含5 V 稳压和3.3 V稳压；支路操控体系包含时刻模块、键盘模块、显现模块和光照收集模块；ZigBee和谐器包含显现模块和键盘模块；ZigBee路由和终端包含微波雷达检测模块、毛病检测模块和路灯操控模块。体系结构框图如图1所示。
ZigBee技能是一种新式的短距离无线通讯技能，在近距离无线网络范畴得到广泛运用。 ZigBee技能选用自组网络，其网络拓扑组织可以随意变化，这一特色对完结路灯智能监控体系的智能化、高可靠性、低本钱起到很好的效果。ZigBee的网络拓扑结构可分为：网状结构、星型结构和树状结构，考虑到树状结构可以进步通讯网络的可靠性，因而本规划中无线体系的网络拓扑选用树状结构，运用路由功用传输。无线体系由一个ZigBee和谐器、若干个路由操控器和若干个路灯终端所组成，网络示意图如图2所示。
依据ZigBee通讯组网技能的特色，将ZigBee 技能与传统的路灯操控形式相结合，依据不同路段及时刻，对和谐器设置不同的检测与操控办法，能及时对路灯进行相应的操控并发现路灯损坏状况和它的具体方位，便利修理办理，完结按需节能、智能化办理，到达城市照明体系节能减排的方针。
2 体系硬件规划
2.1 支路操控器规划
依据体系功用，支路操控器首要包含时空电路、光控电路、键盘及显现等，电路如图3所示。
时刻操控芯片选用的是DS12887(＄5.3122)芯片，其内部自带锂电池，外部掉电时，还可精确走10年之久，有12小时制和24小时制，数据可分二进制或BCD 码传送，运用十分便利。环境光检测部分选用的是光敏电阻加 LM339(＄0.0737)电压比较器的丈量计划。电阻RV2，R5，R9 及光敏电阻一起构成了惠斯顿电桥的两个桥臂。在光线相对较强时，电路输出端输出低电平；当光线强度相对较暗时，电路输出端输出高电平。统共设置5个按键，选用独立式键盘，包含时刻调理键，形式挑选键及时节设置键。时刻调理键三个，设置键、上调键和下调键，按下设置键开光标，上下调理键用来调理时刻。形式挑选键，选用自锁式按键，进行富贵和偏远形式转化。时节设置键，也选用自锁式按键，进行夏日和冬天转化。
2.2 ZigBee和谐器规划
ZigBee和谐器担任组成网络与信息的收发处理作业。和谐器不断收集主机发来的开关路灯与开关雷达指令，经过发送不同的字符给终端使其作相应的操作。
一起可以显现毛病地址，并能对毛病信息进行铲除。当接纳到终端和路由发来的毛病地址时，将地址显现在LCD上。因为CC2530(＄3.5750)的IO口资源较为紧缺，所以规划时挑选串口驱动办法。毛病修理人员记载查看毛病信息，修理员修理之后，需求将原有的毛病信息铲除，此刻只要按下毛病铲除按键即可。ZigBee和谐器接口电路如图4所示。
2.3 ZigBee路由和终端体系
ZigBee路由和终端体系接纳来至和谐器开关灯与开关雷达的指令，某个路灯呈现毛病时发送本路灯的地址给和谐器。因而ZigBee路由和终端体系由微波雷达检测模块、毛病检测模块及LED路灯操控模块组成。
2.3.1 微波雷达检测模块
微波雷达传感器受气流、温度、尘土的影响较小，因而规划中选用规范的10.525 GHz微波多普勒雷达探测器HB100进行移动物体检测。在人与车稀疏的区段敞开移动物体检测模块，当有移动物体在路灯所检测的规模内活动时敞开路灯；当移动物体脱离后坚持路灯处于低亮状况一段时刻，STC15F104 单片机供给延时，并由P3.1口输出操控信号。电路如图5所示。其间CC2530的P2.1口操控三极管的通断决议单片机与雷达模块是否上电作业。三极管的发射极与基极电阻R4 使三极管更有用截止与导通。
2.3.2 毛病检测模块
毛病检测电路如图6 所示。夜晚敞开路灯的一起敞开毛病检测模块，路灯正常作业时光线强，比较器输出低电平；路灯毛病时，光线较暗，比较器输出高电平。
因为比较器输出的仅仅凹凸电平，呈现毛病变为高电平，此刻如若直接衔接到ZigBee模块上它会不断的发送毛病信息，形成体系资源的糟蹋。规划顶用STC15F104单片机不断的检测比较器的输出端，呈现毛病时由P3.3端向ZigBee模块输出一个负脉冲。单片机的作业电源由ZigBee 模块的LED 端操控，确保体系在高亮时段实时检测毛病然后节省了体系资源。
2.3.3 LED路灯操控模块
LED 路灯操控电路如图7 所示，路灯由两部分操控。当守时时刻届时敞开路灯，敞开形式为全亮；进入雷达检测形式后，有移动物体呈现在检测规模内，敞开全亮形式；两种操控用与门衔接，有一个输出为低电平就敞开路灯。没有移动物体在雷达检测规模之内时路灯处于半亮形式，接入的电压为全亮形式的一半用。为了使其操控端间互不影响，在各操控结尾参加光电耦合器进行阻隔。
3 软件规划
体系上电后进行初始化，检测体系是否正常作业，假如正常则依照路灯操控界面进行状况检测并对路灯进行输出操控，使路灯依照既定程序完结开/关状况。
主机体系显现相应的操控信息；和谐器不断检测主机数据输出口状况判别发送数据与否；终端等候和谐器的数据进行。体系软件规划首要包含主机软件规划、和谐器软件规划、路由器和终端软件规划等三大部分。其间在和谐器软件规划、路由器和终端软件规划上协议栈尤为重要，不同厂家出品的不同产品有不同协议栈。本文运用的芯片为TI公司出产的CC2530芯片，运用的协议栈是由TI公司出品的Z-Stack协议栈。
3.1 主机体系软件规划
依据智能路灯体系完结功用的需求，主机体系软件划分为以下几个部分：监控主程序、日历时钟子程序、 LCD显现子程序、键盘扫描子程序、光线明暗检测子程序。监控主程序经过对时刻、键盘、光线状况的循环判别，决议是否履行相应的功用程序。主机软件规划流程图如图8所示。主机依据时刻与外界光线状况宣布操控指令如表1所示。
3.2 和谐器体系软件规划
依据协议栈对和谐器体系进行软件编程。完结此项目要求只需修正协议栈的运用层和硬件层。运用层履行查询使命作业，修正硬件层使整个体系与所扩展的硬件匹配。
3.2.1 硬件层的修正
界说和谐器的P2.0、P2.1为数据的输入端口。和谐器上有显现毛病信息的12864显现模块，首要树立一个lcd.h 文件，在内部界说所运用的管脚界说及相应的宏界说。之后依照12864 的时序编写12864 的读写程序lcd.c，树立出数据与写数据方位的接口函数。在协议栈中ZigBee 联盟现已将LCD 的显现程序封装在硬件层，假如运用别的的显现硬件只需将原有的lcd.h文件掩盖即可。
3.2.2 运用层修正
体系不断的收集主机数据输出端口发来的数据，依据数据的不同而履行相应的操作。首要将读取主机数据使命ID 号参加到使命中，这样在使命循环履行时方可履行到，不然永久履行不到这个使命。和谐器读取使命流程如图9所示。
3.3 路由器和终端节点体系软件规划
依据协议栈对路由器和终端节点体系进行软件编程。相同只需修正协议栈的运用层和硬件层。运用层履行查询使命作业，修正硬件层使整个体系与所扩展的硬件匹配。路由器和终端节点体系中开关灯、开关雷达端口用协议栈内部界说好的两个LED灯端口。用操控两个 LED灯的开/关别离操控路灯开/关、雷达操控开/关。路由器和终端节点体系接纳来自和谐器的字符操控信号，不同字符履行不同操作。运用中止查询办法收集亮灯状况下灯泡的光照强度从而判别是否呈现毛病，呈现毛病进入毛病处理函数，修改路灯地址并发送到和谐器。
4 总结
本计划从运用方面着手对ZigBee技能的网络拓扑结构进行研究，选用TI公司的Z-Stask协议栈和IAR 开发环境，以CC2530芯片为中心构建了一个根据ZigBee通讯网络的路灯操控体系。该路灯操控体系的规划与传统的路灯操控体系规划比较，一方面减少了“ 全夜灯”、“后夜灯”，有用的节省了电能资源，而且还维护了电灯，延长了其运用寿命；另一方面智能路灯操控体系可对悉数路灯进行实时监控和办理，集中操控、监督、查看，大大减少了后期人力、物力、财力的投入，一起进步了巡查设备和路灯的作业效率。（作者：高云红，梁小廷，张庆新）
