为了改善传统室内照明体系存在的布线杂乱、节能作用差、不易智能操控等缺陷，剖析了依据ZigBee技能的室内照明体系的规划和完成办法。
该体系的硬件规划依据支撑ZigBee的SoC芯片CC2530，软件规划则选用TI公司的Z-Stack协议。体系可以经过PC机上的上位机界面完成对灯节点的单控、组控、全控以及调光操控，并具有耗电小，成本低、无需布线和装置便利简略等特色。
0 导言
跟着现代科学技能的开展，人们对生活水平的寻求越来越高。智能家居早已为群众所熟知，而智能照明体系作为智能家居的运用之一，越来越遭到人们的注重。室内照明体系首要完成对住所表里的灯火的各种智能操控和办理功用，详细的说首要完成对灯的单控、组控、全控以及无线遥控操控和多时段守时操控。ZigBee 技能作为新式的近间隔无线通讯技能之一，具有近间隔、低速率、低功耗和安稳性高级长处，十分适合在照明体系中运用。本文提出依据ZigBee 技能的智能照明体系。该体系由若干个节点以自组网的方式组成，每个节点都可经过感知外部光强信息的改动状况，可以自适应地调理亮度，并可经过PC上的操控界面临每个节点进行智能操控。
1 ZigBee 技能简介
ZigBee 技能 是一种短间隔、低杂乱度、低功耗、低速率、低成本的双向无线通讯技能，它是介于无线符号和蓝牙之间的技能计划，具有自己的无线电规范，即IEEE 802.15.4（ZigBee） 技能规范。这是IEEE 无线个人区域（PersonalArea Network，PAN）作业组所规则的一项规范，首要适用于数据吞吐量小、网络建造出资小、安全要求高、耗电低的场合。
从技能功能来看，ZigBee 具有低功耗、短延时、短间隔、高安全、低速率、掩盖规模广、网络容量大等特色，而且具有廉价的商场定位，十分适合在照明体系中运用。
ZigBee 技能网络有三种网络拓扑结构：星型结构、树状结构和网状结构［5］。星型拓扑结构包含一个和谐器和多个终端，没有路由；树状拓扑结构便是一个和谐器和终端间隔比较远，需求加路由的星型网；网状拓扑结构中，和谐器、路由、终端都可以通讯。在本体系中，选用网状结构。
2 体系的整体结构
室内智能照明体系由一个和谐器、若干个终端设备、多个手持的无线遥控器以及PC上位机界面等四个部分组成。和谐器在该体系的作用是发动和装备网络。和谐器可以坚持直接寻址用的绑定表格，支撑相关，一起还能规划信赖中心和履行其他活动。一个ZigBee 网络只允许有一个ZigBee 和谐器，终端节点最多可达65 536 个。和谐器在体系中扮演指令的发送者和数据的收集者。和谐器经过串口与PC 机相连，在接纳到来自PC 的操控指令后，经过自己组成的ZigBee 网络发送给指定的节点。当指定的节点接纳到来自和谐器的指令时，就做出指定的动作，并反馈给和谐器。当和谐器接纳到来自终端的数据信息时，就会经过串口传给PC 机。无线遥控器可以在室内的任何地方发送操控指令来操控一盏或多盏灯，使得整个照明体系更灵敏。和谐器首要有CC2530+CC2591 模块、串口模块，终端节点首要有CC2530+CC291 模块、LED 操控模块、温度检测模块以及光强检测模块。图1所示便是体系整体结构。
3 终端操控节点规划
终端节点模块的硬件框图如图2 所示。它包含光强检测模块、继电器操控模块和PWM 输出模块。光强检测模块运用的传感器是光敏电阻，选用的是新式单片测光芯片BH1750，较好地处理了传统测光体系的坏处。BH1750 是半导体制作商ROHM为适应以移动电话手机为首的便携式机器和液晶要求而开发的具有优秀光谱灵敏度特性、16 b 串行输出的单片数字照度传感器。BH1750 与CC2530 之间的通讯运用规范的IIC 通讯协议。BH1750 与CC2530 的电路衔接图如3 所示。BH1750 的3 脚和5 脚别离与CC2530 的P0_1 口和P0_0 口相连，R1 与R2 为上拉电阻。
终端操控模块包含继电器模块和PWM 模块。继电器模块使用三极管来扩大驱动才能，经过CC2530上的IO 口输出凹凸电平来操控继电器开合或许断开，然后完成对LED 的开关。PWM 模块可以操控LED 灯的亮度，CC2530 芯片可以输出频率为200 Hz，占空比可以从1%~100%的可调的PWM波。
无线遥控模块是依据终端操控节点规划的，它可主动搜索ZigBee 网络，并加入到网络中树立通讯联系，使自己成为其间的一个节点，进而对整个照明体系进行遥控。遥控节点模块由P%&&&&&%16F886 单片机读取4×4 键盘的值，经过串口发送给CC2530+CC2591 模块，然后发送给和谐器，和谐器发给需求操控的灯的节点。
4 软件规划
软件规划包含上位机的规划和下位机的规划。下位机又包含和谐器软件规划和终端节点的软件规划。
界面包含每个节点灯的状况显现，用户的操控操作。操控操作包含5 种形式：整幢楼一起开关，整层楼一起开关，整个房间一起开关，单个灯的开关，单个灯的PWM 操控。界面规划的流程如图4 所示，图5 所示则是上位机的界面图。
本体系中和谐器的两大首要功用是树立网络和进行网络办理。ZigBee 和谐器首要担任树立ZigBee 网络、分配网络地址和保护绑定列表。和谐器经过扫描一个闲暇信道来创立一个新的网络，保护一个现在衔接设备的网络列表，支撑独立扫描程序来保证曾经的衔接设备可以重新加入网络。轮询程序一向扫面串口函数，当串口有数据发送过来时，先判别是操控指令仍是数据接纳指令。如果是操控指令，则发送给指定的终端节点；如果是数据接纳指令，则将数据传给上位机界面。
和谐器的软件流程图如图6 所示。
终端节点的使命首要是接纳来自和谐器的指令，并依据这些指令履行相关的操作。它会一向采样光强值，并可以实时依据光强值，改动输出PWM 值，每次改动都会反馈给上位机。终端节点会采样电池的电压，当电压低于2.2 V 时，发送音讯给上位机界面，提示用户替换电池。终端节点的软件流程图如图7 所示。
5 结语
本文使用ZigBee 技能规划的室内照明体系，完成了灯火的单控、组控、全控和自适应调理，提高了照明体系的智能化，大大降低了照明的能耗。测验结果表明，本体系作业安稳，运转作用杰出，具有很好的开展前景。
