基于ZigBee的無線照明系統(tǒng)的設計

傳統(tǒng)的有線照明系統(tǒng)功能單一、布線麻煩、可擴展性差、節(jié)能效率低，已經(jīng)滿足不了當今生活的需要，于是無線智能照明系統(tǒng)應運而生。無線照明系統(tǒng)具有部署方便、靈活性高、維護成本低等特點。本文采用低功耗、低成本、低速率的短距離無線通信標準zigbee來組建無線照明網(wǎng)絡。 論文首先闡述智能燈光控制系統(tǒng)的發(fā)展概況，比較目前流行的幾種短距離無線通信技術的優(yōu)缺點，論述zigbee技術應用于無線照明系統(tǒng)的可行性。隨后介紹了zigbee協(xié)議的層次結構與功能，分析Z-Stack協(xié)議棧結構，對Z-Stack中的網(wǎng)絡地址分配算法，綁定過程，路由選擇機制及路由維護，信道配置等進行深入的探討。 在以上工作的基礎上提出一種基于zigbee技術的無線照明系統(tǒng)的軟硬件設計方案。硬件部分基于TI公司的CC2430芯片實現(xiàn)該系統(tǒng)。系統(tǒng)由一個協(xié)調(diào)器、少量路由器和若干終端節(jié)點組成。著重闡述節(jié)點的射頻模塊、光采集模塊、LED驅動模塊的設計過程。軟件方面，利用TI公司提供的開源協(xié)議棧Z-Stack，在此基礎上根據(jù)系統(tǒng)具體需求移植和修改協(xié)議棧代碼，編寫各類節(jié)點的應用程序。主要包括數(shù)據(jù)采集程序、光強控制程序、串口通信程序及數(shù)據(jù)收發(fā)程序的設計。該系統(tǒng)實現(xiàn)了樹型拓撲網(wǎng)絡，具有自動組網(wǎng)，設備動態(tài)入網(wǎng)等功能。 經(jīng)測試，本文設計的無線照明系統(tǒng)中的燈節(jié)點能根據(jù)光強自適應地調(diào)節(jié)燈光亮度，周期性采集室內(nèi)光強，及時響應用戶的信息查詢、調(diào)光控制等命令。節(jié)點數(shù)據(jù)傳輸可靠，通訊距離滿足需求?？梢詫崿F(xiàn)對燈節(jié)點的單控、全控以及調(diào)光控制，達到使照明系統(tǒng)更加便捷和節(jié)能的設計目的。