基于CC2530的校园智能照明系统设计

基于CC2530的校园智能照明系统设计

摘要：目前校园建设正朝着全面数字化、网络化、智能化的方向发展，因此研究并开发一种校园智能照明系统具有重要的实际意义。针对传统的校园照明系统在节约能源和应用灵活性方面存在的缺陷和不足，以CC2530为核心，将物联网技术与网络通信技术相结合，设计了一种既能够节能又能灵活适应校园文化活动的智能照明系统。

关键词：CC2530；校园；智能照明；物联网技术

中图分类号：V279+.2 文献标志码：A 文章编号：1006-8228（2016）06-52-04

Abstract：At present，the campus construction is developing in the direction of comprehensive digitization，networking and intelligence，so it has important practical significance to research and develop a kind of campus intelligent lighting system. Aiming at the defects and deficiencies of traditional campus lighting system existed in energy saving and application flexibility，taking CC2530 as the core，combining Internet of Things with network communication technology，an intelligent lighting system is designed in this paper，the system is energy-saving and can

adapt to campus cultural activities flexibly.

Key words：CC2530；campus；intelligent lighting；Internet of Things

0 引言

在刚刚过去的2015年，我国物联网产业市场规模达到5000亿元，从智能安防到智能电网，从二维码普及到“智慧城市”落地，作为被寄予厚望的新兴产业，物联网正四处开花，悄然影响着人们的生活[1-3]。

在这一背景下，校园建设也迎来了新的契机，许多院校纷纷推出了基于物联网的智慧校园建设方案，这些方案虽然不尽相同，但都涉及到教室智能照明。

传统的教室照明系统都是基于人工控制的，其存在两方面的问题：一是能量浪费的问题，调查中发现，在教室里没有人或人很少的情况下，教室里的灯仍旧常亮，导致了大量的能量浪费；二是无法满足新时代的校园活动需求，许多校园兴趣小组、团体经常需要在教室举行一些小型活动，会需要多种颜色的、不同亮度的灯光效果，而传统的照明系统无法满足这一需求。

本文探讨利用对物联网有着良好支持性的CC2530芯片，结合网络技术设计了一种智能照明系统用于教室灯光控制。该系统能通过人体红外模块感知到灯附近的人体并自适应

的控制灯的开关，实现不同颜色的灯光及亮度的控制，满足

了智慧校园建设对于教室照明系统的需求。

1 系统设计

1.1 系统平台介绍

该系统采用德州仪器的CC2530为硬件平台，CC2530是用于2.4-GHz IEEE 802.15.4、ZigBee 和RF4CE应用的一个真正的片上系统（SoC）解决方案。它能够以非常低的总的材料

成本建立强大的网络节点。CC2530结合了领先的RF收发器的优良性能，业界标准的增强型8051 CPU，系统内可编程闪存，8-KB RAM和许多其他强大的功能。CC2530有四种不同

的闪存版本：CC2530F32/64/128/256。其分别具有

32/64/128/256KB 的闪存。CC2530具有不同的运行模式，使得它特别适应超低功耗要求的系统。运行模式之间的转换时间短进一步确保了低能源消耗[4-5]。

系统的总体结构如图1所示，在普通模式下，通过人体红外模块对照明灯附近的人体进行感知，并结合采集到的当时的光感信息，对相应的继电器进行控制，从而实现对照明灯的开关控制。这一过程是一个典型的物联网技术的应用；在特殊模式下，通过手机来对效果灯进行亮度和其他效果的控制，以适应一些特殊场景的要求。

1.2 系统硬件设计

教室智能照明系统硬件系统由核心模块、人体红外模块、光照度传感模块、灯光控制模块、无线透传模块五个部分组

成。在综合考虑各硬件设备的稳定性、功耗、价格灯参数后，本系统的主控板的核心芯片选取CC2530（256）型号，人体红外模块为HC-SR501，光感设备为森霸LBCETC1-60，继电器模块为松乐继电器，无线透传模块为ESP8266。

核心模块设计主要包括CC2530核心板及供电、时钟等部分，其电路设计图如图2所示。

人体感应模块的功能是对灯附近的人体进行感应，使用红外传感器判断有没有人。红外传感器探测到人体发出的红外线后产生一个相应的输出信号，通过P0_4传送给CC2530进行相应处理，其电路设计如图3所示。

光照度信息传感模块的功能是采集教室光线亮度信息，选用光电传感器来完成。光电传感器一般可以分为两类，即模拟式传感器以及脉冲式传感器[6-9]。模拟式传感器的工作原理主要是基于光电器件的光电流随光通量变化而发生变

化的现象，这样光电流就成为被测非电量的函数；脉冲式光电传感器的作用原理是光电器件只能感知到光的有无两个

状态，即光电器件受光时，无电信号输出，本系统采用第二种光电传感器。其电路图如图4所示。灯光控制模块的功能是控制灯的电源供给和效果灯的亮度、闪烁效果。其灯的电源供给控制的原理是根据继电器的信号触发端的

输入信号来决定是否给灯供电，其电路图如图5所示。而效果灯亮度和闪烁效果是通过CC2530内部定时器模拟PWM来