基于ZigBee 的智能路灯控制系统设计
基于ZigBee技术的智能照明控制系统设计
基于ZigBee技术的智能照明控制系统设计摘要：为了实现智能照明控制，本文提出了一种基于ZigBee技术的智能照明控制系统设计方案。
该系统采用无线传输方式，能够实现智能化照明控制、亮度调节、时间控制等功能，在提高照明质量的同时也达到了节能、智能、环保的目的。
论文首先介绍了照明控制系统的现状以及ZigBee技术的特点，然后对系统的硬件和软件设计进行了详细介绍。
最后，通过实验验证了该系统的可行性，并对其进行了评价和总结。
关键词：智能照明控制；ZigBee技术；亮度调节；时间控制；节能。
正文：一、研究背景与现状随着社会的发展，人们对照明环境的要求也越来越高，不仅要保证照明质量，还要达到节能、智能、环保的要求。
因此，照明控制技术成为了当前照明领域的研究热点。
目前市场上已经出现了一些基于传统有线照明控制系统改进的智能化照明控制系统，但由于其存在布线麻烦、安装成本高、可扩展性差等问题，无法满足人们对照明控制的需要。
而ZigBee技术作为无线传输的一种，能够支持多种照明设备的互联互通，因此成为了照明控制技术中的“明灯”。
二、ZigBee技术的特点ZigBee技术是一种采用无线方式进行通信的低速、低功耗、低成本的短距离设备网络技术，又称为无线传感器网络。
以下是ZigBee技术的主要特点：1.低功耗ZigBee技术采用了短数据帧、低发射功率等技术手段，能够大幅度降低设备功耗，从而延长设备的使用寿命。
2.多层网络结构ZigBee技术对每个设备进行地址分配，从而组成一个层级结构的网络。
设备之间可以通过多跳传输方式实现数据传输，从而提高了网络的可靠性和覆盖范围。
3.数据安全ZigBee技术采用AES-128位加密方式对数据进行加密，保障了数据的安全性。
4.小型化ZigBee技术的设备小巧轻便，比如说基于ZigBee技术的芯片集成了处理器、无线传输模块、存储器和I/O接口等多种功能，具有相当高的集成度。
三、系统设计本文设计的基于ZigBee技术的智能照明控制系统，主要由以下几部分组成：单片机控制模块、ZigBee模块、光照传感器模块、人感传感器模块、继电器模块及LED灯具模块等。
基于ZigBee的校园无线路灯控制系统的设计
图1校园路灯无线控制系统网络结构图1.2 系统整体结构校园路灯无线控制系统的硬件设计以无线单片机CC2430为核心，主要包括直流稳压电源模块、LED驱动电路模块、LED故障检测电路和CC2430无线收发模块等。
在整个无线网络中，每盏路灯对应一个ID，每个终端节点和路由分别控制单盏路灯，并由传感器获取的信息数据，再通过无线收发模块传送给网络协调器，协调器将收到的数据通过串口发送给PC机。
当LED路灯出现故障时，检测电路会发生报警信号并发送给PC机，便于路灯及时的检修与维护。
系统的整体硬件结构框架如图2所示。
2 系统的硬件电路设计2.1 CC2430无线收发模块本设计选用CC2430为核心控制芯片，作为无线通信模块，它具有标准的8051增强型处理器，是一颗交流（220V，50HZ）C441C431XTAL2可选1234563635343331AVDD_RF2AVDD_SW RF_N TXRX_SWITCH RF_P AVDD_RF1AVDD_PRE AVDD_VCO VCO_GUARD AVDD_CHP RBIAS2AVDD_IF132302928272625P1_7P1_6P1_5P1_4P1_3P1_2DVDD P1_1P1_0RESET_N P0_0P0_1789101112131415161718192021222324484746454443424140393837P 2_0D V D D P 2_1P 2_2P 2_3P 2_4D C O UP LA V D D _D R E G A V DD _D G U A R D D V D D _A D C AV D D _A D C A V DD_IF2P 0_2P 0_3P 0_4P 0_5P 0_6P 0_7X O S C _Q 2A V D 0_S O C X O S C _Q 1R B I AS 1A V D 0_R R E G RREG _OUT C4212.0-3.6 V电源（50 Ohm）天线L341L321L321L331L331C191C211C241R221XTAL1或PCB天线R261λ/2λ/2C341图3 CC 2430典型外围电路图PGNG HVIN EN L D 1μFCF 1k RES50pF 10nF 1μF 1μF RT 10μF C C 0SW OV VDD-5V VDD-DR RT COMP Sense+AGND Sense- 4.7 k S8550IN4007VCCRLRS-RS+1J1图4 LED 驱动电路2.3 协调器和路由器设计协调器和路由器均采用CC 2430无线单片机。
基于Zigbee的智能灯光控制系统设计
本科生毕业设计（论文）题目：基于Zigbee的智能灯光控制系统设计姓名：冯祥勋学号：11S010900926学院：电气工程与自动化学院专业：电气工程与自动化（自动化方向）年级：2009级指导教师：（签名）2013 年 05 月 20 日摘要在现代社会，自动化与智能程度不断提高的今天，家居智能管理必然是人们今后的唯一选择。
本文主要研究对象为家庭的照明，在通过比较传统照明方式，研究目前较应用的照明控制中发现家庭照明中往往存在一些致命的问题，如照明控制方式落后，甚至很大程度都还是采用机械开关，安全系数低，舒适性差，布线复杂等。
由于这些控制方式上的不足，极大的造成能源的浪费，甚至在控制的误区里出现室内无人，却灯火通明的现象。
针对这些不足，需要对控制做一个进一步的研究与开发。
本文较全面的研究了传统照明、现代照明的特点，通过比较得出优缺点，提出一种基于Zigbee的无线智能控制方案，即采用两块Zigbee功能板，一块导入光敏传感器和热释红外传感器，用作信号发射，另一块接入继电器模块，接收信号并控制灯光亮灭。
在这种控制方式下，只有室内有人，且光线不足时才点亮所需灯光，而在室内无人，光线不足的情况下，灯不亮，采用这样的控制方式能很好解决误开断和能源浪费的问题。
论文中详细介绍了整个控制系统的功能和控制策略，软件程序设计包括LED灯初始化、光敏传感器初始化、PIR传感器初始化、协议栈初始化，串口通讯等。
最后，在模拟实际环境下，测试可行性与性能。
实验证明，采用Zigbee无线控制能有很好的控制效果，并且可以显著提高节能效果，改善“无人灯亮”的问题。
关键词：Zigbee，光敏传感器，热释红外传感器，节能AbstractWith the improvement of the automation and intelligence in the modern society, home intelligent management inevitably becomes the only option for people in the future. By comparing the traditional lighting, this paper discovers some fatal problems on the control of home lighting, such as backward way of lighting control, namely, mechanical switch, which has low coefficient of safety, poor comfortablity and complex wiring. These shortages result in great waste of energy as well as nobody appears but brightly lighted in mistaken area. In order to make up these deficiencies, it needs to make a further research on the control system.This paper has made a comprehensive study on the characteristics of traditional lighting and modern lighting by comparing the advantages and disadvantages and has put forward a wireless intelligent control scheme based on Zigbee, which use two pieces of Zigbee function board: one worked as a signal emission, conducting the photosensitive sensor and pyroelectric infrared sensor; the other connected to the relay module receives the signal and controls the lights. Under this kind of control mode, only when the interior has people with insufficient light will the light lights. Otherwise it won’t. T his control method can well solve the problem of open circuit by mistake and energy waste. This paper details the function of control system, control strategy and software design including the LED lights initialization, light sensor initialization, PIR sensor initialization, protocol stack initialization and serial communication, etc..Finally, this paper tests the feasibility and performance in a simulated environment. The result shows that Zigbee wireless control not only has a good control effect, but also significantly improve the effect of energy saving and improve the problem of lighting up while there is nobody.目录摘要 (I)Abstract (II)第1章绪论 (1)1.1 基于Zigbee灯光控制系统研究的背景 (1)1.2 现有灯光控制方案 (2)1.2.1 传统灯光控制 (2)1.2.2 声控有线自动控制 (2)1.2.3 光强无线灯光控制 (2)1.3 方案比较 (2)1.3.1 传统灯光控制方式 (2)1.3.2 声控有线自动控制 (3)1.3.3 光强无线灯光控制 (3)1.4 本文设计方案 (3)1.4.1 Zigbee无线智能控制 (3)1.4.2 Zigbee控制方案优势 (3)1.4.3 Zigbee控制研究意义 (4)第2章Zigbee简介 (5)2.1 Zigbee介绍 (5)2.2 CC2530 (5)2.3 基于CC2530实验板 (6)2.4 光敏传感器 (8)2.5 热释电红外线传感器 (9)第3章Zigbee无线智能灯光控制 (11)3.1 Zigbee无线控制结构 (11)3.2 设计说明 (11)3.3 系统软件的实现 (13)3.3.1 开发环境介绍 (13)3.3.2 系统初始化 (14)第4章硬件仿真结果分析 (19)4.1 硬件仿真调试内容 (19)4.2 调试结果分析 (19)4.2.1 模拟环境中，光照不足，但是有人的情景 (19)4.2.2 模拟环境中，光照不足且无人员 (20)4.2.3 模拟环境中光照充足，但没有人员 (21)4.2.4 模拟环境中光照充足，且有人员经过 (21)4.3 创新点及应用 (21)4.3.1 创新点： (21)4.3.2 应用： (21)4.4 存在的不足 (22)第5章总结 (22)5.1 工作内容 (22)5.2 展望 (23)参考文献 (25)致谢 (26)第1章绪论1.1基于Zigbee灯光控制系统研究的背景随着电子技术的高速进步，社会经济的不断发展，人们的生活质量也不断的提高，生活节奏的不断加快。
一种基于ZigBee的城市智能路灯监控系统设计
一种基于ZigBee的城市智能路灯监控系统设计【摘要】为有效实现对城市道路路灯的智能化控制和精细化节能管理，本文设计了一套基于ZigBee技术的无线路灯监控系统，文中详细介绍了本系统的结构和功能，合理设计了系统硬件模块的组成及软件流程方案。
在实际应用中，取得了很好的效果。
【关键词】路灯无线监控系统；ZigBee技术；LED路灯终端1.引言道路照明是城市公共设施的重要组成部分，目前国内的道路照明系统大部分没有采用网络化监控管理，只能以区域为单位对照明设备进行简单的开关灯控制，多数城市路灯的开关控制仍由传统变压器（配电箱）分散控制，不能对路灯进行有效监控，缺乏灵活多变的操作系统，因此存在着一系列的问题：如系统复杂，难以统一管理；路灯覆盖面广，维护困难；开关控制效率低，电能浪费严重等。
针对目前城市对路灯照明控制和管理水平的不足，笔者设计了一套路灯无线监控系统，能对城市路灯实现智能化控制并有效节约电能。
本系统主要分为三层，分别是具有人机交互界面功能的路灯管理中心、汇聚路灯节点信息和发送路灯控制命令的路灯监控子站以及采集路灯节点信息的路灯控制终端。
采用GPRS通信和ZigBee无线通信相结合的技术手段，取代了传统的有线传输。
其中，路灯管理中心和路灯监控子站之间的通信采用GPRS技术，具有覆盖范围广、传输速率高的特点，且能实现远程异地操作；路灯监控子站和路灯控制终端以及路灯控制终端之间的通信采用ZigBee技术。
2.路灯监控网络的系统结构本设计采用GPRS技术与ZigBee技术相结合的方案，结合两者的优点，既节约成本，又降低了系统的复杂度。
系统采用“路灯管理中心一一路灯监控子站一一路灯控制终端”三层模式结构，实现对路灯的远程控制操作。
其中，路灯管理中心与路灯监控子站之间的通信采用GPRS技术，路灯监控子站与路灯控制终端以及路灯控制终端之间的通信采用ZigBee技术。
系统操作的对象是城市道路成千上万盏路灯，通过管理系统，负责监测路灯的各项运行状况，如监测当前路灯节点的电压、电流、功率等指标是否符合规范，并且能实现对路灯开关的简单控制。
基于zigbee的智能路灯控制系统
系统关键技术分析在路灯控制系统所使用的关键技术，主要包括ZigBee技术、嵌入式操作系统FreeRTOS和微波多普勒原理。
1.1ZigBee技术Zigbee是基于IEEE802.15.4标准的低功耗个域网协议。
IEEE802.15.4 是针对低速的无线个人区域网络（low-rate wireless personal area network, LR-WPAN）而制定的标准错误!未找到引用源。
该标准把能量消耗低、传输速率低、成本低作为目标，旨在为个人或者家庭范围内的设备的低速互连提供统一标准。
IEEE 802.15.4标准定义的LR-WPAN网络具有如下特点：➢提供20kbps、40kbps和250kbps三种不同的传输速率；➢两种网络拓扑结构：星型、点对点；➢两种地址格式：16位、64位，64位地址是全球惟一的扩展地址；➢采用载波多路侦听技术（carrier sense multiple access with collision avoidance, CSMA-CA）避免冲突；➢采用确认（ACK）机制以保证可靠传输。
而ZigBee协议规定的技术是一种短距离、低功耗的无线通信技术。
其特点是距离短、复杂度低、自动组织、功耗低、数据速率低、成本低错误!未找到引用源。
适合用于自动控制和远程控制领域，可以嵌入各种设备。
ZigBee协议栈是在IEEE 802.15.4标准基础上建立的，定义了协议的MAC和PHY层。
ZigBee设备应该包括IEEE802.15.4(定义了RF射频以及与相邻设备之间通信)的PHY和MAC层，以及ZigBee堆栈层：网络层(NWK)、应用层和安全服务提供层。
图2.1 ZigBee协议栈结构错误!未找到引用源。
1.1.1物理层规范错误!未找到引用源。
ZigBee的物理层是基于IEEE 802.15.4标准的。
IEEE802.15.4标准定义了两个物理层：2.4GHz和868/915MHz的物理层。
基于ZigBee的道路照明控制系统的设计
1.3.2ZigBee的三种拓扑结构
星型网络是一种发散状的网络，在ZigBee网络中，以ZigBee协调器为中心的是星型拓扑结构，因此，ZigBee终端只可以和协调器彼此通讯。FFD用来充当ZigBee网络的协调器。FFD会发出组网请求，当网络中不存在协调器时，就会由当前节点来担当网络的协调器负责建立网络。要是网络中有协调器，FFD会让该节点加入网络。两个节点间的相互通信都需要经过协调器，协调器相当于中转站。星型网络有结构简单、设备成本低廉、不用路由管理等优点。节点之间的灵活性差覆盖范围小节点数量少是其最大的缺点。簇状网络一样需要协调器节点来创建网络，跟星状网络相比而言，协调器的功能有算不同，协调器是完成网络节点的注册和管理，网络中的FFD能充任协调器或者RFD。因此大多数的节点在网络中充当FFD。在簇状网络中RFD一般为叶子结点。簇状网络有成本较低、网络的使用范围很大、简单的路由方法等几个有点。簇状网络有单一切相对固定的结构，网络间的节点关联性很强不能应用于动态变化的环境切不够稳定等缺点。对比于前两个网络来说，网状网络的构造最为复杂。点对点是网状结构一种特殊的网络布局，它的路由可以自主创设和进行维护。ZigBee网络中有且仅有一个协调器，但它缺可以同时又很多个路由，并且在低位上是处于平等低位的，都可以和网络中所有节点进行通信且节点之间是可以互相访问的。网状网络有一下几个优点：当网络中出现失效节点时和其相关联的节点能通过其它路由节点加入网络中，能自动更新和修复网络拓扑结构，不会出现网络中断的现象。数据的传输可以通过多条路径来完成，提高了网络的安全性和可靠性。而它的缺点是当节点数目达到网络能承受的极限时网络会出现信息传递的延迟，也增加了不必要的通信开销。当在网络上运行复杂的应用程序时，要求路由选择最佳路径，这样就要求路由拥有较大的存储空间和很强的处理能力。这三种网络结构各有ZigBee技术简介
基于ZigBee路灯组网的手机控制系统设计
基于ZigBee路灯组网的手机控制系统设计摘要：为了实现对组网路灯远程的信息获取与管理，通过结合ZIGBEE路由技术，数据库，Java语言以及Eclipse 编译工具，重点设计完成了该路灯组网管理系APP，实现了在移动终端上呈现路灯的运行数据界面以及通过移动终端对路灯进行远程控制和监控。
关键词：ZIGBEE；路灯组网；远程控制；移动终端中图分类号：TP311 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2017）17-0039-02随着环保，节能概念的日益推广与国家支持，智能化，无限化已经成了路灯发展的主要趋势。
LED光源以其节能环保闻名于世，在传统路灯的取代上，加上智能无线网的推广应用，能够实现利用手机监控路灯。
基于ZigBee的无线传感应用技术与手持终端安卓应用平台结合，可以完成对路灯的实时监控。
针对一系列的情况分析并且加以处理，能实现自动警报，精确定位，智能报修，试试更改路灯状态等功能，大大提高路网的照明效率以及维修检测的方便。
1相关技术介绍在工?I4.0与中国制造2025的倡导下，物联网、无线技术将会成为市政路灯照明系统或私家照明系统的主要发展趋势。
本文采用Android系统的移动终端并结合ZigBee技术对路灯系统进行监控。
Android是主要使用于便携设备的一种以Hinux与Java为基础的开放源代码操作系统，分为四个层，分别是应用程序层（Applications）、应用程序框架层（Application Framework）、系统运行库层（Libraries和Android Runtime）和Linux内核层（Linux Kernel）。
Zigbee 是一种新颖的近程无线网络通信技术。
在当今嵌入式应用非常受欢迎。
它有低功耗、低成本、低速率、近距离、短时延、高容量、高安全等7大特点。
2系统关键技术及实现在互联网蓬勃发展的今天，移动端的安全隐患是其发展中出现的主要问题之一，因此本软件采用了两步验证（Two-factor Authentication）的设计方式，服务器接收控制信息并分离权限，验证手机提供的公钥文件，若Pbulic Key 的参数正确，则按给予用户高级交互权限。
基于ZigBee的路灯智能控制系统设计
络 由各 中心节点与远程控 制计算机组 网。
全服务 提供层 ５ 部分 。其 中， Ｐ ＨＹ和 ＭＡ Ｃ的协议标准参 考 国 际电联 的 Ｉ Ｅ Ｅ Ｆ ． ８ ０ ２ ． １ ５ ． ４ ， 剩余 各层 的协议规 范 由 Ｚ ｉ ｇ Ｂ ｅ ｅ 联 盟
给出 。 １ ． ２ Ｚ ｉ ｇ Ｂ ｅ ｅ路 灯 设 计 的一 般 原 则
０ 引 言
随着 城市 化进 程 的加快 ， 城 市路 灯建设 的速 度和 规模 也
相应 增加 ， 路 灯 正 常 照 明所 消耗 的 电能 在 整 个 交 通 系 统 中 占据 重 要 的 比重 ， 据某 月相 关 资料 统 计 ， 我 国 路 灯 耗 电 高 达
１ ３ ５亿 ｋ Ｗ ・ｈ ［ 。为更 好地适 应公 路建设 需求 ， 交通 部 门确 定 了以“ 智 能交通 ” 为核 心 的建设 项 目， 而对 于 路灯 的控 制 ，
灯” 指令， 另一方面通过 Ｚ ｉ ｇ Ｂ ｅ ｅ 控 制 中 心 节 点 所 对 应 的 几 个 路
１ 路 灯 智 能控 制 方 案
１ ． １ Ｚ ｉ ｇ Ｂ ｅ ｅ协 议 栈 框 架
灯做出相应的动作 。（ ２ ）路灯的节能管理与控制 。利用振动传 感器 ， 采集路上行 人 、 车辆 的信 息 ， 按上述 控制机 理 ， 在采集 的 振动信息高于 最低 人行 振动 时 ， 路 灯开 启 ， 否则， 路灯 自动 关 闭， 实现路灯 的节能控 制 ］ 。（ ３ ）网络 的构建 与实 现 。Ｚ ｉ ｇ Ｂ ｅ ｅ
２ Ｚ ｉ ｇ Ｂ ｅ ｅ路灯 节点 的硬件 设计
Ｚ ｉ ｇ Ｂ ｅ ｅ 路 灯 节 点 的组 成 如 图 ２所 示 ， 微 处 理 器 是 路 灯 节 点
本科毕业论文-基于ZigBee协议的智能灯控系统设计与实现
基于ZigBee协议的智能灯控系统设计与实现摘要随着科技的发展，人民生活水平的提高，人们对住宅的要求也越来越高，智能家居就是为解决人们的这一要求诞生的。
照明是建筑的重要组成部分，人们对房屋舒适度的需求不断增多，智能照明行业发展前景可期。
作者经过对智能照明系统相关技术的分析和市场调研，针对上述问题提出了一个基于Android 平台和WIFI 无线网络的智能家居照明系统的解决方案。
该系统使用一个Android 手机作为控制中心，CC2530 作为无线收发器，通过WIFI 无线网络，从而达到对照明系统控制的目的。
本智能照明系统设计方案基本可以满足用户对照明控制的功能需求，同时由于采用了WIFI 无线技术，大大降低了整个系统的成本。
关键字：智能照明系统，Android，CC2530IABSTRACTABSTRACTWith the development of science and technology to improve people's living standards, people demand more and more comfortable houses, smart home is to solve this requires . Lighting is an important part of the building, the demand of comfortable houses continues to increase , intelligent lighting industry with a bright future. On the intelligent lighting system through related technology analysis and market research, to address the problem presented a solutions based on Android platform and WIFI wireless network smart home lighting systems . The system uses an Android phone as the control center, CC2530 as wireless transceivers, via WIFI wireless network, so as to achieve the purpose of the lighting system control. The intelligent lighting system design to meet the basic needs of lighting control for users , but thanks to the WIFI wireless technology, which greatly reduces the cost of the entire system.Key Words:Intelligent lighting system，Android，CC2530II目录第1章引言 (1)1.1 智能灯控系统的研究背景 (1)1.2 课题的研究价值及意义 (1)1.3 智能灯控系统的研究现状 (2)1.4 课题重点研究内容 (2)第2章理论基础 (4)2.1 Android系统 (4)2.1.1 Android系统架构 (4)2.1.2 Android Framework框架 (6)2.1.3 Android的生命周期 (7)2.1.4 Android开发软件Eclipse (8)2.2 ZigBee技术 (9)2.2.1 无线通信技术比较 (10)2.2.2 ZigBee协议栈 (11)2.2.3 ZigBee开发模块 (13)2.3 Socket通信 (15)2.3.1 Socket中重要的API (16)2.3.2 Socket的连接过程 (16)第3章手机客户端的设计与实现 (18)3.1 UI界面设计 (18)3.1.1 几种常用控件的实现 (19)3.1.2 人机交互UI实现 (25)3.2 Socket通信的实现 (33)第4章硬件的设计与实现 (46)4.1硬件电路设计 (46)4.1.1 CC2530芯片的优势 (46)4.1.2 LED模块 (47)4.1.3 天线模块 (48)4.1.4 串口模块 (48)4.2 硬件编程中的通信协议 (49)4.2.1 数据通信的报文格式 (49)4.2.2 功能码设置 (50)第5章系统测试 (52)5.1 UI测试 (53)5.2 网关到ZigBee的测试 (56)5.3 系统整体测试 (58)第6章结束语 (60)III6.1 本文总结 (60)6.2 本系统展望 (60)参考文献 (61)致谢 (64)外文资料原文 ........................................ 错误!未定义书签。
ZIGBEE路灯无线控制系统
ZIGBEE路灯⽆线控制系统基于ZigBee技术的⽆线路灯控制系统关键词：Zigbee、⽆线路灯控制、GPRS/CDMA⼀、应⽤需求随着时代的发展，城市现代化建设步伐不断加快，对城市道路照明及城市亮化⼯程需求也更⼤，城市路灯照明已经成为展⽰城市魅⼒的名⽚和窗⼝，但是照明在带来辉煌、绚丽和⽅便的同时，随之⽽来的⼀些问题如：费⽤问题、⽤电问题、管理问题，故障回报问题等等，尤其是在能源供需⽭盾也越来越突出的今天，节电节能、绿⾊照明的要求越来越迫切，越来越⾼。
如何充分利⽤⾼科技⼿段解决上述⽭盾也就成为当前照明控制领域⼀个新的和紧要的课题之⼀。
城市道路照明⾃动化控制和智能化管理作为城市现代化的标志之⼀，它所带来的经济和社会效益是⼗分显著的，它的推⼴和实施也将是市政⼯程建设中的⼀项重要内容。
鉴于此，⼀种基于ZIGBEE技术的⽆线模块+GPRS远程传输远程路灯控制系统很好的满⾜了这种需求。
⼆、⾏业现状⽆线路灯控制系统需要能够灵活开/关灯，随时了解运⾏参数，及时发现故障，将传统的⼈⼯“巡灯”制度改为“值班”制度，极⼤地提⾼照明系统的管理效率。
随着⽆线通信技术的不断发展，近年来出现了⾯向低成本设备⽆线联⽹要求的技术，称之为zigbee，它是⼀种近距离、低复杂度、低功耗、低数据速率、低成本的双向⽆线通信技术，主要适合于⾃动控制、远程控制领域及家⽤设备联⽹，我们采⽤zigbee技术和GPRS/CDMA技术结合，可以为⽆线路灯控制提供很好的解决⽅案。
三、Zigbee技术简介zigbee是⼀种⽆线连接技术的商业化命名，该⽆线连接技术主要解决低成本、低功耗、低复杂度、低传输速率、近距离的设备联⽹应⽤。
国际上，IEEE802.15.4⼯作组及zigbee联盟共同致⼒于该⽆线连接技术的推⼴⼯作，其中，IEEE802.15.4⼯作组主要负责制定zigbee物理层及MAC层的协议，其余协议主要参照和采⽤现有标准，以便于今后不同⼚商设备的互联互通； zigbee联盟则负责⾼层应⽤及市场推⼴⼯作。
基于Zigbee的路灯控制系统设计
【 关 键 词 】Ｚ ｉ ｇ ｂ ｅ ｅ技 术 路 灯 控 制 系 统
一
一
当 前 随 着 高科 技 智 能 控 制 技 术 的进 步 ，不 仪 在 公 共 路 灯 功 能性 的 基 础 Ｉ ： 要求 越 求 越 高 ， 更 要 求 安 、 ” Ｉ Ｊ ｒ 一 Ｊ ￣ 、 伎 景美 化 等 功 能 ： 例 如 上 海 市 博 安装 的 无 线 景 观路 灯 照 明 ， 是 美 观 与
情的没备等， 系统 整体架构｝ ｛ ｊ 应用层、
服 务层 、 ｌ 策层 和 节点 层 构 成 ，如 （ 图１ ） 所 示 其ｒ ｔ ｌ ： 捧 窀 设置 终 端 服 务 器 ，通 过 接 线 盒 分
配 监 拎 端， 完 成 系 统 配 置 方 便用 户 操 作 。
操ｆ １ ： 人 员进 行 正 确 定 ｆ 。
４ 结 语
智 能 化 和 网 络 化 控 制 路 灯 是 未 来 路 灯 控
健康信 息，确保【 域 内照明 ｒ ＝ 作Ｊ ｌ ： 常 ，严 防偷 电漏 电，蓄意破坏等危险行为。而 数据采集 卜监 控 软 件 应 具 备 同 线 路 的 用 电 量 与损 耗 量 ，确 保 供 电 配 给 平衡 ， 蠊 控 到 电 力数 据 异 常
２
．
２ 通 信 程 序 设 计
（ ３）具 备 单灯 豁测 功 能 ，综 合 豁 测 能 牦 ， 光照 强 度 等 参 数 。 并 Ｈ町 以 随时 远 程 调 ：
灯 控 制 器 、 集 Ｉ ＿ 器 、 配 电箱 、集 成 控 制 柜 及 其
系统通信 程 序包括 再路 灯 Ｉ Ｔ ｉ Ｊ 的 竹点 通 信 与路 灯 节 点 与 ： 监控 ＿ ｛ １ 心之间远传通信两部分 。 ２ ． ２ ． １ 路 灯 节 点 之 问 实 现 通 信 路灯节点之问实现通信 ， 主要 功 能订 ２点 ， （ Ｉ ）确 保 夜 照 明 区 内存 无 行 人 与 １ 辆
基于ZigBee的智能小区LED路灯控制系统设计
引言
1 LED 路灯照明特点
随 着 我 国 城 市 化 建 设 的 深 入 ，大 中 型 城 市 中 智 能 化管理的高 档 小 区、花 园 别 墅、综 合 设 施 等 （ 以 下 统 称“智能小区 ”） 需 要 有 与 其 配 套 的 高 效 环 保 的 智 能 化 照 明 控 制 系 统 ，要 求 在 对 照 明 设 备 信 息 的 获 取 和 控 制方式上做到远 程 化、智 能 化、个 性 化。 现 代 智 能 小 区的照明设计已不仅是小区道路和庭院的照明设计， 往 往 还 包 括 一 些 景 观 照 明 设 计 。 小 区 主 干 道 照 明 、支 路照明、绿化景观照 明 可 分 别 采 用 单 独 回 路 供 电，这 样可以根据不同需 要，对 各 处 的 照 明 实 行 单 独 控 制， 节约电能。
关键词 智能小区 ZigBee 传感器
Design of the LED Streetlight Control System for Intelligent Community Based on ZigBee
Shen Limin Weng Guipeng
（ Guangzhou Institute of Railway Technology，Guandong Guangzhou 510430）
ZigBee 网络的节点寻址原理：ZigBee 网络在初始 化时，协调器依据网 络 中 每 个 终 端 的 MAC 地 址 给 每 个节点分配一个 16 位 短 地 址，此 地 址 在 网 络 中 是 唯 一的，在 协 调 器 中 建 一 个 二 维 表，包 括 每 个 节 点 的 MAC 地址及 16 位 短 地 址，依 据 此 表，小 区 信 息 管 理 平 台 能 够 寻 址 到 每 一 个 节 点 ，可 以 方 便 地 实 现 对 单 盏 灯的操作，也 可 通 过 广 播 信 息 实 现 对 ZigBee 网 络 所 有节点的控制。信息的转发与路由则由网络自动完 成 ，不 需 要 应 用 程 序 干 预 。 3. 1. 2 ZigBee 网络管理流程的设计
基于ZigBee的智能路灯控制系统设计
基于ZigBee的智能路灯控制系统设计作者：高云红梁小廷张庆新来源：《现代电子技术》2013年第19期摘要：设计了一套采用无线通信协议ZigBee实现的路灯控制系统。
系统利用ZigBee无线通信技术实现主控系统对终端路灯的实时控制，具有微波雷达移动物体检测、环境光检测及时间设定等路灯控制方式，能实现路灯远程控制、自动调光、故障检测及定位等功能。
模拟试验表明：系统操作简单，智能化程度高，节能效果好。
关键词： ZigBee；路灯；微波雷达；光照控制；时间控制中图分类号： TN911⁃34； TP273 文献标识码： A 文章编号： 1004⁃373X（2013）19⁃0029⁃040 引言随着中国城市和经济的迅速发展，城市路灯照明已经成为展示城市魅力的名片和窗口，但是照明在带来绚丽和方便的同时，也遇到了诸多问题。
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，道路上行人非常稀少，即便是北京、上海、广州这样的繁华都市，凌晨2点以后，道路上也罕见行人、车辆。
这时如果保持“恒照度”会造成资源的大量浪费；另外后半夜是用电的低谷期，电力系统的电压升高，路灯反而会更亮，而我国现行70%的道路照明使用的高压钠灯，此类电网电压的波动致使灯泡的实际使用寿命不超过1年，带来了高额的维修费和材料费，并且系统难以及时反馈路灯运行的故障信息，无法进行远程控制和处理，只能采取人工巡查方式。
路灯控制系统从最初的开关控制功能，逐渐演化到监控节能控制功能，各种新技术被用于路灯监控系统中。
路灯控制方法有PLC控制，电力载波控制和无线网络控制等 [1⁃4]。
从路灯控制系统的成本、可靠性、信息化、应用前景等方面考虑，本设计采用ZigBee无线自组网网络技术实现LED路灯节能控制系统的设计。
1 系统实现方案按照系统要求，本设计主要完成支路控制器和路灯及二者之间的通信网络设计，其中支路控制器完成时间、光照信息的测量，路灯终端完成故障诊断和移动物体的检测，利用ZigBee 无线网络技术实现支路控制器和路灯终端之间的通信。
基于Zigbee的智能路灯控制系统的研究
基于Zigbee的智能路灯控制系统的研究随着社会的不断进步，人们的节能环保意识逐渐加强，作为重要电能消耗的城镇道路照明系统，其环保节能的效果对国民经济发展产生重要影响。
所以目前运用先进的科学技术，探寻环保节能效果更好的控制系统具有重要的社会价值和经济效应。
本文根据实际应用需求，以zigbee技术为研究基础，对智能路灯控制系统进行科学分析，构建高效实用的路灯管理监控系统，确保路灯照明系统低耗能、高效率地安全运行。
标签：Zigbee；智能路灯；控制系统；研究分析1 引言近年来，城市建设规模不断扩大，城镇照明系统得到空前发展。
然而受人力、经济、技术等方面的影响，针对路灯照明的管理控制以及维修养护等方面存在很多不足之处。
在科技高速发展的背景下，在路灯系统的设备配置、环境监测等环节实施先进的技术手段，使系统功能大大增强，建设成本有效降低，进而提高路灯系统的智能性、实用性、经济性和安全性。
目前zigbee通讯技术在路灯的控制方面应用较广，使路灯施工安装更加便捷，使用更加安全可靠，所以致力于探索基于zigbee智能路灯控制系统的构建的具有较高的应用价值和研究意义。
2 Zigbee技术定义从学术意义上来讲，zigbee技术就是一种无线局域网络。
该技术具有结构简单、功耗低、传输数据速率低、成本低、适合近距离传输的新型无线传输技术。
该技术是以IEEE802.15.4为基础标准的链路层、物理层和MAC层，以及zigbee 协定的网络层、应用层和加密业务等。
Zigbee拥有教学的网络宽带，较小延时性和较低的功耗，工作所需电源通常依靠干蓄电池供给。
此外该项技术可结合传感器，应用较为简单，有较高的通信效率和安全性。
3 智能路灯系统的主要功能智能路灯应当能够进行“单灯单控”式操作，可以监控每盏灯的功率、电流、电压等数据；根据实际需求，设计可以控制不同的照明模式的系统软件；可跟随季节变化以及日出日落的不同时间，对路灯的开关时间能够自动调节，并且能够自行完成电源的通断；实施有效控制策略，完成夜间别个时段路灯自动断开；在回路中，用无线传输或者有线网络的方式来实现采集器与终端至今啊的信息传输；系统中的每个回路部分应当具备数据计量能力，利用无线网络及通讯技术对电表数据进行远传，同时将用电量传到监管平台，并且能够自动形成报表，与监管平台进行有效对接。
基于ZigBee的智能LED路灯控制系统设计
基于ZigBee的智能LED路灯控制系统设计文章详细介绍了一种新型的基于ZigBee的智能LED路灯控制系统，它通过PWM（Pulse-Width Modulation）调光技术分时段对路灯进行光照强度的调节，区别于传统路灯的亮灭两种状态。
其中，系统的路由节点和协调器节点选用TI 公司的CC2430芯片作为光照数据采集处理的节点硬件平台。
标签：ZigBee；LED路灯；PWM；CC2430引言文章设计的智能路灯控制系统的路由节点和协调器节点选用TI公司的CC2430芯片作为光照数据采集处理的硬件平台，并且具体讨论了采用CC2430芯片LED路灯照明系统的设计方案。
该方案实现了无线智能化亮度可调的照明技术和系统运行过程中对其实时监控的功能。
文章对基于ZigBee的智能LED路灯控制系统进行了整体的设计，分别实现系统的节点硬件和软件的具体功能[1]。
1 系统的方案设计基于ZigBee协议的智能LED路灯控制系统可以分为三个部分：（1）终端控制：控制中心利用上位机软件对系统进行整体监控，实时监控路灯运行状态和接收采集到的信息。
（2）远端接入：由GPRS与ZigBee协调器共同组成，控制中心通过Internet 发出的控制信号由GPRS接收后转为ZigBee信号传输至每盏路灯[2]。
路灯网络上传至网关的各种参数信息也由GPRS发送至控制中心。
（3）单灯控制：每盏路灯都装有基于ZigBee的无线路灯控制器，它们一方面接收协调器发出的ZigBee信号并执行相应的操作，另一方面采集电流、电压、光照度等信息传输至控制中心，并可以根据需求产生PWM信号至LED驱动来调节路灯的亮度。
系统方案设计框图如图1所示。
2 系统的硬件设计2.1 LED驱动电路设计该系统选用HV9911芯片来设计变压电路来驱动LED，HV9911是一款高电压PWM LED驱动控制芯片，而且不需要额外的电压，因为它有一个9V-250V DC 的输入电压稳压器，可以由单一输入电压提供工作电源。
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3.2.2 应用层修改
系统不断的采集主机数据输出端口发来的数据，根据数据的不同 而执行相应的操作。首先将读取主机数据任务ID 号加入到任务中，这 样在任务循环执行时方可执行到，否则永远执行不到这个任务。协调 器读取任务流程如图9所示。
3.3 路由器和终端节点系统软件设计
根据协议栈对路由器和终端节点系统进行软件编程。同样只需修 改协议栈的应用层和硬件层。应用层执行查询任务工作，修改硬件层 使整个系统与所扩展的硬件匹配。路由器和终端节点系统中开关灯、 开关雷达端口用协议栈内部定义好的两个LED灯端口。用控制两个LED 灯的开/关分别控制路灯开/关、雷达控制开/关。路由器和终端节点系 统接收来自协调器的字符控制信号，不同字符执行不同操作。利用中 断查询方式采集亮灯状态下灯泡的光照强度进而判断是否出现故障， 出现故障进入故障处理函数，编辑路灯地址并发送到协调器。
4 总结
本文从应用方面着手对ZigBee技术的网络拓 扑结构进行研究，采用TI公司的Z⁃Stask协议栈 和IAR 开发环境，以CC2530芯片为核心构建了 一个基于ZigBee通信网络的路灯控制系统。网 络规模的大小，取决于实际控制路灯的多少。 终端控制器的定时时间，可以根据不同地区、 不同季节由主控制机统一设定。该路灯控制系 统与传统的路灯控制系统相比，一方面减少了 “ 全夜灯”、“后夜灯”，有效的节约了电能 资源，并且还保护了电灯，延长了其使用寿命； 另一方面智能路灯控制系统可对全部路灯进行 实时监控和管理，集中控制、监视、检查，大 大减少了后期人力、物力、财力的投入，同时 提高了巡查设备和路灯的工作效率。
Keywords：ZigBee；street light；microwave radar； light control；time control
引言
随着中国城市和经济的迅速发展，城市路灯照明 已经成为展示城市魅力的名片和窗口，但是照明在带 来绚丽和方便的同时，也遇到了诸多问题。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， 道路上行人非常稀少，即便是北京、上海、广州这样 的繁华都市，凌晨2点以后，道路上也罕见行人、车辆。 这时如果保持“恒照度”会造成资源的大量浪费；另 外后半夜是用电的低谷期，电力系统的电压升高，路 灯反而会更亮，而我国现行70%的道路照明使用的高 压钠灯，此类电网电压的波动致使灯泡的实际使用寿 命不超过1年，带来了高额的维修费和材料费，并且系 统难以及时反馈路灯运行的故障信息，无法进行远程 控制和处理，只能采取人工巡查方式。路灯控制系统 从最初的开关控制功能，逐渐演化到监控节能控制功 能，各种新技术被用于路灯监控系统中。路灯控制方 法有PLC控制，电力载波控制和无线网络控制等[1⁃4]。 从路灯控制系统的成本、可靠性、信息化、应用前景 等方面考虑，本设计采用ZigBee无线自组网网络技术 实现LED路灯节能控制系统的设计。
2.3.3 LED路灯控制模块
LED 路灯启路灯，开启模式为全亮； 进入雷达检测模式后，有移动物体出现在检测范围 内，开启全亮模式；两种控制用与门连接，有一个 输出为低电平就开启路灯。没有移动物体在雷达检 测范围之内时路灯处于半亮模式，接入的电压为全 亮模式的一半用[9]。为了使其控制端间互不影响， 在各控制末端加入光电耦合器进行隔离。
3 软件设计
系统上电后进行初始化，检测系统是否正常工作，如果正常则 按照路灯控制界面进行状态检测并对路灯进行输出控制，使路灯按 照既定程序实现开 / 关状态。主机系统显示相应的控制信息；协调 器不断检测主机数据输出口状态判断发送数据与否；终端等待协调 器的数据进行。系统软件设计主要包括主机软件设计、协调器软件 设计、路由器和终端软件设计等三大部分。其中在调器软件设计、 路由器和终端软件设计上协议栈尤为重要，不同厂家出品的不同产 品有不同协议栈。本文使用的芯片为TI公司生产的CC2530芯片， 使用的协议栈是由TI公司出品的Z⁃tack协议栈。
2.2 ZigBee协调器设计
ZigBee协调器负责组建网络与信息的收发处 理工作。协调器不断采集主机发来的开关路灯与 开关雷达指令，通过发送不同的字符给终端使其 作相应的操作。同时能够显示故障地址，并能对 故障信息进行清除。当接收到终端和路由发来的 故障地址时，将地址显示在LCD上。由于CC2530 的IO口资源较为紧缺，所以设计时选择串口驱动 方式。故障维修人员记录检查故障信息，维修员 维修之后，需要将原有的故障信息清除，此时只 要按下故障清除按键即可。ZigBee协调器接口电 路如图4所示。
2.3.2 故障检测模块
故障检测电路如图6 所示。夜晚开启路灯的 同时开启故障检测模块，路灯正常工作时光线强， 比较器输出低电平；路灯故障时，光线较暗，比 较器输出高电平。由于比较器输出的只是高低电 平，出现故障变为高电平，此时如若直接连接到 ZigBee模块上它会不断的发送故障信息，造成系 统资源的浪费。设计中用STC15F104单片机不断 的检测比较器的输出端，出现故障时由P3.3端向 ZigBee模块输出一个负脉冲。单片机的工作电源 由ZigBee 模块的LED 端控制，保证系统在高亮时 段实时检测故障从而节约了系统资源。
3.2.1 硬件层的修改
定义协调器的P2.0、P2.1为数据的输入端口。协调器上有显示故障 信息的12864显示模块，首先建立一个lcd.h 文件，在内部定义所应用的 管脚定义及相应的宏定义。之后按照12864 的时序编写12864 的读写程 序lcd.c，建立出数据与写数据位置的接口函数。在协议栈中ZigBee 联盟 已经将LCD 的显示程序封装在硬件层，如果应用另外的显示硬件只需将 原有的lcd.h文件覆盖即可。
基于ZigBee 的智能路灯控制系统设计
摘要
设计了一套采用无线通信协议ZigBee 实现的路灯控制系统。系统利用 ZigBee无线通信技术实现主控系统对 终端路灯的实时控制，具有微波雷达 移动物体检测、环境光检测及时间设 定等路灯控制方式，能实现路灯远程 控制、自动调光、故障检测及定位等 功能。模拟试验表明：系统操作简单， 智能化程度高，节能效果好。
图8 主机控制流程图 季 节 模式 偏僻 夏 开启路灯 季 19：00—00：00 繁华 偏僻 冬 开启路灯 季 18：00—00：00 繁华 18：00—次日6：00 开启路灯关闭雷达 高亮状态雷达关闭 06：00—18：00 关闭路灯 关闭雷达 19：00—次日5：00 00：00—06：00 开启路灯关闭雷达 高亮状态雷达关闭 开启雷达检测 05：00—19：00 关闭路灯 关闭雷达 时间 00：00—05：00 光照较强 外界状态 光照较弱 开启雷达检测
2 硬件设计
2.1 支路控制器设计
根据系统功能，支路控制器主要包括时空电路、 光控电路、键盘及显示等，电路如图3所示。时间控制 芯片采用的是DS12887芯片，其内部自带锂电池，外部 掉电时，还可准确走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，使用非常方便。 环境光检测部分采用的是敏电阻加LM339电压比较器 的测量方案[8]。电阻RV2，R5，R9 及光敏电阻共同构 成了惠斯顿电桥的两桥臂。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，采用独立式键盘， 包括时间调节键，模式选择键及季节设置键。时间调 节键三个，设置键、上调键和下调键，按下设置键开 光标，上下调节键用来调节时间。模式选择键，采用 自锁式按键，进行繁华和偏僻模式转换。季节设置键， 也采用自锁式按键，进行夏季和冬季转换。
ZigBee技术是一种新兴的短距离无线通信技术， 在近距离无线网络领域得到广泛应用。ZigBee技术采 用自组网络，其网络拓扑机构可以随意变动，这一特 点对实现路灯智能监控系统的智能化、高可靠性、低 成本起到很好的作用[5⁃]。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 构能够提高通信网络的可靠性，因此本设计中无线系 统的网络拓扑 采用树状结构，使用路由功能传输。无线系统由 一个ZigBee协调器、若干个路由控制器和若干个路灯 终端所组成，网络示意图如图2所示。根据ZigBee通信 组网技术的特点，将ZigBee 技术与传统的路灯控制模 式相结合，根据不同路段及时间，对协调器设置不同 的检测与控制方式，能及时对路灯进行相应的控制并 发现路灯损坏情况和它的具体位置，方便维修管理， 实现按需节能、智能化管理，达到城市照明系统节能 减排的目标。
1 系统实现方案
按照系统要求，本设计主要完成支路控制器和路 灯及二者之间的通信网络设计，其中支路控制器完成 时间、光照信息的测量，路灯终端完成故障诊断和移 动物体的检测，利用ZigBee无线网络技术实现支路控 制器和路灯终端之间的通信。因此系统主要包括以下 分系统：电源稳压系统、支路控制系统、ZigBee协调 器系统、Zig⁃Bee 路由和终端系统。其中电源稳压包括 5 V 稳压和3.3 V稳压；支路控制系统包括时间模块、键 盘模块、显示模块和光照采集模块；ZigBee协调器包 括显示模块和键盘模块；ZigBee路由和终端包括微波 雷达检测模块、故障检测模块和路灯控制模块。系统 结构框图如图1所示。
3.2 协调器系统软件设计
根据协议栈对协调器系统进行软件编程。实现此项目要求只需修 改协议栈的应用层和硬件层。应用层执行查询任务工作，修改硬件层 使整个系统与所扩展的硬件匹配[10]。根据协议栈对协调器系统进行软 件编程。实现此项目要求只需修改协议栈的应用层和硬件层。应用层 执行查询任务工作，修改硬件层使整个系统与所扩展的硬件匹配[10]。
3.1 主机系统软件设计
根据智能路灯系统实现功能的需要，主机系统软件划分为以下几个部 分：监控主程序、日历时钟子程序、LCD显示子程序、键盘扫描子程序、 光线明暗检测子程序。监控主程序通过对时间、键盘、光线情况的循 环判断，决定是否执行相应的功能程序。主机软件设计流程图如图8所 示。主机根据时间与外界光线状态发出控制命令如表1所示。
2.3.1 微波雷达检测模块