第18章 室内自动照明系统
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发光二极管的电路参见第11章图11-1所示，6 个发光二极管电路中的DIO分别与数字nextIOT模块 中的P0.0~P0.5相连。光敏电阻硬件原理图如图186所示。
将光敏电阻和一可调电阻串联，形成一分压电 路，运放OP07为电压跟随器，其输出端OUT即为光 敏电阻两端的电压。与电源相接的电源其主要作用 是滤除干扰。使用nextIoT_01节点模块扩展接口中 的AI0和AGND分别与图18-6的OUT和GND相连，测量 光敏电阻RG两端的电压变化。
14 P0.1
模块正常工作时，板上 15 P0.4
产生的电源3.3V
接5V电压
16 P0.3
系统复位引脚
17 P0.6
该引脚可用作升级无
18 P0.5
线模块内部软件
数字信号引脚2 数字信号引脚1 数字信号引脚4
数字信号引脚3 数字信号引脚6wenku.baidu.com数字信号引脚5
该引脚可用作升级无 线模块内部软件
19 GND 20 P0.7
18.2 项目分析
本项目的数据采集不再使用数据采集 卡而是通过物联网节点接收和发送模块来 实现数据采集，采用ZigBee2007/PRO通信 协议。选用两块ZigBee模块，一块作为接 收模块采集光照和温度值，通过USB无线网 关将当前的光照强度以及温度信息传给PC 机（LabVIEW）；另一块作为发送模块，将 LabVIEW的控制信息通过USB无线网关经发 送模块输出控制室内灯（发光二极管。
18.3.1相关知识 1．物联网节点接收模块
物联网节点模块包含： ZigBee无线模块，电源开关及电 源指示灯，复位和功能按键，状 态和数据传输显示LED，数字模拟 采集切换开关，扩展调试接口， 如图18-2所示。复位按键是用于 复位整个系统，而功能按键是为 了配合软件完成各种特定功能的 需求。
管脚号 1 2 3
第18章 室内自动照明系统
引子
物联网离我们有多远？ 听说过智能家居吧！
智能家居
• 无线红外放闯入探测器 • 无线空气质量传感器 • 无线烟感探测器 • 无线燃气泄露传感器 • 无线智能调光器 • 无限红外转发器 • 太阳能无线晋级声光报警器 • 无线温湿度传感器
室内自动照明系统
可感知当前环境亮度 可控制灯光开关 可远程控制
18.3.4 程序框图设计
在本项目设计中，一是做模拟信号采集，二是做数字信号调节。故需 要将两路数采程序分别配置完成，读取光照强度，并输出控制发光二极 管，并在不同的状态中完成操作。在完成整个程序框图前，首先需了解 对物联网模块如何实现信号的采集和生成。 本项目中推荐使用状态机结构。
4．物联网模块二次开发函数 本次项目设计中涉及到模拟信号的采集、数字信号的生成。使用其
中一块物联网模块作为模拟信号模块。另一块物联网模块作为数字信号 模块。能否和DAQmx数据采集线程一样来编写用物联网模块实现数据采 集和生成呢？可使用物联网模块提供的封装好的驱动来编写程序，迅速 搭建系统。
18.3.2室内智能照明系统硬件设计
4 5 6
7 8
9
10
11
12
标识 -15V_EXT +15V_EXT VDD_+3V3
+5V_EXT RESET_N P2_1/DD
GND P2_2/DC
P1_7/RX
P1_6/TX
P0.0
GND
表 18-1 物联网节点模块扩展口引脚定义
功能描述
管脚号 标识
功能描述
接-15V电压
13 P0.2
接15V电压
18.3 项目实现
18.3.1相关知识 1．物联网节点接收模块 2．USB无线网关 3．物联网节点发送模块 4．物联网模块二次开发函数 18.3.2室内智能照明系统硬件设计 18.3.3前面板设计 18.3.4 程序框图设计 1．光照度信号采集 2．灯光控制信号生成 3．程序框图
18.3 项目实现
0~3.3V
模块背面有电源接口、模拟和 数字测量选择跳线。电源接口 连接到物联网电源板。模拟和 数字测量选择的跳线端口，根 据使用需求，将跳线连接与J8 或者J9的位置。需要使用模拟 通道，则将跳线帽置于模拟测 量J9端口。物联网节点模块背 面如图18-3。
在本项目中需对光照信号进行采集，光照信号为模拟信号，需要用的是 物联网节点接收模块，进而选择J9。
3．物联网节点发送模块
将采集的信息传到PC机上，经过LabVIEW平台的软件，产生新的信息， 物联网节点发送模块发送相应的数字信号，进而控制室内照明。物联网 节点发送模块与物联网节点接收模块没有什么差别，唯一不一样的是物 联网节点发送模块的跳线J9上的引脚是短路相连。而物联网节点发送模 块因输出是数字信号（控制发光二极管），因此图18-3所示的跳线J8上 的引脚是短接的。
18.3.3前面板设计
本次项目设计中，前面板的 设计并没有涉及到新的知识点， 主要使用选项卡控件，完成界面 内容的切换。右侧放置了网关的 VISA端口及历史数据列表，如图 18-7所示。
唯一需要提及的，是仿真界 面中灯光亮灭图片切换，使用的 是布尔控件来完成。分别选用两 张不同场景的图片，作为布尔控 件T\F两个状态的图片修饰。
2．USB无线网关
仅仅使用物联网节点接收模块是不够的， 还需要利用USB无线网关，使得采集卡的信息与 PC机相连，PC可作为数据采集接收端，可做节 点的无线网络配置，可做网络节点管理，可做 多网络数据转发。图18-4所示为USB无线网关， 采用板级天线，单层网络最大支持 20 个节点， 支持多个网络融合。使用前需安装RFLinK USB CDC设备驱动软件。
18.1 项目目标
本系统要求通过物联网模块（ZigBee模块）实现对照明的控制。选 用光敏电阻作为感光元件，感应当前光强，从而确定需要是否需开启灯。
通过本项目的设计、实施，要求学生 ： （1）了解物联网的概念，熟悉物联网节点和USB无线网关的使用； （2）了解LabVIEW如何与物联网模块进行通信？ （3）了解将物联网模块作为数据采集设备时，使用NI-DAQmx如何实 现数据采集与生成。
数字信号引脚7
作为UART接口不外部
21
V0
模拟测量通道0，电平范围
设备通信时的接收端
-10V~10V
作为UART接口不外部
22
VDD_RE 模块正常工作时，板上产生
设备通信时的发送端
F_+2V5 的电源2.5V
数字信号引脚0
23 V1
模拟测量通道1，电平范围
-10V~10V
24 V2
模拟测量通道，电平范围：
将光敏电阻和一可调电阻串联，形成一分压电 路，运放OP07为电压跟随器，其输出端OUT即为光 敏电阻两端的电压。与电源相接的电源其主要作用 是滤除干扰。使用nextIoT_01节点模块扩展接口中 的AI0和AGND分别与图18-6的OUT和GND相连，测量 光敏电阻RG两端的电压变化。
14 P0.1
模块正常工作时，板上 15 P0.4
产生的电源3.3V
接5V电压
16 P0.3
系统复位引脚
17 P0.6
该引脚可用作升级无
18 P0.5
线模块内部软件
数字信号引脚2 数字信号引脚1 数字信号引脚4
数字信号引脚3 数字信号引脚6wenku.baidu.com数字信号引脚5
该引脚可用作升级无 线模块内部软件
19 GND 20 P0.7
18.2 项目分析
本项目的数据采集不再使用数据采集 卡而是通过物联网节点接收和发送模块来 实现数据采集，采用ZigBee2007/PRO通信 协议。选用两块ZigBee模块，一块作为接 收模块采集光照和温度值，通过USB无线网 关将当前的光照强度以及温度信息传给PC 机（LabVIEW）；另一块作为发送模块，将 LabVIEW的控制信息通过USB无线网关经发 送模块输出控制室内灯（发光二极管。
18.3.1相关知识 1．物联网节点接收模块
物联网节点模块包含： ZigBee无线模块，电源开关及电 源指示灯，复位和功能按键，状 态和数据传输显示LED，数字模拟 采集切换开关，扩展调试接口， 如图18-2所示。复位按键是用于 复位整个系统，而功能按键是为 了配合软件完成各种特定功能的 需求。
管脚号 1 2 3
第18章 室内自动照明系统
引子
物联网离我们有多远？ 听说过智能家居吧！
智能家居
• 无线红外放闯入探测器 • 无线空气质量传感器 • 无线烟感探测器 • 无线燃气泄露传感器 • 无线智能调光器 • 无限红外转发器 • 太阳能无线晋级声光报警器 • 无线温湿度传感器
室内自动照明系统
可感知当前环境亮度 可控制灯光开关 可远程控制
18.3.4 程序框图设计
在本项目设计中，一是做模拟信号采集，二是做数字信号调节。故需 要将两路数采程序分别配置完成，读取光照强度，并输出控制发光二极 管，并在不同的状态中完成操作。在完成整个程序框图前，首先需了解 对物联网模块如何实现信号的采集和生成。 本项目中推荐使用状态机结构。
4．物联网模块二次开发函数 本次项目设计中涉及到模拟信号的采集、数字信号的生成。使用其
中一块物联网模块作为模拟信号模块。另一块物联网模块作为数字信号 模块。能否和DAQmx数据采集线程一样来编写用物联网模块实现数据采 集和生成呢？可使用物联网模块提供的封装好的驱动来编写程序，迅速 搭建系统。
18.3.2室内智能照明系统硬件设计
4 5 6
7 8
9
10
11
12
标识 -15V_EXT +15V_EXT VDD_+3V3
+5V_EXT RESET_N P2_1/DD
GND P2_2/DC
P1_7/RX
P1_6/TX
P0.0
GND
表 18-1 物联网节点模块扩展口引脚定义
功能描述
管脚号 标识
功能描述
接-15V电压
13 P0.2
接15V电压
18.3 项目实现
18.3.1相关知识 1．物联网节点接收模块 2．USB无线网关 3．物联网节点发送模块 4．物联网模块二次开发函数 18.3.2室内智能照明系统硬件设计 18.3.3前面板设计 18.3.4 程序框图设计 1．光照度信号采集 2．灯光控制信号生成 3．程序框图
18.3 项目实现
0~3.3V
模块背面有电源接口、模拟和 数字测量选择跳线。电源接口 连接到物联网电源板。模拟和 数字测量选择的跳线端口，根 据使用需求，将跳线连接与J8 或者J9的位置。需要使用模拟 通道，则将跳线帽置于模拟测 量J9端口。物联网节点模块背 面如图18-3。
在本项目中需对光照信号进行采集，光照信号为模拟信号，需要用的是 物联网节点接收模块，进而选择J9。
3．物联网节点发送模块
将采集的信息传到PC机上，经过LabVIEW平台的软件，产生新的信息， 物联网节点发送模块发送相应的数字信号，进而控制室内照明。物联网 节点发送模块与物联网节点接收模块没有什么差别，唯一不一样的是物 联网节点发送模块的跳线J9上的引脚是短路相连。而物联网节点发送模 块因输出是数字信号（控制发光二极管），因此图18-3所示的跳线J8上 的引脚是短接的。
18.3.3前面板设计
本次项目设计中，前面板的 设计并没有涉及到新的知识点， 主要使用选项卡控件，完成界面 内容的切换。右侧放置了网关的 VISA端口及历史数据列表，如图 18-7所示。
唯一需要提及的，是仿真界 面中灯光亮灭图片切换，使用的 是布尔控件来完成。分别选用两 张不同场景的图片，作为布尔控 件T\F两个状态的图片修饰。
2．USB无线网关
仅仅使用物联网节点接收模块是不够的， 还需要利用USB无线网关，使得采集卡的信息与 PC机相连，PC可作为数据采集接收端，可做节 点的无线网络配置，可做网络节点管理，可做 多网络数据转发。图18-4所示为USB无线网关， 采用板级天线，单层网络最大支持 20 个节点， 支持多个网络融合。使用前需安装RFLinK USB CDC设备驱动软件。
18.1 项目目标
本系统要求通过物联网模块（ZigBee模块）实现对照明的控制。选 用光敏电阻作为感光元件，感应当前光强，从而确定需要是否需开启灯。
通过本项目的设计、实施，要求学生 ： （1）了解物联网的概念，熟悉物联网节点和USB无线网关的使用； （2）了解LabVIEW如何与物联网模块进行通信？ （3）了解将物联网模块作为数据采集设备时，使用NI-DAQmx如何实 现数据采集与生成。
数字信号引脚7
作为UART接口不外部
21
V0
模拟测量通道0，电平范围
设备通信时的接收端
-10V~10V
作为UART接口不外部
22
VDD_RE 模块正常工作时，板上产生
设备通信时的发送端
F_+2V5 的电源2.5V
数字信号引脚0
23 V1
模拟测量通道1，电平范围
-10V~10V
24 V2
模拟测量通道，电平范围：