基于zigbee的智能燈控系統設計

曾西通

摘要：針對現有教室照明系統存在的能源浪費及燈光明暗不合理現象，本文提出了一種基于zigbee技術的智能燈控系統。該系統通過zigbee無線通信技術實現校園教室燈光的實時控制和總體遠程控制，從而達到高效，快捷，自動化，方便化的功能。經測試該系統能很好的改變教室電能浪費的情況，從而實現良好地節能管理，且具有很大的市場潛力。

關鍵詞：智能燈控教室 物聯網 zigbee技術

中圖分類號：TM923.3；TN926.23 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2016）06-0010-01

傳統有線連接的教室照明燈系統建設花費高、成本巨大、線路復雜、不易擴充或則移動，在起初建設設計之后就不易更改，且無智能化。于是為了改善這一傳統，該系統運用的主要技術是zigbee技術，它是一種新型的無線網絡技術，可以解決在一定物聯網范圍內不同節點的數據傳輸。而且本系統還運用了熱釋紅外線傳感器和光敏電阻參與組合，使得該系統能夠對周圍環境信息采集，實現智能化控制，人進入教室燈能自動亮起，而且也能根據教室人數和周圍光照強度來開啟相應數量的燈。下文中我們將深入研究如何運用zigbee技術實現燈光控制。

1 系統關鍵技術

1.1 zigebee簡介

Zi1gbee是建立在IEEE802.15.4標準至上，之后成立了zigbee聯盟，經過Zigbee聯盟對IEEE802.15.4的改進。數據傳輸速率低，功耗低，成本低，網絡容量大，時延短，安全，工作頻段靈活，傳輸可靠。

1.2 紅外熱釋電傳感器的工作原理

紅外熱釋電傳感器的工作原理是利用熱釋電效應，，當有紅外線直接照射或則間歇式照射，其表面溫度就會上升，引起自發極化電荷，這樣就導致在上下極之間產生電壓。紅外熱釋電傳感器具有反應速度快、準確的高、靈敏度高、測量范圍廣、使用方便的特點。

1.3 光敏傳感器的工作原理

光敏傳感器是運用光敏原件把光信號轉換為電信號的一種傳感器。當電流通過一個電阻時，電阻兩端的電壓被轉換成可被采集器的數模轉換器接收的0～5V電壓，然后采集以適當的形式把結果保存下來。簡言之，光敏傳感器就是利用光敏電阻受光線強度影響而阻值發生變化的原理向開發板發送光線強度的模擬信號。

2 系統功能實現

2.1 控制的總體思路

本裝置使用的CC2530芯片作為控制器，分為終端和協調器兩個部分，終端部分裝有紅外熱釋電傳感器和光敏傳感器，分別對進入教室人數和室內光照強度的采集并發送至協調器，協調器通過已經錄入的代碼設定對數據信號進行分析，進而對教室燈光進行控制。整個過程為終端收到信息，然后傳輸到協調器，再由協調器去控制教室內部燈控，同時反饋到上位機。

2.2 控制的方案分析

本裝置能夠對周圍信息進行自動的采集和分析，本裝置設置兩個控制方式：

（1）自動化控制：當教室空無一人時，燈處于關閉狀態。當有人進入教室，傳感器（終端）把信息發送到協調器，協調器對信息處理后再滿足條件之后，對終端進行控制，燈光的亮度和開啟的盞數取決于周圍環境的燈光強度和人數。

（2）PC控制：通過PC端（上位機）運用串口透傳無線傳輸，協調器把當前各終端的信息反饋到上位機，通過軟件能夠了解每間教室的照明情況，同時可通過軟件發送命令給協調器以控制燈光的強度和數量。

2.3 無線網絡化的實現

本裝置采用zigebee協議棧組網的方式實現網絡的建立與節點的加入。利用組播組網的發送方式來進行信息的發送，當人體紅外傳感器感應到人來時，把信息反饋到所在的終端節點，然后終端把信息發送到協調器，協調器對信息進行處理，并把操作指令發送到LED終端上。再次過程中，協調器把最終信息發送到PC上，使用者可以隨時查看電燈信息，并且可通過上位機對每間教室進行控制。

3 系統硬件程序設計

3.1 教室人數的采集

在此系統中，當有人進入教室，紅外熱釋電傳感器感應范圍模塊輸出高電平，傳感器只需讀取與之相連的IO口電平，來判斷當前的狀態，最后發送給協調器，協調器對每次的輸出進行記錄。該系統在前、后門各放置兩個節點，當有人依次觸發一、二節點時判定為有人進入，但當只有觸發第一個節點時，則判定為無人進入；當有人先觸發第二節點再觸發第一節點則判定有人離開。

3.2 教室光照強度采集

當光線的強度發生變化時，光敏傳感器產生電壓差，協調器通過IO口的電平的變化來記錄信息，然后將信息發送到協調器，協調器通過傳送的信息來對當前情況做出判斷，對終端發出相關指令。

4 系統測試及總結

本文進行了基于Zigbee技術的燈控系統討論與研究。介紹了運用CC2530開發板的智能教室燈光的控制系統，利用zigbee技術實現了無線傳輸信號，降低了成本，方便，快捷。通過對本系統的測試，該系統完全能夠自動化的根據教室里面的人數來對電燈進行控制，而且通過PC端可以遠程進行教室使用情況進行了解，也可遠程控制燈，大大減少了工作量和人力資源。該系統后期作為智能化管理這一塊，可運用到很多地方，也可增加許多輔助功能，比如，監控，報警，周圍空氣質量等。

參考文獻

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