基于ZigBee技術的智能調光系統

能源危機正在威脅著人類，要想可持續發展，節能環保勢在必行。一直以來，千家萬戶的照明燈都是用白熾燈和熒光燈，但是它們的發光效率低，造成了大量的電能浪費。白光LED照明燈的出現，解決了原有燈具發光效率低等缺點，但是，在外界不是特別暗的時候，如果將室內的白光LED燈全部打開，又會造成不必要的電能浪費。因此，本文提出了一種可以根據外界自然光強度變化而自動調整白光LED燈亮度的智能照明系統，并且可通過ZigBee網絡進行本地無線開燈或關燈，不僅省時省力、無額外的無線通信費用，而且通過以太網，還可以實現遠程監控。

1 整體設計方案
智能調光系統主要為教室、大型辦公場所等建筑而設計，因此，以某個教學樓為例，講述了方案整體設計思路，系統硬件結構圖如圖1所示。該系統由遠程監控機、主監控機、ZigBee網絡協調器、ZigBee終端設備、白光LED和光照傳感器等部分組成。

工作過程如下：
ZigBee網絡協調器組建網絡成功后，將ZigBee終端設備加入網絡。光敏電阻對室內工作面上的光照強度進行光強采集，將采集的實時光強信號傳送給ZigBee終端設備，對檢測值和給定值進行對比，調節輸出的PWM波占空比，即可調節自光LED的光強；同時，ZigBee終端設備將剛采集的光強信號傳送給ZigBee網絡協調器，網絡協調器通過串口將數據傳送給主監控機進行顯示；同時，在主監控機上點擊一鍵開燈或一鍵關燈，可以通過ZigBee網絡打開白光LED燈或將其關閉。另外，通過以太網，異地的遠程監控機也可以對室內照明燈進行控制、監視。

2 系統硬件部分
2．1 ZigBee網絡協調器
系統的硬件核心是CC2430芯片，ZigBee網絡協調器和終端節點均由CC2430芯片構成。它是一個真正的系統芯片(SoC)COMS解決方案，可以滿足ZigBee為基礎的2．4 GHz ISM波段應用，且成本低，功耗小。它包括1個高性能的2．4 GHz直接序列擴頻射頻收發器核心和1個工業級小巧高效的8051控制器，芯片上集成了ZigBee射頻(RF)前端、內存和微控制器。
ZigBee網絡協調器負責ZigBee網絡的建立、節點的管理等任務，需要對接收的數據進行處理，以及通過RS 232串口與PC機連接通信。
本系統選擇CC2430的UART0作為串口通信接口，其對應的管腳如表1所示。

為了使系統穩定工作，CC2430芯片要求供電電壓為3．3 V。為此設計了一種基于AMS1117-3．3的穩壓電路，將5 V左右的電壓穩定在3．3 V。
CC2430與PC機之間可以通過RS 232通信協議，選用MAX232芯片實現串口電平轉換功能。ZigBee網絡協調器原理圖如圖2所示。