基于ZigBee技术的节能型路灯自动控制无线网络

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２０ ０ ７年 第 １ １期
本 ， Ｆ 节 点作 为 系统 中的末 端 节点 放 置在 路 的尽 ＲＤ
调 器 的 Ｚ ｇ ｅ模 块设 置 为 主节 点 ，把 各个 Ｆ Ｄ节 ｉ Ｂｅ Ｆ 点 与 Ｒ Ｄ节 点上 的 Ｚ ｇ ｅ Ｆ ｉ ｅ模块 设置 为从 节点 。 Ｂ
功能 设备 和若 干个路 由节 点组 成 的无 线 网络 。 由于
网络 中有不 同功 能 的设备 ，在 硬件 的设 计 上存 在部
分差 异 。本文将 设 备的硬 件设 计分 为协 调器 和 完整 功能设 备两 部 分 ，精 简功 能设 备和 完整 功 能设 备在
硬件上 选用 同一 方案 。
需监 听 ， 根据光 线 的强弱 执行 命令 。 种设 备 的通 信 三
流程 冈 如图 ｌ 示 。 所
我 国城市 化水平 不 断提 高 ，路灯控 制 的方案 和
在 节能 型路 灯 自动控 制无 线 网络 系统 中 ，协调 器 相 当于一 个主 控制器 ，它除 了具 有管 理 网络 的功 能外 ， 还需要 显示 当前 网络 的状 态 。 协调 器 的硬件 部
分 包括 微处理 器 （ Ｕ）Ｚｇ ｅ ＭＣ 、 ｉＢ ｅ部 分 。 口和上 位机 相 串 连 可 以显 示 整个 网 络 的状 态 ， 个开 关 Ｓ 两 １和 Ｓ ２用
Ｆ Ｄ 设 备和 Ｒ Ｄ 设备 采用 充 电电池供 电 ， Ｆ Ｆ 由于它 的
低功耗 特 点 ，普通锂 电池 至 少可 以提供 ６个 月 的工 作 电量 。在 ＭＣ 的外 周 ． Ｕ 添加 了两个 Ｌ Ｄ 指 示灯 Ｅ 和一个 光 敏 电阻 。 中 Ｌ Ｄ１作为 电源 指示 灯 ， 来 其 Ｅ 用
Ｉ— Ｉ Ｐ ＬＮＫ１２ —０ ３模 块 ， — ｉｋ ２ １２ ３ ２ １２ ３ Ｉ Ｌｎ １ ２ —０ ３模 块 集 Ｐ 成 了 符 合 ＩＥ ８ ２１． 标 准 的 射 频 收 发 器 Ｅ Ｅ ０ ．５４
（ ． ｚ 和 Ｓｌ ｏ ａ 的 ８ ５ ２４ ＧＨ ） ｉｃｎ Ｌ ｂ ｉ ０ １微 处 理 器 。 Ｉ— Ｐ
３１ 协 调 器 的 硬 件 设 计 ．
指示 电 源 的 开关 ，Ｅ ２用 来 指 示 与 本 节 点 相 连 的 ＬＤ
路 灯 的开关 。 敏 电阻用 来实 现路 灯 的节能 控制 ， 光 它
是 利用 半导 体 光 电导 效应 制成 的特 殊 电阻器 ，对 光 线 十分 敏感 ，它 的电阻值 能 随着外 界光 照强 弱 （ 明 暗 ） 化 而变 化 。 在无光 照射 时 ， 变 它 呈高 阻状 态 ； 当有 光 照射 时 ，其 电阻值 迅速 减小 。根 据光 敏 电阻 的特
３２ Ｆ Ｄ 节 点 和 ＲＦ 节 点 的 硬 件 设 计 ． Ｆ Ｄ
头 ，它 按照接 收 到的无线 信 号指 令控 制 自己的路灯
状 态 。为 了 达 到节 能 控 制 的 目的 ，在 Ｆ Ｄ节 点 和 Ｆ Ｒ Ｄ 节 点上 都采 用光 敏 电阻来 判 断光 线 的 强弱 ， Ｆ 从 而 智能地 控制路 灯 的开关 。
相应 的电源 开关命 令 。 网络 协调 器处 于空 闲状 态时 ，
会 监听 空 中的无 线信 号 ．判断有 无新 的节 点要 加入
网络 ， 则为其 分 配 网络 地址 。考 虑 到现场 需要 ， 有 协
调器 还 可 以控 制某 路段 的灯 亮 ，南其 发送 指令 的 目 标 地址 所 决定 。Ｆ Ｄ节 点 通 常处 于 监控 状态 ， Ｆ 如果
Ｆ Ｄ设 备 与 Ｒ Ｄ设 备功 能 上 的差 别 就 是其 是 Ｆ Ｆ 否具 有路 由功 能 ， 因此 ， 它们 的硬件 设计 是完 全相 同
的。 硬件 除 了电源 部分 和单 片机 的外 同部分 ， 他部 其 分器 件都 与协 调器 设备 相 同 。 考虑 到 系统 的实用性 ，
该 系统 是 一 个 带 路 南节 点 的树 状 Ｚ ｇ ｅ ｉ ｅ无 线 Ｂ 网络 ， 是 由一 个 协 调器 、 个 或 多个 Ｚ ｇ ｅ精 简 它 一 ｉ Ｂｅ
接 收到 电源开 关 的命令 ， 则执 行命 令 ， 确 定是 否转 并
发 ， 时根据 光敏 电阻 的返 回值确 定路 灯 的开关 ， 同 以 到 达智 能化 节 能控 制 。Ｒ Ｄ节 点 的功 能 更 简单 ， Ｆ 只
都能 向 Ｃ Ｐ５ Ｉ一１产 生 中断 ， 因此 ， 只需 要很 少 的 Ｃ Ｕ Ｐ 干预 。Ｚｇ ｅ 无 线通 信模 块 选 用 Ｈｅｉ ｍｍ 公 司 的 ｉＢ ｅ ｌｏ ｃ
性 ， 电源 打开 的情况 下 ， 在 当光 线较 强 时 ， 自动 关 闭 路 灯 ， 之光 线 较 弱时 ， 反 自动 打 开路 灯 ， 现 了路 灯 实 的节能 控制 。 在 节 能 型路 灯 自动 控 制 无 线 网 络 工 作 的过 程 中． 网络协调 器会 定 时检测 有无 按键 按下 ， 以执行 用
来控 制整 个 网络路 灯 的电源 开关 状态 ，协 调 器设 备
采用 有线 供 电 ，电源转 换 电路使 输入 电压 通 过两级 分压 ， 为芯片 提供 稳定 的工 作 电压 。ＭＣ Ｕ外 接两 个 按键 ，用 来控 制 整个 网络 电源 的开 关 ， １ 下 表示 Ｓ 按 打开 系统 电源 ，２按 下 表示关 闭 系统 电源 。 Ｓ 本 设 计 中 的 ＭＣ 选 用 新 华 龙 公 司 代 理 的 Ｕ Ｃ ０ １ ０ ０ 该 系列 的 ＭＣ 内部 有 两个 增 强型 全双 ８５Ｆ ２ ， Ｕ Ｔ通 用 异步 收 发 器 （ Ａ Ｕ ＲＴ） 串 行外 设 接 口（ Ｐ ） 、 Ｓ Ｉ 总 线和 Ｓ ｕ ／Ｃ。 种 串行 总线都 完 全用硬 件 实现 ， ＭＢ ｓ Ｉ 每