基于ZigBee的智能路灯控制系统设计方案

测模块

　　微波雷达传感器受气流、温度、尘埃的影响较小，因此设计中选用标准的10.525 GHz微波多普勒雷达探测器HB100进行移动物体检测。在人与车稀少的区段开启移动物体检测模块，当有移动物体在路灯所检测的范围内活动时开启路灯；当移动物体离开后保持路灯处于低亮状态一段时间，STC15F104 单片机提供延时，并由P3.1口输出控制信号。电路如图5所示。其中CC2530的P2.1口控制三极管的通断决定单片机与雷达模块是否上电工作。三极管的发射极与基极电阻R4 使三极管更有效截止与导通。

　　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。

　　2.3.3 LED路灯控制模块

　　LED 路灯控制电路如图7 所示，路灯由两部分控制。当定时时间到时开启路灯，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。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。其中在协调器软件设计、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-Stack协议栈。

　　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。

　　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。

　　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。

　　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

本方案从应用方面着手对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