一个基于ZigBee协议的智能照明应用实例的实现.doc

一个基于ZigBee协议的智能照明应用实例的实现 第27卷第8期 2011年8月 赤峰学院(自然科学版) JournalofChifengUniversity(NaturalScienceEdition) V01.27No.8 Aug.2011 一 个基于ZigBee协议的智能照明应用实例的实现 阮星,蔡闯华 (武夷学院数学与计算机系,福建武夷山354300) 摘要:智能家居,又称为智能住宅(SMAR.THOME),是以住宅为平台,利用综合布线技术,自动控 制技术,网络通信技术,安全防范技术,音视频技术将家居生活有关的设备集成,构建高效的住宅设施与家 庭日程事务的管理系统,为家庭用户提供诸如自动抄表,可视对讲,网络家电,电器自动控制,家庭安防等 功能,提升家居安全性,便利性,舒适性,艺术性,并实现环保节能的居住环境.智能家居起源于上世纪80年 代的美国,随着我国人民生活水平的不断提高,已经有越来越多的厂商和个人开展了对智能家居的研究, 并有各类相关产品问世. 本文以智能照明为例,研究基于ZigBee技术构建智能家居的可行性与高效性,提出了一个基于Zig— Bee技术实现智能照明系统的方案,验证与探讨ZigBee技术在智能家居中的应用前景. 关键词:智能家居;智能照明;ZigBee 中图分类号:TP393.02文献标识码:A文章编号:1673—260X(2011)08—0038—03 1系统结构概述 系统由一台亮度数据集中器(ZigBee协调器) 和安装在各处的亮度监测节点(ZigBee设备)组成 一 星型结构网络.Zig,Bee网络协调器通过发送超帧 使各ZigBee设备与它同步,并使ZigBee设备周期 性地进入低功耗状态,以达到节电目的.亮度监测 节点将实时的亮度值通过无线信道传送给ZigBee 网络协调器,ZigBee网络协调器再通过串行接口或 者以太网与PC机连接,以实现各点亮度的实时监 测.根据所处的实验环境的特点,以及对芯片熟悉 程度等方面进行选择,本实例选择了飞思卡尔公司 所提供的ZigBee硬件平台方案:MC9S08GB60与 MC13192. 2亮度监测节点 亮度监测节点的结构很简单,它是一台ZigBee 精简功能设备,主要由光传感器,MCU和ZigBee收 发器组成. 光传感器采用ISL29004,ISL29004是新一代 光一数字传感器,集成了电流放大器,能将光照度 转化成简便易用的16位,I2C标准数字输出信号, 为用户提供了单芯片解决方案.ISL29004内部有2 个光敏二极管,二极管1检测环境中可见光和红外 光总的照度,二极管2只检测环境中红外光照度 ,两个二极管的光谱响应是彼此独立的,而且能耗 极低,理论工作电流只有0.3毫安. 用户可以通过编程控制ADC的工作模式,既 可以仅输出光敏二极管l或2的检测结果,在模式 2下还可以输出经内部减函数计算的滤除红外光 影响的结果.ISL29004内有8个8位的寄存器,1 个命令寄存器,1个控制寄存器,2个中断阈值寄存 器,4个只读数据寄存器.命令寄存器可以设定 ADC的工作模式以及分辨率;控制寄存器可以调 整增益从而选择照度检测范围;只读数据寄存器 LSB_Sensor和MSB—Sensor可以读取ADC最近的 数字输出;只读数据寄存器LSB_timer和 MSB_timet可以读取ADC最近一次积分的周期数, 8个寄存器的地址依次为00H～07H.ISL29004有2 个I2C接口地址选择引脚A0,A1,可以在l条I2C 总线线路上安装4个ISL29004,并且可以和其他 I2C外围节点共存. 3震动监测节点 震动传感器通过监测房间内是否有人员走动, 基金项目:福建省自然科学基金资助项目(项目号:2008j0027:基金号:A0810017) 一 38— 来判断当前的房间内是否有人,由此来决定是否开 启灯具,避免无人时灯具仍然点亮,而造成浪费.由 于对震动传感器的要求不高,可以根据需要选择相 关产品,本实例中,震动传感器采用的是一线的产 品801S,具有极宽的震动侦测范围,并且侦测震动 时没有方向限制,接脚表面特别镀金,提供震动保证,低损耗,灵敏度可由电路调 整. 终端节点的工作流程如图1所示. 图1终端节点工作流程 , 4数据集中器 数据集中器承担着采集各亮度监测节点的数 据及上传的任务.它是一台Zig,Bee全功能设备,担 任网络协调器的角色.在亮度监测节点不是太多的 情况下,可以使用飞思卡尔公司的MC9s08GB60. 此外,还需要一个RS一232接口,以便与PC机连 接,实现亮度的实时监测,记录.其他结构与亮度监 测节点相似,也需要ZigBee收发芯片MC13192,但 应有稳定的电源供电,无须考虑功耗问题.图2描 述了协调