基于Zigbee技术的LED灯光控制器的设计及应用

2012-10-24 21:17:47   来源:电子工程世界   评论:0 点击:
  目前我国大力推行用LED 灯取代白炽灯的政策,而且将在五年内实施完成,这一政策解决了照明耗电严重,使用寿命短的问题,此外,工程布线繁琐安装复杂,不易移动控制,能量消耗大、施工周期长、后期维护困难等...
  目前我国大力推行用LED 灯取代白炽灯的政策,而且将在五年内实施完成,这一政策解决了照明耗电严重,使用寿命短的问题,此外,工程布线繁琐安装复杂,不易移动控制,能量消耗大、施工周期长、后期维护困难等这些问题仍然需要解决,Zigbee 技术的广泛应用给目前的问题提供了一种解决方式,并且对于家庭生活和办公楼宇而言达到了方便快捷的目的,对于综合管理人员达到高效安全目的。文中提出了一种Zigbee 无线自组网技术与LED 节能灯相结合的设计方案, 实现对LED 灯的亮度进行连续调节和远程控制的功能,详细的介绍了软硬件设计系统。
 

        1 Zigbee 无线技术

 
  Zigbee 技术是一种应用于短距离范围内,低传输数据速率下的各种电子设备之间无线通信技术, 是一组基于IEEE批准通过的802.15.4 无线标准研制开发的,这就确定了可以再不同制造商之间共享的应用纲要。Zigbee 兼容的产品工作在2.4 GHz 这个全球通用的免费开放频段, 这个频段提供了16 个传输信道,每次通信都会自主选择一个最干净干扰最小的信道进行数据传输。在网络层方面,可以采用星形和网状拓扑,根据节点的不同功能,可分为中央协调器Coordinator,路由节点Router 和终端节点FFD.在这3 种拓扑结构中,在星型网络中不易实现Zigbee 的高级特色功能,即路由功能的,每个Zigbee 设备只能和PANC 直接通讯。网状网络是最复杂的,允许路由,而且路由的路径是自动计算出来的最佳路径,而且网络建立后,任何一个设备失效,网络中的设备会重新计算路由的路径, 使得不影响网络其他设备正常通讯。
 
  所以本系统采用的是树状网络结构,简单且易于实现功能。
 
  1.1 Zigbee 的优点与特性
 
  1) 低功耗是Zigbee 技术最具优势的地方。在通信状态,Zigbee 终端耗电在几十毫瓦左右,在省电模式下,耗电仅仅几十μW,相当有一节干电池可以工作近一年。
 
  2) 可靠性:采用避免碰撞机制,同时为需要固定带宽的通信业务预留了专用时隙,避免发送数据时产生冲突;节点模块之间具有自动动态组网的功能, 传递的信息在整个Zigbee 网络中通过自动路由的方式进行传输,从而保证了信息传输的可靠性。
 
  3) 网络容量大:在同一个WPAN 上,可以存在65 536 个ZigBee 装置,彼此可通过多重跳点的方式传递信息,而且具有无线网络自愈功能。
 
  4) 有效范围大:有效范围在10~75 m 之间,如果前置功放可以达到1 000 m 的通信距离。
 
  5) 成本低:Zigbee 数据传输速率低, 协议简单且免收专利费,所以降低成本。
 
  1.2 Zigbee 无线组网原理
 
在网络层中,ZigBee 定义了3 种角色: 第一个是中央协调器(Coordinator),负责建立网络,以及分配网络各个节点地置;第二个是路由器(Router),主要负责查找网络、建立以及修复数据的路由路径,并负责转送数据,路由器可以与协调器通信,也可以与终端节点进行通信,路由之间也可以进行通信;第三个是终端节点(FFD),只能选择加入已经形成的网络,可以与路由器进行收发数据信息,但不能转发信息,不具
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