CN102612214A - 一种基于安卓智能手机的灯光控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及智能控制技术领域，尤其是涉及一种基于安卓智能手机的灯光控制系统，包括安卓智能手机应用控制端，Wifi协议转换器，ZigBee智能终端控制器；该系统不需外配遥控器，能够实现无线的便捷控制，并提供灯光开关、亮度调节、灯光场景模式切换等多种智能化操作和管理，可根据环境照明要求快速切换，使得环境照明更绿色环保，舒适和智能，解决了现有技术中存在的问题。

Description

一种基于安卓智能手机的灯光控制系统

技术领域

本发明涉及智能控制技术领域，尤其是涉及一种基于安卓智能手机的灯光控制系统。

背景技术

随着经济与科技的飞速发展，生活水平的不断提高，人们对智能化家居生活的需求也在逐渐提高；便捷，舒适，智能化的现代生活方式也被越来越多的人所认可和推崇。其中，照明作为整个家居的基础部分，人性化的灯光设计和节能环保的照明灯具，通过智能化控制实现各种灯光情景的变换，可以充分让人们享受到物联网科技带来的轻松，舒适，愉悦的新生活体验，智能化控制各种灯光的系统解决方案，正急切成为人们新的需求。

发明内容

本发明为克服上述的不足之处，目的在于提供一种基于安卓智能手机的灯光控制系统，该系统不需外配遥控器，能够实现无线的便捷控制，并提供灯光开关、亮度调节、灯光场景模式切换等多种智能化操作和管理，可根据环境照明要求快速切换，使得环境照明更绿色环保，舒适和智能，解决了现有技术中存在的问题。

本发明是通过以下技术方案达到上述目的：一种基于安卓智能手机的灯光控制系统，其特征在于包括安卓智能手机应用控制端，Wifi协议转换器，ZigBee智能终端控制器；安卓智能手机应用控制端通过TCP/IP通信协议接口与Wifi协议转换器进行通信，Wifi协议转换器采用ZigBee网络无线传输实现对ZigBee智能终端控制器多点控制。

作为优选，所述的Wifi协议转换器，包括TCP/IP数据收发模块、数据协议转换模块、ZigBee数据收发模块；TCP/IP数据收发模块与数据协议转换模块，数据协议转换模块与ZigBee数据收发模块相连。

作为优选，ZigBee智能终端控制器包括中央处理器模块、输入电路、输出电路、人体检测输入接口、亮度检测输入接口、220V交流电压输入接口、电源处理电路、输出电路、RS232通信电路、继电器、PWM接口、220V交流电压输出1接口、220V交流电压输出2接口；ZigBee信号接收发送模块、ADC采样处理和复位电路集成在中央处理器模块，人体检测输入接口、亮度检测输入接口、220V交流电压输入接口分别与输入电路相连，

中央处理器模块分别与输入电路、RS232通信电路、输出电路相连；输出电路分别与220V交流电压输出、继电器、PWM接口连接，电源处理电路为各模块提供电源。

本发明的有益效果：采用无线智能灯光控制系统可以显著改善人们控制灯光的方式，提高人们的生活质量：通过智能手机的无线控制方式，可以在房间的任意地点进行灯光控制；通过PWM无极调光可以便利地使室内灯光达到所需的亮度；通过预设值的多种灯光模式，可以方便快捷地实现灯光场景的切换；通过基于ZigBee的自组网控制器，可以方便地对房间灯光照明进行安装和配置，特别适合与对已经装修好的家居进行改造。系统实现的采用操作系统的思想来构建，采用事件轮循机制，该方法可以极大地降级系统的功耗。 

附图说明

图1是基于安卓的智能灯光控制系统的结构原理图；

图2是安卓手机的灯光控制软件的功能流程图； 

图3是Wifi协议转换器的功能模块图； 

图4是ZigBee终端控制器的结构原理图；

图5是ZigBee终端控制器中央处理模块的功能流程图；

图6是ZigBee中央处理模块初始化处理的功能流程图；

图7是ZigBee终端控制器的协调工作流程图；

图8是ZigBee终端控制器的路由工作流程图；

图9是ZigBee中央处理模块处理各项事件的功能流程图；

图10是基于安卓手机的灯光控制系统模型图。

具体实施方式

下面结合附图通过实施例对本发明作进一步阐述：

实施例1：如图1所示，基于安卓的智能灯光控制系统由三个部分组成：上层安卓智能手机应用控制端，中间Wifi协议转换器部分，末端ZigBee终端控制器部分。上层控制软件通过TCP/IP通信协议接口与Wifi协议转换器进行通信。末端采用ZigBee网络无线传输实现多点控制。

如图2所示，安卓智能手机应用控制端安装的安卓智能手机应用控制软件，包含系统启动和控制界面。控制界面包括了预设的情景模式按钮（欢迎模式，会议模式，PPT模式，卫生模式），全关按钮，调光按钮及退出按钮。通过系统设置菜单，可以连接Wifi协议转换器。

如图3所示，所述的Wifi协议转换器，包含TCP/IP数据收发、数据协议转换、ZigBee数据收发；该模块内置了无线网络协议IEEE802.11协议栈，TCP/IP协议栈及ZigBee协议栈，能够实现ZigBee网络数据到无线Wifi网络之间的转换。

如图4所示，ZigBee智能终端控制器包括中央处理模块、人体检测输入接口、亮度检测输入接口、220V交流电压输入接口、输入电路、电源处理电路、ZigBee信号接收发送模块、ADC采样处理和复位电路集成在中央控制器内部，输出电路、RS232通信电路、继电器、PWM接口、220V交流电压输出1接口、220V交流电压输出2接口，中央处理模块分别与输入电路、RS232通信电路、输出电路相连；输入电路分别与人体检测输入接口、亮度检测输入接口、220V交流电压输入接口连接；输出电路分别与220V交流电压输出、继电器、PWM接口连接。

中央处理模块采用的是TI公司的CC2530模块，CC2530是用于ZigBee和RF4CE应用的真正的片上系统解决方案。它能够以非常低的材料成本建立强大的网络节点，内部结合了RF收发器、标准增强型8051CPU、系统可编程闪存、8KB RAM和其他多种功能。

如图5所示， ZigBee中央处理模块的工作流程图，该处理流程是基于TI公司的Z-Stack协议栈，其主要特点就是其兼容性，完全支持IEEE 802. 15. 4/ZigBee的CC2530片上系统解决方案。 

Z-Stack采用操作系统的思想来构建，采用事件轮循机制，当各层初始化之后，系统进入低功耗模式，当事件发生时，唤醒系统，开始进入中断处理事件，结束后继续进入低功耗模式。如果同时有几个事件发生，判断优先级，逐次处理事件。这种软件构架可以极大地降级系统的功耗。

整个Z-stack的主要工作流程，大致分为系统启动，驱动初始化，OSAL初始化和启动，进入任务轮循几个阶段，下面将逐一详细分析。

如图6所示，系统上电后，通过执行ZMain文件夹中ZMain.c的ZSEG int main( )函数实现硬件的初始化，其中包括关总中断osal_int_disable( INTS_ALL )、初始化硬件设置HAL_BOARD_INIT( )、初始化I/O口InitBoard( OB_COLD )、初始化HAL层驱动HalDriverInit( )、初始化Flash存储、初始化MAC层ZMacInit( )、分配64位地址zmain_ext_addr( )、初始化操作系统osal_init_system( )等。当顺利完成上述初始化时，执行osal_start_system( )函数开始运行OSAL系统。该任务调度函数按照优先级检测各个任务是否就绪。如果存在就绪的任务则调用tasksArr[ ]中相对应的任务处理函数去处理该事件，直到执行完所有就绪的任务。如果任务列表中没有就绪的任务，则可以使处理器进入睡眠状态实现低功耗。osal_start_system( )一旦执行，则不再返回Main( )函数。

ZigBee网络中的协调器工作流程图如图7所示，路由器（终端）工作流程图如图8所示。在ZigBee网络中，网络协调器具有建立网络，维护邻居设备表，对逻辑网络地址进行分配，允许设备MAC层/应用层的连接或断开网络的功能。对于节点之间的通信有两种寻址方式，分别是通过64位IEEE地址和16位网络地址来寻找网络设备，当节点加入网络时候，协调器会自动给其分配唯一的16位网络地址。灯的无线控制系统要求能够对任意一盏灯进行亮度调节，因此人工分配64位IEEE地址给每个控制器，以便进行控制。另外配置ZigBee设备对象断点的时候，网内的所有节点的ID和断点描述必须相同，否则节点间不能通信。

ZigBee中央处理模块事件处理的程序流程如图9所示，当CC2530模块接收到控制信号之后，开始判断处理种类，处理种类有开关灯、调光、人体检测、亮度检测及PWM调光，确认处理种类之后即进行相应的动作处理，输出相应的控制信号给输出电路。

灯光的情景模式可以预先设置，比如欢迎模式是所有的灯光全亮，这时房间达到最大亮度照度，以提供适合参观人员参观的灯光效果，会议模式是亮大部分的灯以进行会议内容的讨论，PPT模式只亮少部分灯且亮度调节到较暗以提供适度照明且不影响PPT的播放，卫生模式只亮少部分灯以提供清洁人员日常的打扫房间照度。当不需要照明时，可以选择All Off全关按钮，关闭室内灯光。调光按钮在可以对灯光进行0-100的无极连续调光，室内的灯光照度可以根据实际的使用情况做人为调整。退出按钮则为退出本智能灯光控制系统。

如图10所示，用户通过基于安卓操作系统的智能手机，发送灯控命令给Wifi协议转换器，Wifi协议转换器把基于TCP/IP协议栈的wifi信号转换成ZigBee信号数据发送给ZigBee终端控制器。ZigBee终端控制器经过数据处理之后发送相应的控制命令给灯组。

以上的所述乃是本发明的具体实施例及所运用的技术原理，若依本发明的构想所作的改变，其所产生的功能作用仍未超出说明书及附图所涵盖的精神时，仍应属本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种基于安卓智能手机的灯光控制系统，其特征在于包括安卓智能手机应用控制端，Wifi协议转换器，ZigBee智能终端控制器；安卓智能手机应用控制端通过TCP/IP通信协议接口与Wifi协议转换器进行通信，Wifi协议转换器采用ZigBee网络无线传输实现对ZigBee智能终端控制器多点控制。

2.根据权利要求1所述的一种基于安卓智能手机的灯光控制系统，其特征在于所述的Wifi协议转换器，包括TCP/IP数据收发模块、数据协议转换模块、ZigBee数据收发模块；TCP/IP数据收发模块与数据协议转换模块，数据协议转换模块与ZigBee数据收发模块相连。

3. 根据权利要求1所述的一种基于安卓智能手机的灯光控制系统，其特征在于ZigBee智能终端控制器包括中央处理器模块、输入电路、输出电路、人体检测输入接口、亮度检测输入接口、220V交流电压输入接口、电源处理电路、输出电路、RS232通信电路、继电器、PWM接口、220V交流电压输出1接口、220V交流电压输出2接口；ZigBee信号接收发送模块、ADC采样处理和复位电路集成在中央处理器模块，人体检测输入接口、亮度检测输入接口、220V交流电压输入接口分别与输入电路相连，

中央处理器模块分别与输入电路、RS232通信电路、输出电路相连；输出电路分别与220V交流电压输出、继电器、PWM接口连接，电源处理电路为各模块提供电源。

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