CN106163001B - 一种基于Android、IOS与ZigBee的智能LED照明控制系统 - Google Patents
一种基于Android、IOS与ZigBee的智能LED照明控制系统 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及LED照明领域，尤其涉及一种基于Android、IOS与ZigBee的智能LED照明控制系统。本发明采用灵敏度高、成本低，Android和IOS手机都具备的蓝牙作为和照明系统进行交互的通信模块，创新性地提出了一种基于Android、IOS与ZigBee的智能LED照明控制系统，且设计了丰富的界面，设计结果可根据覆盖范围需求配置多个ZigBee节点、降低功耗，用户可以随时随地的人性化的控制照明系统，使人们的生活更加丰富多彩。
Description
技术领域
本发明涉及LED照明领域，尤其涉及一种基于Android、IOS与ZigBee的智能LED照明控制系统。
背景技术
目前普遍使用的Android智能手机和平板电脑为智能家居照明系统提供了一个直观快捷的控制。
采用 GSM 的方式进行家居照明系统的智能控制，由于GSM 信号受限于当地的信道复杂度和基站分布密度，对于居家范围的智能照明系统而言操作起来灵敏度、辨识度并不高，且只能通过网页进行命令控制，无法实现控制的移动化。
发明内容
针对现有技术中存在的缺陷或不足，本发明所要解决的技术问题是：提供一种基于Android、IOS与ZigBee的智能LED照明控制系统，实现控制节点覆盖范围极大增加，控制移动化。
为了实现上述目的，本发明采取的技术方案为提供一种基于Android、IOS与ZigBee的智能LED照明控制系统，包括Android或者IOS手机、ZigBee拓扑网络、蓝牙、LED终端，所述Android或者IOS手机通过所述ZigBee拓扑网络或者蓝牙控制LED终端，具体控制方式包括以下步骤：
A、通过Android或者IOS手机的APP触摸屏拖动RGB色条，或者直接在触摸屏上选择设定色块，来设定可调色参数；
B、Android或者IOS手机的APP调节RGB参数；
C、蓝牙收发特征参数功能: 近场通信时，通过蓝牙收发系统将调色调亮特征参数从手机发送到下位机接收系统;远场通信时，根据蓝牙握手协议结果和下位机拓扑网络选择模块判定是否切换为 ZigBee 处理；
D、ZigBee拓扑网络：远场通信时，切换为 ZigBee 通信模式进行特征参数处理，并根据握手协议返回结果，增加发射功率，扩大搜索半径；
E、基于 ucLinux 的模式切换功能: 嵌入式 ucLinux 系统通过分析蓝牙握手协议结果，切换蓝牙和 ZigBee 通信的进程块，区分近远场模式以接收并处理灯光特征参数；
F、PWM 调节三基色混合光源功能: 根据接收到的调色参数控制输出的3 路PWM，并由恒流源来最终驱动LED，根据RGB三基色原理合成目标色彩
作为本发明的进一步改进，所述步骤C中下位机拓扑网络选择模块根据蓝牙通信应答是否为“0101”来判断是否握手成功，若照明节点距离太远，蓝牙通信握手失败，那么启动 ZigBee 拓扑网络并进行节点初始化，若 ZigBee通信应答为“1010”则通信握手成功，此时 ZigBee模块发送上位机通信指令到该握手节点的下位机进行字符串处理。
作为本发明的进一步改进，所述上位机通信指令的请求消息格式包括二值参数、设备节点码、模式应答码、搜索应答码、整形数组，其中： 二值参数为“1”代表打开设备节点，为“0”代表关闭设备节点；
设备节点码代表当前控制的LED 终端，设备节点码的位数 N 控制可扩展的节点数为 2N-1；
模式应答码以检测通信模式，若为“0101”则为蓝牙通信模式，若为“1010”则为ZigBee 通信模式；
搜索应答码的含义是当模式应答为ZigBee 时，通过 4位二进制档位调节 ZigBee功率，以调整搜索节点半径；
整形数组代表RGB 参数确认符“&”，对应的颜色属性“red”“blue”“green”以及每个基色变化范围 0～255。
作为本发明的进一步改进，在所述步骤A之前还有登录界面， 所述登录界面包括功能界面和注册用户界面，在功能此界面上可输入正确的用户名密码验证成功后进入开启系统，若验证失败则弹出错误对话框，初次登录需注册新用户，注册认证后安全登录系统；对于注册新用户，界面提供注册选项，通过系统调用数据库，由数据库来保存新用户的注册信息并管理。
作为本发明的进一步改进，所述开启系统后有蓝牙接入和wifi接入两种模式，进入系统主界面后，类似酒店管理后台界面，设置多个房间按钮，用户可以用来实现多房间操控，系统有开关两种状态，当需要控制时，单击开关按钮，开关图标黄亮，表示系统启动，然后用户可以选择LED灯进行控制。
作为本发明的进一步改进，LED灯包括自动模式、手动模式、个性化模式，所述手动模式包括七彩、亮度、RGB三基色、色温，所述个性化模式包括影音模式、睡眠模式、网上冲浪模式、放松模式、闹钟模式、音乐模式。
作为本发明的进一步改进，所述LED灯具有远程关灯，远程开灯。
本发明的有益效果是：本发明采用 Android终端蓝牙模块和ZigBee拓扑网络进行近远距离通信的研究与设计，设计结果可根据覆盖范围需求配置多个ZigBee节点、降低功耗，用户可以随时随地的人性化的控制照明系统，使人们的生活更加丰富多彩。
附图说明
图1是本发明的控制系统结构图；
图2是本发明的LED控制结构图。
具体实施方式
下面结合附图说明及具体实施方式对本发明进一步说明。
如图1所示， 本发明基于Android、IOS与ZigBee的智能LED照明控制系统，包括Android或者IOS手机、ZigBee拓扑网络、蓝牙、LED终端，所述Android或者IOS手机通过所述ZigBee拓扑网络或者蓝牙控制LED终端，具体控制方式包括以下步骤：
A、通过Android或者IOS手机的APP触摸屏拖动RGB色条，或者直接在触摸屏上选择设定色块，来设定可调色参数；
B、Android或者IOS手机的APP调节RGB参数；
C、蓝牙收发特征参数功能: 近场通信时，通过蓝牙收发系统将调色调亮特征参数从手机发送到下位机接收系统;远场通信时，根据蓝牙握手协议结果和下位机拓扑网络选择模块判定是否切换为 ZigBee 处理；
D、ZigBee拓扑网络：远场通信时，切换为 ZigBee 通信模式进行特征参数处理，并根据握手协议返回结果，增加发射功率，扩大搜索半径；
E、基于 ucLinux 的模式切换功能: 嵌入式 ucLinux 系统通过分析蓝牙握手协议结果，切换蓝牙和 ZigBee 通信的进程块，区分近远场模式以接收并处理灯光特征参数；
F、PWM 调节三基色混合光源功能: 根据接收到的调色参数控制输出的3 路PWM，并由恒流源来最终驱动LED，根据RGB三基色原理合成目标色彩
所述步骤C中下位机拓扑网络选择模块根据蓝牙通信应答是否为“0101”来判断是否握手成功，若照明节点距离太远，蓝牙通信握手失败，那么启动 ZigBee 拓扑网络并进行节点初始化，若 ZigBee通信应答为“1010”则通信握手成功，此时 ZigBee模块发送上位机通信指令到该握手节点的下位机进行字符串处理。
所述上位机通信指令的请求消息格式包括二值参数、设备节点码、模式应答码、搜索应答码、整形数组，其中： 二值参数为“1”代表打开设备节点，为“0”代表关闭设备节点；
设备节点码代表当前控制的LED 终端，设备节点码的位数 N 控制可扩展的节点数为 2N-1；
模式应答码以检测通信模式，若为“0101”则为蓝牙通信模式，若为“1010”则为ZigBee 通信模式；
搜索应答码的含义是当模式应答为ZigBee 时，通过 4位二进制档位调节 ZigBee功率，以调整搜索节点半径；
整形数组代表RGB 参数确认符“&”，对应的颜色属性“red”“blue”“green”以及每个基色变化范围 0～255。
在所述步骤A之前还有登录界面， 所述登录界面包括功能界面和注册用户界面，在功能此界面上可输入正确的用户名密码验证成功后进入开启系统，若验证失败则弹出错误对话框，初次登录需注册新用户，注册认证后安全登录系统；对于注册新用户，界面提供注册选项，通过系统调用数据库，由数据库来保存新用户的注册信息并管理。
如图2所示，LED灯包括自动模式、手动模式、个性化模式，所述手动模式包括七彩、亮度、RGB三基色、色温，所述个性化模式包括影音模式、睡眠模式、网上冲浪模式、放松模式、闹钟模式、音乐模式。
所述LED灯具有远程关灯，远程开灯。
对于本系统，首先设计用户登录功能，考虑到系统安全，防止有人恶意入侵照明系统，因此在进入控制界面之前，需要对用户身份验证，当用户与数据库的信息匹配时方能进入控制系统。本系统的登录界面包括欢迎页和用户登录界面。进入本软件后首先可以看到欢迎页，点击“进入系统” 按钮会自动进入用户登录界面，在此界面上用户可输入正确的用户名密码验证成功后进入智控系统，若验证失败则弹出错误对话框，初次登录需注册新用户，注册认证后安全登录系统；对于注册新用户，界面提供注册选项，通过系统调用数据库，由数据库来保存新用户的注册信息并管理。
系统设计时，考虑到经济可靠性，近距离控制时可以采用蓝牙传输数据，远程控制时可以通过无线WiFi实现控制，因此系统是用来蓝牙和WiFi的数据接口，设定了两种模式。
进入系统主界面后，类似酒店管理后台界面，设置多个房间按钮，用户可以用来实现多房间操控，系统有开关两种状态，当需要控制时，单击开关按钮，开关图标黄亮，表示系统启动，然后用户可以选择具体的LED灯进行控制。
进入单灯控制界面后，可以通过颜色条调节灯具的颜色，亮度板调节灯具的发光强度，通过改变调色板和颜色条的值可以实现亮度的无级调节，颜色的任意搭配，把他们所对应的RGB的值转化为对应的电流发送到灯具控制设备上，就可以实现此功能。
此外本系统还开发了七彩渐变功能，当用户按下“七彩渐变”按钮时，系统自动弹出此操作界面，并发送信息到灯具，灯和界面同步循环红橙黄绿青蓝紫七种颜色，而且还可以通过按钮改变变化的速率，来实现七彩渐变的酷炫模式。当用户选择音乐模式时，由系统检测外界的状态，当检测到有音乐播放时，可以通过检测到的音乐的频谱数据来改变发送给灯具的数据，从而实现灯具随音乐频谱跳动而改变。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。
Claims (5)
1.一种基于Android、IOS与ZigBee的智能LED照明控制系统，其特征在于： 包括Android或者IOS手机、ZigBee拓扑网络、蓝牙、LED终端，所述Android或者IOS手机通过所述ZigBee拓扑网络或者蓝牙控制LED终端，具体控制方式包括以下步骤：
A、通过Android或者IOS手机的APP触摸屏拖动RGB色条，或者直接在触摸屏上选择设定色块，来设定可调色参数；
B、Android或者IOS手机的APP调节RGB参数；
C、蓝牙收发特征参数功能；近场通信时，通过蓝牙收发系统将调色调亮特征参数从手机发送到下位机接收系统；远场通信时，根据蓝牙握手协议结果和下位机拓扑网络选择模块判定是否切换为 ZigBee 处理；所述步骤C中下位机拓扑网络选择模块根据蓝牙通信应答是否为“0101”来判断是否握手成功，若照明节点距离太远，蓝牙通信握手失败，那么启动ZigBee 拓扑网络并进行节点初始化，若 ZigBee通信应答为“1010”则通信握手成功，此时ZigBee模块发送上位机通信指令到该握手节点的下位机进行字符串处理；
所述上位机通信指令的请求消息格式包括二值参数、设备节点码、模式应答码、搜索应答码、整形数组，其中： 二值参数为“1”代表打开设备节点，为“0”代表关闭设备节点；
设备节点码代表当前控制的LED 终端，设备节点码的位数 N 控制可扩展的节点数为2N-1；
模式应答码以检测通信模式，若为“0101”则为蓝牙通信模式，若为“1010”则为 ZigBee通信模式；
搜索应答码的含义是当模式应答为ZigBee 时，通过 4位二进制档位调节 ZigBee功率，以调整搜索节点半径；
整形数组代表RGB 参数确认符“&”，对应的颜色属性“red”“blue”“green”以及每个基色变化范围 0～255；
D、ZigBee拓扑网络：远场通信时，切换为 ZigBee 通信模式进行特征参数处理，并根据握手协议返回结果，增加发射功率，扩大搜索半径；
E、基于 ucLinux 的模式切换功能: 嵌入式 ucLinux 系统通过分析蓝牙握手协议结果，切换蓝牙和 ZigBee 通信的进程块，区分近远场模式以接收并处理灯光特征参数；
F、PWM 调节三基色混合光源功能: 根据接收到的调色参数控制输出的3 路PWM，并由恒流源来最终驱动LED，根据RGB三基色原理合成目标色彩。
2.根据权利要求1所述的基于Android、IOS与ZigBee的智能LED照明控制系统，其特征在于：在所述步骤A之前还有登录界面， 所述登录界面包括功能界面和注册用户界面，在功能此界面上可输入正确的用户名密码验证成功后进入开启系统，若验证失败则弹出错误对话框，初次登录需注册新用户，注册认证后安全登录系统；对于注册新用户，界面提供注册选项，通过系统调用数据库，由数据库来保存新用户的注册信息并管理。
3.根据权利要求2所述的基于Android、IOS与ZigBee的智能LED照明控制系统，其特征在于：所述开启系统后有蓝牙接入和wifi接入两种模式，进入系统主界面后，类似酒店管理后台界面，设置多个房间按钮，用户可以用来实现多房间操控，系统有开关两种状态，当需要控制时，单击开关按钮，开关图标黄亮，表示系统启动，然后用户可以选择LED灯进行控制。
4.根据权利要求3所述的基于Android、IOS与ZigBee的智能LED照明控制系统，其特征在于：LED灯包括自动模式、手动模式、个性化模式，所述手动模式包括七彩、亮度、RGB三基色、色温，所述个性化模式包括影音模式、睡眠模式、网上冲浪模式、放松模式、闹钟模式、音乐模式。
5.根据权利要求4所述的基于Android、IOS与ZigBee的智能LED照明控制系统，其特征在于：所述LED灯具有远程关灯，远程开灯。
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