CN106455197A - 一种基于ZigBee无线传感网络的智能灯控制系统 - Google Patents

一种基于ZigBee无线传感网络的智能灯控制系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于ZigBee无线传感网络的智能灯控制系统，包括机盒和ZigBee无线控制单元，所述ZigBee无线控制单元的输入端连接有脉冲恒流驱动源，ZigBee无线控制单元的输出端连接有输出单元，所述脉冲恒流驱动源包括温度检测器和压流检测器，所述温度检测器和压流检测器的输入端连接有接收天线，温度检测器和压流检测器的输出端连接到ZigBee无线控制单元的输入端；所述ZigBee无线控制单元包括JTAG下载调试接口和RS232串口通信模块，所述RS232串口通信模块的数据输入端连接有信息读取模块，所述ZigBee无线控制单元还包括核心处理器，所述无线传感网络有近距离、低复杂、低速率、自组织、自修复、动态路由、低功耗、低成本等技术优势。

Description

一种基于ZigBee无线传感网络的智能灯控制系统
技术领域
本发明涉及智能灯控制系统技术领域，具体为一种基于ZigBee无线传感网络的智能灯控制系统。
背景技术
随着计算机通信技术、自动控制技术、物联网技术、现场总线技术以及微电子技术的相互渗透，交叉融合，智能建筑、家庭自动化幵始兴起，作为其重要子系统之一的智能照明也稳步向前发展，步入了无线传感网络的智能化控制时代，智能照明系统最早可追溯到上世纪年代，主要分布在欧美、日本等极少数的发达国家。
照明系统的应用环境与功能需求日益复杂，仅靠传统照明的开关控制已经无法满足用户的品质需求，因此，市场化需求促使智能照明控制系统逐渐从舞台灯光控制向智能建筑、家庭自动化和工业控制等领域衍生，开始涉足民用与工业照明，控制范围也从单一区域扩展到多区域，甚至是若干幢别墅大厦，当前，由于改造费用昂贵仍有大量老式建筑沿用传统照明控制方式，少数智能大厦虽采用楼宇自控系统来监控照明，但仅仅实现简单区域照明和定时开关功能，无法实现照明现场的环境釆集、智能调光调色温、灯光情景模式、分组群控等复杂功能。
发明内容
针对以上问题，本发明提供了一种基于ZigBee无线传感网络的智能灯控制系统，使用核心处理器模块负责整个智能照明系统的全自动组网、逻辑判断、智能分析、上位机通信等任务，无线射频模块负责无线传感网络的数据收发任务，传感器模块负责实时采集照明现场的光照度、移动目标、温度、状态等环境参数，分别转发至微处理器、上位机进行数据处理与实时显示，RS232口通信负责下位机无线网络与上位机的数据通信，可以有效解决背景技术中的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于ZigBee无线传感网络的智能灯控制系统，包括机盒和ZigBee无线控制单元，所述ZigBee无线控制单元的输入端连接有脉冲恒流驱动源，ZigBee无线控制单元的输出端连接有输出单元，且ZigBee无线控制单元、脉冲恒流驱动源和输出单元均安装在机盒的内部，所述脉冲恒流驱动源包括温度检测器和压流检测器，所述温度检测器和压流检测器的输入端连接有接收天线，温度检测器和压流检测器的输出端连接到ZigBee无线控制单元的输入端；所述ZigBee无线控制单元包括JTAG下载调试接口和RS232串口通信模块，所述RS232串口通信模块的数据输入端连接有信息读取模块，RS232串口通信模块的输出端连接有无线信息交换模块，无线信息交换模块连接到输出单元的输入端，所述ZigBee无线控制单元还包括核心处理器，所述核心处理器连接有液晶驱动模块、人机交互模块和电源模块。
作为本发明一种优选的技术方案，所述电源模块的输入端连接有电池供电接口模块，所述电池供电接口模块的输出端供电方式选择电路相连接，且供电方式选择电路的输出端还与电源电压检测电路和稳压电路相连接。
作为本发明一种优选的技术方案，所述无线信息交换模块包括无线收发器，所述无线收发器的输出端连接有线性无极调光模块，所述线性无极调光模块的输出端连接有电源按键器。
作为本发明一种优选的技术方案，所述核心处理器采用ARM11系列嵌入式处理器，且核心处理器还连接有实际工作频率可达400MHZ的DDR2存储器和交互式数据库。
作为本发明一种优选的技术方案，所述信息读取模块包括非接触式IC卡，所述非接触式IC卡的输出端连接有模数转换器，所述模数转换器的输出端连接有解码器，所述解码器的输出端连接到核心处理器的数据输入端。
作为本发明一种优选的技术方案，所述输出单元包括编码器和静态存储器，所述编码器的输入端连接到数字信号处理器的输出端，且输出单元由多个串行输出端口组成，包括TTL电平输出端口、RS405输出端口和光纤接口。
作为本发明一种优选的技术方案，所述液晶驱动模块包括鉴相器和驱动控制模块，所述鉴相器和驱动控制模块之间还连接有低通滤波器，所述驱动控制模块输出端连接有信号放大器，所述信号放大器的输出端反馈连接到鉴相器的输入端。
作为本发明一种优选的技术方案，所述人机交互模块包括液晶触摸屏和调光热键，所述液晶触摸屏和调光热键的数据端连接有电平转换器。
作为本发明一种优选的技术方案，所述输出单元还包括光电隔离器，所述光电隔离器的输入端与ZigBee无线控制单元相连接，所述光电隔离器的输出端与继电器开关控制器相连接。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：该基于ZigBee无线传感网络的智能灯控制系统，使用核心处理器模块负责整个智能照明系统的全自动组网、逻辑判断、智能分析、上位机通信等任务，无线射频模块负责无线传感网络的数据收发任务，传感器模块负责实时采集照明现场的光照度、移动目标、温度、状态等环境参数，分别转发至微处理器、上位机进行数据处理与实时显示，RS232口通信负责下位机无线网络与上位机的数据通信，整个装置结构简单，能够实现智能灯控制系统，使得整个装置的运行更加节能，使用寿命较长，费用低。
附图说明
图1为本发明结构示意图；
图2为本发明剖面结构示意图。
图3为本发明电路结构示意图。
图中：1-机盒；2-ZigBee无线控制单元；3-脉冲恒流驱动源；4-输出单元；5-温度检测器；6-压流检测器；7-接收天线；8-核心处理器；9-信息读取模块；10-无线信息交换模块；11-液晶驱动模块；12-人机交互模块；13-电源模块；14-JTAG下载调试接口；15-RS232串口通信模块；16-电池供电接口模块；17-无线收发器；18-线性无极调光模块；19-电源按键器；20-DDR2存储器；21-交互式数据库；22-非接触式IC卡；23-模数转换器；24-解码器；25-编码器；26-静态存储器；27-鉴相器；28-驱动控制模块；29-低通滤波器；30-信号放大器；31-液晶触摸屏；32-调光热键；33-电平转换器；34-光电隔离器；35-继电器开关控制器；36-数字信号处理器；37-供电方式选择电路；38-电源电压检测电路；39-稳压电路。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例：
请参阅图1至图3，本发明提供一种技术方案：一种基于ZigBee无线传感网络的智能灯控制系统，包括机盒1和ZigBee无线控制单元2，所述ZigBee无线控制单元2的输入端连接有脉冲恒流驱动源3，ZigBee无线控制单元2的输出端连接有输出单元4，且ZigBee无线控制单元2、脉冲恒流驱动源3和输出单元4均安装在机盒1的内部，所述脉冲恒流驱动源3包括温度检测器5和压流检测器6，所述温度检测器5和压流检测器6的输入端连接有接收天线7，温度检测器5和压流检测器6的输出端连接到ZigBee无线控制单元2的输入端；所述ZigBee无线控制单元2包括JTAG下载调试接口14和RS232串口通信模块15，所述RS232串口通信模块15的数据输入端连接有信息读取模块9，所述信息读取模块9包括非接触式IC卡22，所述非接触式IC卡22的输出端连接有模数转换器23，所述模数转换器23的输出端连接有解码器24，所述解码器24的输出端连接到核心处理器8的数据输入端，RS232串口通信模块15的输出端连接有无线信息交换模块10，无线信息交换模块10连接到输出单元4的输入端，所述输出单元4包括编码器25和静态存储器26，所述编码器25的输入端连接到数字信号处理器36的输出端，且输出单元4由多个串行输出端口组成，包括TTL电平输出端口、RS405输出端口和光纤接口，所述输出单元4还包括光电隔离器34，所述光电隔离器34的输入端与ZigBee无线控制单元2相连接，所述光电隔离器34的输出端与继电器开关控制器35相连接，所述无线信息交换模块10包括无线收发器17，所述无线收发器17的输出端连接有线性无极调光模块18，所述线性无极调光模块18的输出端连接有电源按键器19，所述ZigBee无线控制单元2还包括核心处理器8，所述核心处理器8采用ARM11系列嵌入式处理器，且核心处理器8还连接有实际工作频率可达400MHZ的DDR2存储器20和交互式数据库21，所述核心处理器8连接有液晶驱动模块11、人机交互模块12和电源模块13，所述电源模块13的输入端连接有电池供电接口模块16，所述电池供电接口模块16的输出端供电方式选择电路37相连接，且供电方式选择电路37的输出端还与电源电压检测电路38和稳压电路39相连接，所述液晶驱动模块11包括鉴相器27和驱动控制模块28，所述鉴相器27和驱动控制模块28之间还连接有低通滤波器29，所述驱动控制模块28输出端连接有信号放大器30，所述信号放大器30的输出端反馈连接到鉴相器27的输入端，所述人机交互模块12包括液晶触摸屏31和调光热键32，所述液晶触摸屏31和调光热键32的数据端连接有电平转换器33。
(1)所述ZigBee无线控制单元2设置光电隔离器34的工作模式，并使用继电器开关控制器35进行控制，所用的LED属于二极管，可实现高频开与关，实现PWM脉冲调光，调光无色谱偏移，调光精确度高达万分之一，且LED无闪烁现象；调光维持恒流源驱动，无过热现象互为备用，从而提高稳定性能；
(2)所述驱动控制模块28控制LED端电流恒定不变，端电压随负载变化；精确控制LED正向电流的脉冲频率与占空比，实现恒流驱动；间歇脉冲供电，延长了大功率LED额定寿命；
(3)所述ZigBee设备的源节点和目标节点之间进行正常通信，通常需要明确目标地址，但是建立绑定机制后，源节点无需知道目标地址，Z-Stack协议栈根据命令标示符在绑定表中自动查询到目标地址，然后将接收到的数据消息转发至绑定表中指定的目标设备，实现绑定端点之间的通信，如果应用支持子层APS的绑定表中查询到目标短地址不止一个，Z-Stack则向目标分组中所有短地址广播数据消息，实现分组群控；
(4)所述信息交换模块10用于实现授时信号输出，所述核心处理器8控制编码器25将接收到的数据进行编码，通过从静态存储器26的标准编码数据库进行比对查找，最终生成标准B码；最终生成的标准B码通过输出单元4传输到需要对时的设备终端。
本发明的工作原理：该基于ZigBee无线传感网络的智能灯控制系统，使用核心处理器模块负责整个智能照明系统的全自动组网、逻辑判断、智能分析、上位机通信等任务，无线射频模块负责无线传感网络的数据收发任务，传感器模块负责实时采集照明现场的光照度、移动目标、温度、状态等环境参数，分别转发至微处理器、上位机进行数据处理与实时显示，RS232口通信负责下位机无线网络与上位机的数据通信，整个装置结构简单，能够实现智能灯控制系统，使得整个装置的运行更加节能，使用寿命较长，费用低。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种基于ZigBee无线传感网络的智能灯控制系统，包括机盒(1)和ZigBee无线控制单元(2)，所述ZigBee无线控制单元(2)的输入端连接有脉冲恒流驱动源(3)，ZigBee无线控制单元(2)的输出端连接有输出单元(4)，且ZigBee无线控制单元(2)、脉冲恒流驱动源(3)和输出单元(4)均安装在机盒(1)的内部，其特征在于：所述脉冲恒流驱动源(3)包括温度检测器(5)和压流检测器(6)，所述温度检测器(5)和压流检测器(6)的输入端连接有接收天线(7)，温度检测器(5)和压流检测器(6)的输出端连接到ZigBee无线控制单元(2)的输入端；所述ZigBee无线控制单元(2)包括JTAG下载调试接口(14)和RS232串口通信模块(15)，所述RS232串口通信模块(15)的数据输入端连接有信息读取模块(9)，RS232串口通信模块(15)的输出端连接有无线信息交换模块(10)，无线信息交换模块(10)连接到输出单元(4)的输入端，所述ZigBee无线控制单元(2)还包括核心处理器(8)，所述核心处理器(8)连接有液晶驱动模块(11)、人机交互模块(12)和电源模块(13)。
2.根据权利要求1所述的一种基于ZigBee无线传感网络的智能灯控制系统，其特征在于：所述电源模块(13)的输入端连接有电池供电接口模块(16)，所述电池供电接口模块(16)的输出端供电方式选择电路(37)相连接，且供电方式选择电路(37)的输出端还与电源电压检测电路(38)和稳压电路(39)相连接。
3.根据权利要求1所述的一种基于ZigBee无线传感网络的智能灯控制系统，其特征在于：所述无线信息交换模块(10)包括无线收发器(17)，所述无线收发器(17)的输出端连接有线性无极调光模块(18)，所述线性无极调光模块(18)的输出端连接有电源按键器(19)。
4.根据权利要求1所述的一种基于ZigBee无线传感网络的智能灯控制系统，其特征在于：所述核心处理器(8)采用ARM11系列嵌入式处理器，且核心处理器(8)还连接有实际工作频率可达400MHZ的DDR2存储器(20)和交互式数据库(21)。
5.根据权利要求1所述的一种基于ZigBee无线传感网络的智能灯控制系统，其特征在于：所述信息读取模块(9)包括非接触式IC卡(22)，所述非接触式IC卡(22)的输出端连接有模数转换器(23)，所述模数转换器(23)的输出端连接有解码器(24)，所述解码器(24)的输出端连接到核心处理器(8)的数据输入端。
6.根据权利要求1所述的一种基于ZigBee无线传感网络的智能灯控制系统，其特征在于：所述输出单元(4)包括编码器(25)和静态存储器(26)，所述编码器(25)的输入端连接到数字信号处理器(36)的输出端，且输出单元(4)由多个串行输出端口组成，包括TTL电平输出端口、RS405输出端口和光纤接口。
7.根据权利要求1所述的一种基于ZigBee无线传感网络的智能灯控制系统，其特征在于：所述液晶驱动模块(11)包括鉴相器(27)和驱动控制模块(28)，所述鉴相器(27)和驱动控制模块(28)之间还连接有低通滤波器(29)，所述驱动控制模块(28)输出端连接有信号放大器(30)，所述信号放大器(30)的输出端反馈连接到鉴相器(27)的输入端。
8.根据权利要求1所述的一种基于ZigBee无线传感网络的智能灯控制系统置，其特征在于：所述人机交互模块(12)包括液晶触摸屏(31)和调光热键(32)，所述液晶触摸屏(31)和调光热键(32)的数据端连接有电平转换器(33)。
9.根据权利要求1所述的一种基于ZigBee无线传感网络的智能灯控制系统，其特征在于：所述输出单元(4)还包括光电隔离器(34)，所述光电隔离器(34)的输入端与ZigBee无线控制单元(2)相连接，所述光电隔离器(34)的输出端与继电器开关控制器(35)相连接。
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