CN115776752B - 一种基于ZigBee协议的控制电路、灯具及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及灯光照明技术领域，具体公开一种基于ZigBee协议的控制电路、灯具及控制方法，包括远程控制端、控制器和多个灯具，远程控制端与控制器电性连接，灯具与控制器电性连接，控制器包括主控制模块、ZigBee模块和主通讯模块，ZigBee模块和主通讯模块分别与主控制模块电性连接，ZigBee模块与远程控制端通讯连接；灯具包括次控制模块、次通讯模块和光源模块，光源模块和次通讯模块分别与次控制模块电性连接，多个灯具中的次通讯模块并联设置，至少一个次通讯模块与主通讯模块电性连接；本申请通过一个ZigBee模块实现多个灯具的远程控制，减轻远程控制端的负载，避免系统出现响应卡顿现象，降低灯具的制造成本。

Description

一种基于ZigBee协议的控制电路、灯具及控制方法

技术领域

本发明涉及灯光照明技术领域，特别涉及一种基于ZigBee协议的控制电路、灯具及控制方法。

背景技术

目前，市面上采用ZigBee系统无线控制的灯具，通常为一个ZigBee模块搭配一个灯具的形式，即在每个灯具上配置一个ZigBee模块形成一个ZigBee灯具，每个ZigBee灯具单独接受远程控制命令，从而实现远程控制端对ZigBee灯具进行无线控制。

这种方案虽然能实现ZigBee灯具的无线控制，但面临的问题是：一、远程控制端的负载能力有限，当远程控制端并联搭载几十台甚至上百台ZigBee灯具时，系统容易出现响应卡顿现象；二、ZigBee模块的费用较高，增加了灯具的制造成本。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足之处，本发明的目的在于提供一种基于ZigBee协议的控制电路，能够减轻远程控制端的负载，避免系统出现响应卡顿现象，稳定性好，且能够降低灯具的制造成本。

为了达到上述目的，本发明采取了以下技术方案：

本申请的技术方案提出了一种基于ZigBee协议的控制电路，其包括远程控制端、控制器和多个灯具，所述远程控制端与所述控制器电性连接，所述灯具与所述控制器电性连接，所述控制器包括主控制模块、ZigBee模块和主通讯模块，所述ZigBee模块和所述主通讯模块分别与所述主控制模块电性连接，且所述ZigBee模块与所述远程控制端通讯连接；所述灯具包括次控制模块、次通讯模块和光源模块，所述光源模块和所述次通讯模块分别与所述次控制模块电性连接，多个所述灯具中的次通讯模块并联设置，且至少一个所述次通讯模块与所述主通讯模块电性连接。

所述的基于ZigBee协议的控制电路中，所述远程控制端包括移动控制设备、云端服务器、路由器和ZigBee网关，所述移动控制设备、所述云端服务器、所述路由器和所述ZigBee网关依次通讯连接，且所述ZigBee网关与所述ZigBee模块通讯连接。

所述的基于ZigBee协议的控制电路中，所述主控制模块包括第一芯片U1，所述主通讯模块包括第二芯片U2，ZigBee模块包括第三芯片U3，所述第一芯片U1的引脚2和引脚3分别与所述第三芯片U3的引脚15和引脚16电性连接，所述第一芯片U1的引脚10与所述第三芯片U3的引脚5电性连接，所述第一芯片U1的引脚8和引脚20分别与所述第二芯片U2的引脚4和引脚3电性连接。

所述的基于ZigBee协议的控制电路中，所述次控制模块包括第四芯片U4，所述次通讯模块包括第五芯片U5，所述光源模块包括第六芯片U6，所述第四芯片U4的引脚2、引脚3和引脚5分别与所述第五芯片U5的引脚4、引脚3和引脚1电性连接，且所述第五芯片U5的引脚6和引脚7分别与所述第二芯片U2的引脚6和引脚7电性连接，所述第四芯片U4的引脚16与所述第六芯片U6的引脚6电性连接。

本申请的技术方案还提出了一种灯具，所述灯具采用如上所述的基于ZigBee协议的控制电路进行工作控制，所述灯具包括电器盒和灯体，所述灯体设置在所述电器盒上，所述电器盒内设置有控制板，所述次控制模块和所述次通讯模块分别设置在所述控制板上，所述灯体包括光源板，所述光源模块设置在所述光源板上。

所述的灯具中，所述灯体还包括连接筒、固定筒和灯筒，所述连接筒的一端与所述电器盒连接，所述光源板设置在所述连接筒的另一端，所述固定筒的一端与所述连接筒靠近所述光源板的一端连接，所述固定筒的另一端设置有透镜，所述灯筒与所述连接筒连接，且所述连接筒和所述固定筒位于所述灯筒中。

所述的灯具中，所述灯体与所述电器盒之间设置有调节机构，所述调节机构用于调整所述灯体的光照角度。

所述的灯具中，所述调节机构包括连接件、螺丝组件和调节件，所述连接件的一端通过螺丝组件与所述灯体转动连接，所述连接件的另一端与所述调节件的一端螺纹连接，所述调节件的另一端与所述电器盒连接。

本申请的技术方案还提出了一种基于ZigBee协议的控制方法，其用于实现如上所述的灯具的控制，其包括以下步骤：

S1、主控制模块控制ZigBee模块进行初始化；

S2、主控制模块判断ZigBee模块是否连接云端服务器；

S3、若判断结果为否，则对ZigBee模块进行配网连接云端服务器并返回上一步骤；

S4、若判断结果为是，则控制云端服务器向ZigBee模块下传的控制命令；

S5、主控制模块控制ZigBee模块将控制命令封装成RDM数据传输至主控制模块；

S6、主控制模块将接收到的RDM数据传输至主通讯模块；

S7、主控制模块控制主通讯模块将RDM数据传输至多个灯具中，使灯具发出相应的灯光效果。

所述的基于ZigBee协议的控制方法中，还包括以下步骤：

S61、主控制模块控制灯具中的次通讯模块接收RDM数据，并将RDM数据传输至灯具中的次控制模块；

S62、主控制模块控制次控制模块判断接收的RDM数据中是否有RDM数据帧；

S63、若判断结果为否，则控制次通讯模块重新接收RDM数据；

S64、若判断结果为是，则控制次控制模块根据接收的RDM数据驱动光源模块，使灯具发出相应的灯光效果。

本发明的有益效果：本申请通过控制器中的一个ZigBee模块连接远程控制端，利用控制器中的主通讯模块与多个灯具中的次通讯模块并联通信，实现一个控制器中的主控制模块控制多个灯具中的次控制模块，以使次控制模块控制光源模块发出相应的灯光效果，即实现了一个控制器对多个灯具进行级联控制，减轻远程控制端的负载，避免系统出现响应卡顿现象，大大提高了系统的稳定性；同时，由于ZigBee模块的价格比主通讯模块和次通讯模块的价格高，本申请节省了ZigBee模块使用数量，从而降低了灯具的制造成本。

附图说明

图1为本发明提供的基于ZigBee协议的控制电路的原理框图；

图2为本发明提供的主控制模块的电路原理图；

图3为本发明提供的通讯模块的电路原理图；

图4为本发明提供的ZigBee模块的电路原理图；

图5为本发明提供的次控制模块的电路原理图；

图6为本发明提供的次通讯模块的电路原理图；

图7为本发明提供的光源模块的电路原理图；

图8为本发明提供的灯具的立体图；

图9为本发明提供的灯具的爆炸图；

图10为本发明提供的基于ZigBee协议的控制方法的总逻辑流程图；

图11为本发明提供的基于ZigBee协议的控制方法的灯具运行逻辑流程图。

主要元件符号说明：1-远程控制端、11-移动控制设备、12-云端服务器、13-路由器、14-ZigBee网关、2-控制器、21-主控制模块、22-ZigBee模块、23-主通讯模块、3-灯具、31-次控制模块、32-次通讯模块、33-光源模块、310-电器盒、320-灯体、321-光源板、322-连接筒、323-固定筒、324-灯筒、325-透镜、330-调节机构、331-连接件、332-螺丝组件、333-调节件。

具体实施方式

本发明提供了一种基于ZigBee协议的控制电路、灯具及控制方法，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明作进一步详细说明。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“纵”、“横”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，不能理解为对本发明的限制；此外，术语“安装”、“连接”、“电性连接”等应做广义理解，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

请参阅图1，本实施例提供了一种基于ZigBee协议的控制电路，其包括远程控制端1、控制器2和多个灯具3，远程控制端1与控制器2电性连接，灯具3与控制器2电性连接，控制器2包括主控制模块21、ZigBee模块22和主通讯模块23，ZigBee模块22和主通讯模块23分别与主控制模块21电性连接，且ZigBee模块22与远程控制端1通讯连接；灯具3包括次控制模块31、次通讯模块32和光源模块33，光源模块33和次通讯模块32分别与次控制模块31电性连接，多个灯具3中的次通讯模块32并联设置，且至少一个次通讯模块32与主通讯模块23电性连接。

具体地，主通讯模块23和次通讯模块32均为RS485无线通讯模块，RS485无线通讯模块采用全数字无线加密的传输方式，其支持级联多个设备，可以实现一点对多点之间相互通信，即实现一个主通讯模块23与多个次通讯模块32之间相互通信，具有抗干扰能力强、传输距离长等优点。在实际应用过程中，通过控制器2中的一个ZigBee模块22连接远程控制端1，利用控制器2中的主通讯模块23与多个灯具3中的次通讯模块32并联通信，实现一个控制器2中的主控制模块21控制多个灯具3中的次控制模块31，以使次控制模块31控制光源模块33发出相应的灯光效果，即实现了一个控制器2对多个灯具3进行级联控制，减轻远程控制端1的负载，避免系统出现响应卡顿现象，大大提高了系统的稳定性；同时，由于ZigBee模块22的价格比主通讯模块23和次通讯模块32的价格高，本申请节省了ZigBee模块22使用数量，从而降低了灯具3的制造成本。

需要说明的是，多个灯具3通过有线形式与控制器2电性连接，多个灯具3可以同时接收到控制器2的控制信号，从而提高了各个灯具3响应的一致性。同时，传统的ZigBee灯具也可以接入本申请的电路中，减少重复开发工作量。此外，多配多式的ZigBee灯具也可以接入本申请的电路中，从而适应更多的使用场合。

在某些实施例中，远程控制端1包括移动控制设备11、云端服务器12、路由器13和ZigBee网关14，移动控制设备11、云端服务器12、路由器13和ZigBee网关14依次通讯连接，且ZigBee网关14与ZigBee模块22通讯连接。在本实施中，移动控制设备11可以为手机、平板、笔记本电脑等，通过移动控制设备11中的用户APP向云端服务器12发送控制请求；其中，云端服务器12用于处理用户APP的控制请求以及管理灯具3的工作状态数据，路由器13用于将ZigBee网关14接入互联网；ZigBee网关14用于将支持ZigBee协议的控制信号收集，并通过路由器13接入互联网，然后连接到云端服务器12。

在某些实施例中，如图2、图3和图4所示，主控制模块21包括第一芯片U1，主通讯模块23包括第二芯片U2，ZigBee模块22包括第三芯片U3，第一芯片U1的引脚2和引脚3分别与第三芯片U3的引脚15和引脚16电性连接，第一芯片U1的引脚10与第三芯片U3的引脚5电性连接，第一芯片U1的引脚8和引脚20分别与第二芯片U2的引脚4和引脚3电性连接。在本实施例中，第一芯片U1的型号为MS51FB9AE，MS51FB9AE高效能，可以连接丰富的功能模块及配置，应用灵活；第二芯片U2的型号为UN485E，芯片UN485E是一款5V 供电、半双工、低功耗，完全满足TIA/EIA-485 标准要求的RS-485 收发器，芯片UN485E具备失效安全、过温保护、限流保护、过压保护、控制端口热插拔输入等功能；第三芯片U3的型号为TYZS7，TYZS7是一款低功耗嵌入式ZigBee模组，其具有低功耗、支持硬件加密等优点。

在某些实施例中，如图5、图6和图7所示，次控制模块31包括第四芯片U4，次通讯模块32包括第五芯片U5，光源模块33包括第六芯片U6，第四芯片U4的引脚2、引脚3和引脚5分别与第五芯片U5的引脚4、引脚3和引脚1电性连接，且第五芯片U5的引脚6和引脚7分别与第二芯片U2的引脚6和引脚7电性连接，第四芯片U4的引脚16与第六芯片U6的引脚6电性连接。在本实施例中，第四芯片U4的型号为STM8S003F3p6，STM8S003F3p6具有性能好、坚固性强等优点；第五芯片U5的型号为MAX13085E，MAX13085E支持半双工通信，其强大的摆率控制功能有助于实现无差错数据传输；第六芯片U6的型号为MBI6658，MBI6658可以提供数字调光功能、错误数据回报及数据保护功能。

本实施例还提供了一种灯具，请参阅图8和图9，灯具采用如上所述的基于ZigBee协议的控制电路进行工作控制，灯具3包括电器盒310和灯体320，灯体320设置在电器盒310上，电器盒310内设置有控制板，次控制模块31和次通讯模块32分别设置在控制板上，灯体320包括光源板321，光源模块33设置在光源板321上。电器盒310和灯体320分开设置，以使控制板和光源板321间隔设置，避免光源板321产生的热量传输到控制板上，大大提高了控制板的使用寿命。

可选地，如图9所示，灯体320还包括连接筒322、固定筒323和灯筒324，连接筒322的一端与电器盒310连接，光源板321设置在连接筒322的另一端，固定筒323的一端与连接筒322靠近光源板321的一端连接，固定筒323的另一端设置有透镜325，灯筒324与连接筒322连接，且连接筒322和固定筒323位于灯筒324中。

在实际组装过程中，先将光源板321安装在连接筒322上，再通过固定筒323对灯具3进一步固定，再将透镜325安装至固定筒323上，最后利用灯筒324对对透镜325进行固定并对连接筒322和固定筒323进行覆盖，结构牢固，且装卸方便。

优选地，如图8和图9所示，灯体320与电器盒310之间设置有调节机构330，调节机构330用于调整灯体320的光照角度，以提高灯具3使用的便捷性。

举例地，如图9所示，调节机构330包括连接件331、螺丝组件332和调节件333，连接件331的一端通过螺丝组件332与灯体320转动连接，连接件331的另一端与调节件333的一端螺纹连接，调节件333的另一端与电器盒310连接。在实际使用过程中，可以通过连接件331、螺丝组件332和灯体320之间配合连接，使灯体320能够被上下摆动，从而调节灯体320的纵向光照角度；同时，还可以通过调节件333、连接件331和电器盒310之间配合连接，使灯体320能够被转动，从而调节灯体320的横向光照角度。

进一步优选地，如图8和图9所示，调节件333的外壁上环绕设置有刻度尺，在实际应用过程中，若需要旋转多个灯具3统一调整光照角度，可以通过刻度尺进行旋转调整，进一步提高了灯具3光照角度调节的便捷性。

本实施例还提供了一种基于ZigBee协议的灯具控制方法，其用于实现如上所述的灯具的控制，如图10所示，其包括以下步骤：

S1、主控制模块21控制ZigBee模块进行初始化；

S2、主控制模块21判断ZigBee模块22是否连接云端服务器12；

S3、若判断结果为否，则对ZigBee模块22进行配网连接云端服务器12并返回上一步骤；

S4、若判断结果为是，则控制云端服务器12向ZigBee模块22下传的控制命令；

S5、主控制模块21控制ZigBee模块22将控制命令封装成RDM数据传输至主控制模块21；

S6、主控制模块21将接收到的RDM数据传输至主通讯模块23；

S7、主控制模块21控制主通讯模块23将RDM数据传输至多个灯具3中，使灯具3发出相应的灯光效果。

举例而言，若设置了30 个灯具3，ZigBee模块22初始化之后，主控制模块21判断ZigBee模块22已连接云端服务器12，云端服务器12向ZigBee模块22下传的30 个灯具3的控制命令，ZigBee模块22将30 个灯具3的控制命令封装成RDM数据传输至主控制模块21，主控制模块21将接收到的RDM数据传输至主通讯模块23，主通讯模块23将RDM数据传输至30个灯具3中，使30个灯具3同时发出相应的灯光效果。

在某些实施例中，如图11所示，基于ZigBee协议的灯具3控制方法还包括以下步骤：

S61、主控制模块21控制灯具3中的次通讯模块32接收RDM数据，并将RDM数据传输至灯具3中的次控制模块31；

S62、主控制模块21控制次控制模块31判断接收的RDM数据中是否有RDM数据帧；

S63、若判断结果为否，则控制次通讯模块32重新接收RDM数据；

S64、若判断结果为是，则控制次控制模块31根据接收的RDM数据驱动光源模块33，使灯具3发出相应的灯光效果、例如定时闪烁、颜色变化等灯光效果。

即在实际运作过程中，远程控制端1通过互联网向控制器2发送远程的控制指令，从而使灯具3发出相应的灯光效果。

进一步地，基于ZigBee协议的灯具3控制方法还包括以下步骤：

S65、主控制模块21控制光源模块33将灯具3的工作数据反馈到次控制模块31；

S66、主控制模块21控制次控制模块31根据接收的灯具3的工作数据判断是否查询灯具3的工作状态；

S67、若判断结果为否，则返回重新判断；

S68、若判断结果为是，则控制次控制模块31将接收的灯具3的工作数据通过次通讯模块32反馈到主通讯模块23。

在本实施例中，在灯具3发出相应的灯光效果的同时，灯具3的相关工作状态也会实时反馈到控制器2的主控制模块21，由主控制模块21反馈至远程控制端1，以便于实时了解灯具3的工作状态。

综合上述，本申请通过控制器2中的一个ZigBee模块22连接远程控制端1，利用控制器2中的主通讯模块23与多个灯具3中的次通讯模块32并联通信，实现一个控制器2中的主控制模块21控制多个灯具3中的次控制模块31，以使次控制模块31控制光源模块33发出相应的灯光效果，即实现了一个控制器2对多个灯具3进行级联控制，减轻远程控制端1的负载，避免系统出现响应卡顿现象，大大提高了系统的稳定性；同时，由于ZigBee模块22的价格比主通讯模块23和次通讯模块32的价格高，本申请节省了ZigBee模块22使用数量，从而降低了灯具3的制造成本。

可以理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，而所有这些改变或替换都应属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种基于ZigBee协议的控制电路，包括远程控制端、控制器和多个灯具，所述远程控制端与所述控制器电性连接，所述灯具与所述控制器电性连接，其特征在于，所述控制器包括主控制模块、ZigBee模块和主通讯模块，所述ZigBee模块和所述主通讯模块分别与所述主控制模块电性连接，且所述ZigBee模块与所述远程控制端通讯连接；所述灯具包括次控制模块、次通讯模块和光源模块，所述光源模块和所述次通讯模块分别与所述次控制模块电性连接，多个所述灯具中的次通讯模块并联设置，且至少一个所述次通讯模块与所述主通讯模块电性连接；所述主控制模块包括第一芯片U1，所述主通讯模块包括第二芯片U2，ZigBee模块包括第三芯片U3，所述第一芯片U1的引脚2和引脚3分别与所述第三芯片U3的引脚15和引脚16电性连接，所述第一芯片U1的引脚10与所述第三芯片U3的引脚5电性连接，所述第一芯片U1的引脚8与所述第二芯片U2的引脚4电性连接，所述第一芯片U1的引脚20与所述第二芯片的引脚2和引脚3电性连接；所述次控制模块包括第四芯片U4，所述次通讯模块包括第五芯片U5，所述光源模块包括第六芯片U6，所述第四芯片U4的引脚2和引脚3分别与所述第五芯片U5的引脚4和引脚1电性连接，所述第四芯片U4的引脚5与所述第五芯片U5的引脚2和引脚3电性连接，且所述第五芯片U5的引脚6和引脚7分别与所述第二芯片U2的引脚6和引脚7电性连接，所述第四芯片U4的引脚16与所述第六芯片U6的引脚6电性连接；所述第一芯片U1的型号为MS51FB9AE，所述第二芯片U2的型号为UN485E，所述第三芯片U3的型号为TYZS7，所述第四芯片U4的型号为STM8S003F3p6，所述第五芯片U5的型号为MAX13085E，所述第六芯片U6的型号为MBI6658。

2.根据权利要求1所述的一种基于ZigBee协议的控制电路，其特征在于，所述远程控制端包括移动控制设备、云端服务器、路由器和ZigBee网关，所述移动控制设备、所述云端服务器、所述路由器和所述ZigBee网关依次通讯连接，且所述ZigBee网关与所述ZigBee模块通讯连接。

3.一种灯具，所述灯具采用如权利要求1或2所述的基于ZigBee协议的控制电路进行工作控制，其特征在于，所述灯具包括电器盒和灯体，所述灯体设置在所述电器盒上，所述电器盒内设置有控制板，所述次控制模块和所述次通讯模块分别设置在所述控制板上，所述灯体包括光源板，所述光源模块设置在所述光源板上。

4.根据权利要求3所述的一种灯具，其特征在于，所述灯体还包括连接筒、固定筒和灯筒，所述连接筒的一端与所述电器盒连接，所述光源板设置在所述连接筒的另一端，所述固定筒的一端与所述连接筒靠近所述光源板的一端连接，所述固定筒的另一端设置有透镜，所述灯筒与所述连接筒连接，且所述连接筒和所述固定筒位于所述灯筒中。

5.根据权利要求4所述的一种灯具，其特征在于，所述灯体与所述电器盒之间设置有调节机构，所述调节机构用于调整所述灯体的光照角度。

6.根据权利要求5所述的一种灯具，其特征在于，所述调节机构包括连接件、螺丝组件和调节件，所述连接件的一端通过螺丝组件与所述灯体转动连接，所述连接件的另一端与所述调节件的一端螺纹连接，所述调节件的另一端与所述电器盒连接。

7.一种基于ZigBee协议的控制方法，其用于实现权利要求3-6中任一项所述的灯具的控制，其特征在于，包括以下步骤：

S1、主控制模块控制ZigBee模块进行初始化；

S2、主控制模块判断ZigBee模块是否连接云端服务器；

S3、若判断结果为否，则对ZigBee模块进行配网连接云端服务器并返回上一步骤；

S4、若判断结果为是，则控制云端服务器向ZigBee模块下传的控制命令；S5、主控制模块控制ZigBee模块将控制命令封装成RDM数据传输至主控制模块，所述RDM数据为灯具的灯光颜色种类和/或灯光亮度值；

S6、主控制模块将接收到的RDM数据传输至主通讯模块；

S7、主控制模块控制主通讯模块将RDM数据传输至多个灯具中，使灯具发出相应的灯光效果。

8.根据权利要求7所述的一种基于ZigBee协议的控制方法，其特征在于，还包括以下步骤：

S61、主控制模块控制灯具中的次通讯模块接收RDM数据，并将RDM数据传输至灯具中的次控制模块；

S62、主控制模块控制次控制模块判断接收的RDM数据中是否有RDM数据帧；S63、若判断结果为否，则控制次通讯模块重新接收RDM数据；

S64、若判断结果为是，则控制次控制模块根据接收的RDM数据驱动光源模块，使灯具发出相应的灯光效果。