基于zigbee的智能灯控系统设计

曾西通

摘要：针对现有教室照明系统存在的能源浪费及灯光明暗不合理现象，本文提出了一种基于zigbee技术的智能灯控系统。该系统通过zigbee无线通信技术实现校园教室灯光的实时控制和总体远程控制，从而达到高效，快捷，自动化，方便化的功能。经测试该系统能很好的改变教室电能浪费的情况，从而实现良好地节能管理，且具有很大的市场潜力。

关键词：智能灯控教室 物联网 zigbee技术

中图分类号：TM923.3；TN926.23 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2016）06-0010-01

传统有线连接的教室照明灯系统建设花费高、成本巨大、线路复杂、不易扩充或则移动，在起初建设设计之后就不易更改，且无智能化。于是为了改善这一传统，该系统运用的主要技术是zigbee技术，它是一种新型的无线网络技术，可以解决在一定物联网范围内不同节点的数据传输。而且本系统还运用了热释红外线传感器和光敏电阻参与组合，使得该系统能够对周围环境信息采集，实现智能化控制，人进入教室灯能自动亮起，而且也能根据教室人数和周围光照强度来开启相应数量的灯。下文中我们将深入研究如何运用zigbee技术实现灯光控制。

1 系统关键技术

1.1 zigebee简介

Zi1gbee是建立在IEEE802.15.4标准至上，之后成立了zigbee联盟，经过Zigbee联盟对IEEE802.15.4的改进。数据传输速率低，功耗低，成本低，网络容量大，时延短，安全，工作频段灵活，传输可靠。

1.2 红外热释电传感器的工作原理

红外热释电传感器的工作原理是利用热释电效应，，当有红外线直接照射或则间歇式照射，其表面温度就会上升，引起自发极化电荷，这样就导致在上下极之间产生电压。红外热释电传感器具有反应速度快、准确的高、灵敏度高、测量范围广、使用方便的特点。

1.3 光敏传感器的工作原理

光敏传感器是运用光敏原件把光信号转换为电信号的一种传感器。当电流通过一个电阻时，电阻两端的电压被转换成可被采集器的数模转换器接收的0～5V电压，然后采集以适当的形式把结果保存下来。简言之，光敏传感器就是利用光敏电阻受光线强度影响而阻值发生变化的原理向开发板发送光线强度的模拟信号。

2 系统功能实现

2.1 控制的总体思路

本装置使用的CC2530芯片作为控制器，分为终端和协调器两个部分，终端部分装有红外热释电传感器和光敏传感器，分别对进入教室人数和室内光照强度的采集并发送至协调器，协调器通过已经录入的代码设定对数据信号进行分析，进而对教室灯光进行控制。整个过程为终端收到信息，然后传输到协调器，再由协调器去控制教室内部灯控，同时反馈到上位机。

2.2 控制的方案分析

本装置能够对周围信息进行自动的采集和分析，本装置设置两个控制方式：

（1）自动化控制：当教室空无一人时，灯处于关闭状态。当有人进入教室，传感器（终端）把信息发送到协调器，协调器对信息处理后再满足条件之后，对终端进行控制，灯光的亮度和开启的盏数取决于周围环境的灯光强度和人数。

（2）PC控制：通过PC端（上位机）运用串口透传无线传输，协调器把当前各终端的信息反馈到上位机，通过软件能够了解每间教室的照明情况，同时可通过软件发送命令给协调器以控制灯光的强度和数量。

2.3 无线网络化的实现

本装置采用zigebee协议栈组网的方式实现网络的建立与节点的加入。利用组播组网的发送方式来进行信息的发送，当人体红外传感器感应到人来时，把信息反馈到所在的终端节点，然后终端把信息发送到协调器，协调器对信息进行处理，并把操作指令发送到LED终端上。再次过程中，协调器把最终信息发送到PC上，使用者可以随时查看电灯信息，并且可通过上位机对每间教室进行控制。

3 系统硬件程序设计

3.1 教室人数的采集

在此系统中，当有人进入教室，红外热释电传感器感应范围模块输出高电平，传感器只需读取与之相连的IO口电平，来判断当前的状态，最后发送给协调器，协调器对每次的输出进行记录。该系统在前、后门各放置两个节点，当有人依次触发一、二节点时判定为有人进入，但当只有触发第一个节点时，则判定为无人进入；当有人先触发第二节点再触发第一节点则判定有人离开。

3.2 教室光照强度采集

当光线的强度发生变化时，光敏传感器产生电压差，协调器通过IO口的电平的变化来记录信息，然后将信息发送到协调器，协调器通过传送的信息来对当前情况做出判断，对终端发出相关指令。

4 系统测试及总结

本文进行了基于Zigbee技术的灯控系统讨论与研究。介绍了运用CC2530开发板的智能教室灯光的控制系统，利用zigbee技术实现了无线传输信号，降低了成本，方便，快捷。通过对本系统的测试，该系统完全能够自动化的根据教室里面的人数来对电灯进行控制，而且通过PC端可以远程进行教室使用情况进行了解，也可远程控制灯，大大减少了工作量和人力资源。该系统后期作为智能化管理这一块，可运用到很多地方，也可增加许多辅助功能，比如，监控，报警，周围空气质量等。

参考文献

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