基于ZigBee网络的无线智能照明系统设计

　　目前市场上有多种智能家居情景照明的解决方案，其中利用ZigBee技术组网配合MCU控制的方案因其成本低、功耗低和易于实现等优点得到广泛应用。本文提出了一种利用ZigBee技术组建无线网络配合ARM9内核MCU，利用TCP/IP协议进行通信，可以对家居中每一盏LED灯进行控制，实现亮度控制与情景转换的智能控制系统。

　　1 无线ZigBee网络

　　ZigBee是一种新兴的短距离、低速率无线网络技术，它是一种介于无线标记技术和蓝牙技术之间的技术方案，主要用于近距离无线连接，具有自己的无线电标准，在数千个微小的传感器之间互相协调实现通信。这些传感器只需要很少的能量，以接力的方式通过无线电波将数据从一个传感器传到另一个传感器，因此其通信效率非常高[1-2]。

　　ZigBee采用自组网方式实现组网，这种架构被称为无线基础构架的无线局域网，而且对网络内部的设备数量不加限制，并可随时建立无线通信链路。协调器一直处于*状态，新添加的RFD会被及时发现[3]。

　　2 系统规划

　　整体组网采用树状簇型结构，即以每个房间为1个单元，房间内的每盏灯作为一个终端设备，每个房间设置1个路由器用以与协调器通信并向房间内每一个终端设备转发数据[4]。整体结构布局及组网方式如图1所示。

　　在功能设定方面，由于不同的房间所具有的职能不同，所以对每一个房间的终端设备所具有的功能进行分别设置。总体上，要求房间内所有的终端设备可以对LED进行开关控制及亮度调节。

　　为了方便和快速进行调节，在遥控面板上还加入了情景和亮度设定，其中亮度设定为昏暗程度、明亮程度和超明亮程度。情景模式可以设置多种颜色模式。还可以具有以下功能：

　　(1)智能调光：开灯时，灯光亮度由暗逐渐变亮;关灯时灯光亮度逐渐由明变暗。有利于保护视力及延长灯泡寿命。

　　(2)延时功能：当按下延时按键后，所有灯光将在一定时间后全部关闭。

　　(3)全开全关：实现一键控制全部灯光的开关功能。

　　3 工作流程

　　系统的总体软件流程图如图2所示。该流程图从电路的整体功能上概括地说明了整套系统所能实现的功能，即通过发送模块发送指令，接收模块收到指令以后对其进行解码，从而控制LED等的情景变化和亮度变化。

　　4 功能实现

　　4.1 上电启动

　　系统上电后，首先进行一系列初始化功能，包括对液晶显示屏、按键、CC2480模块、定时器及UART接口进行初始化。初始化完成后，系统会启动组建网络的功能。对于协调器，首先会发送StartZBNwk(COORDINATOR，NWKpanID)函数向CC2480中写入指令以启动ZigBee协议栈。其中，COORDINATOR是器件类型，表示此器件作为协调器使用;NWKpanID是此网络的网络ID。路由器进行同样的操作，不同的是函数中设备类型参数为ROUTER[5]。