基于zigBee網(wǎng)絡(luò)的路燈節(jié)能監(jiān)控系統(tǒng)

2 控制器節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)
控制器節(jié)點(diǎn)是組成網(wǎng)絡(luò)的基本，是網(wǎng)絡(luò)通訊的載體，是系統(tǒng)中的關(guān)鍵。其主要功能是實(shí)現(xiàn)信息的采集、無(wú)線通訊以及系統(tǒng)的控制。主要包括軟件設(shè)計(jì)和硬件設(shè)計(jì)。
2．1 控制器節(jié)點(diǎn)硬件設(shè)計(jì)
該節(jié)點(diǎn)以CC2430為主要的硬件平臺(tái)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。CC2430是Chipcon公司推出的用來(lái)實(shí)現(xiàn)嵌入式ZigBee應(yīng)用的片上系統(tǒng)。在整個(gè)芯片上集成了模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器、定時(shí)器和AES協(xié)同處理器等其他外設(shè)。支持2．4 GHz，IEEE 802．15．4／ZigBee協(xié)議。
路燈控制器主要由電壓電流采集模塊、功率調(diào)節(jié)模塊、無(wú)線通訊模塊和CC2430組成。其中電流電壓采集模塊是通過(guò)相應(yīng)的采集電路將信號(hào)調(diào)理到0～5 V之間的信號(hào)，利用CC2430中的ADC模塊來(lái)進(jìn)行采樣，從而獲得路燈當(dāng)前的電流和電壓的信息；功率調(diào)節(jié)模塊是由IR2159電子整流器組成的，利用CC2430中的定時(shí)器來(lái)輸出占空比不同的脈沖，調(diào)節(jié)DIM引腳上的電壓，從而調(diào)節(jié)路燈的照明亮度。最終實(shí)現(xiàn)對(duì)路燈的監(jiān)控。圖2為CC2430的原理圖。

AIN0為電壓采集通道，AIN1為電流采集通道。SD，F(xiàn)MIN，DMIN分別對(duì)應(yīng)IR2159電子整流器的三個(gè)控制引腳。其中SD為控制電子整流器的開(kāi)關(guān)，F(xiàn)MIN為當(dāng)前電子整流器的開(kāi)關(guān)狀態(tài)，DMIN為IR2159的模擬調(diào)光接口，來(lái)控制光線輸出的亮度。
2．2 軟件設(shè)計(jì)
在控制節(jié)點(diǎn)之間，利用ZigBee通訊組成自組織的Mesh網(wǎng)絡(luò)。該設(shè)計(jì)采用TI公司發(fā)布ZigBee的協(xié)議棧，來(lái)簡(jiǎn)化系統(tǒng)的軟件部分設(shè)計(jì)，其中程序的主要組成包括協(xié)議棧的配置以及驅(qū)動(dòng)函數(shù)的編寫(xiě)。
軟件部分是在IAR環(huán)境中OSAL操作系統(tǒng)上編程。首先在用戶應(yīng)用層中初始化相關(guān)節(jié)點(diǎn)信息的配置以及相關(guān)事件處理的函數(shù)；然后在系統(tǒng)中添加任務(wù)。
在節(jié)點(diǎn)的配置過(guò)程中，首先確定應(yīng)用中的設(shè)備類(lèi)型，并為每個(gè)設(shè)備分配一個(gè)設(shè)備ID。然后確定設(shè)備間通訊的命令以及和每個(gè)設(shè)備的對(duì)應(yīng)關(guān)系。創(chuàng)建簡(jiǎn)單設(shè)備描述符結(jié)構(gòu)，最后編寫(xiě)相關(guān)的應(yīng)用程序，確定綁定方案，使設(shè)備能夠正確的交換數(shù)據(jù)包。
在系統(tǒng)中終端為監(jiān)控設(shè)備，應(yīng)該配置為路由節(jié)點(diǎn)。從而實(shí)現(xiàn)Mesh網(wǎng)絡(luò)的組建。
終端設(shè)備包含兩個(gè)命令，它們分別是：輸入當(dāng)前路燈狀態(tài)，主要是用來(lái)反饋當(dāng)前路燈的電壓值和電流值，從而得到路燈的實(shí)時(shí)狀況；另外一個(gè)是，關(guān)于上位機(jī)對(duì)下位機(jī)的輸出控制指令來(lái)控制路燈的亮度以及開(kāi)關(guān)。最終可以直接利用命令來(lái)控制各個(gè)功能的實(shí)現(xiàn)，從而保證了數(shù)據(jù)的安全性和通訊的可靠性，同時(shí)提高系統(tǒng)的通訊效率。
ZigBee中使用設(shè)備描述符數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來(lái)描述它們自己，包括在這些描述中的實(shí)際數(shù)據(jù)被定義在個(gè)人的設(shè)備描述符。
根據(jù)不同的命令實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的程序，在系統(tǒng)中主要包括對(duì)應(yīng)NOW_STATE_CMD_ID命令的A／D采樣程序，得到路燈當(dāng)前的電流以及電壓情況；以及LIGHT_CMD_ID命令的執(zhí)行函數(shù)通過(guò)命令信息的數(shù)值調(diào)節(jié)IR2159的模擬信號(hào)輸入值，最終調(diào)節(jié)路燈的亮度。