远程无线智能灯光控制系统设计中ZigBee技术的应用

远程无线智能灯光控制系统设计中ZigBee技术的应用

黄沛盛

广东顶固集创家居股份有限公司广东中山528425

摘要：伴随着智能化技术的不断普及，要想满足人们节能环保的需求，就要建立更加贴合实际情况且操作便捷化程度高的节能型远程无线智能灯光系统。本文简要分析了智能灯光系统的分析，并且将ZigBee技术应用在远程无线智能灯光控制系统设计中，从硬件设计和软件设计两个方面阐释了具体应用流程，仅供参考。

关键词：无线；智能化灯光控制系统；ZigBee技术；设计

一、智能灯光系统分类

在对智能灯光系统进行分类的过程中，要从网络拓扑结构和有线/无线两个角度进行分析。

第一，差异化网络拓扑结构。主要分为总线网络连接型、星状网络连接型、环状网络连接型。1）总线网络连接型，需要借助媒体或者是电缆完成数据接入，数据端用户入网具有灵活性，但仅能完成一个端用户的数据发送。2）星状网络连接型，控制具有集中性，但是因为端用户之间通信需要借助中心站，若是可靠性不足就会对信息数据产生影响。3）环状网络连接型，减少了中心系统的依赖性，但是会存在单向操作的弊端[1]。

第二，有线型智能控制系统，主要包括双绞线、电力线以及光纤线等。无线型智能控制系统，红外线控制型和散射通信型是主要类型。

无论是何种技术类型，都无法对灯光的实际强度进行采集和闭环控制，因此，灯光强度会受到电源波动，甚至会出现不稳定的问题，基于此，本文结合ZigBee技术对远程无线智能灯光控制系统展开了详细的讨论。

二、远程无线智能灯光控制系统设计

在远程无线智能灯光系统控制结构中，系统主要是由终端设备、控制器以及以太网通信接口模块等共同组成的，不同模块发挥了不同的应用价值，具体结构示意图见图1：

图一：远程无线智能灯光控制系统整体示意图

整个系统的工作原理就是在满足用户实际需求的基础上，选定便捷化的处理方式对灯光智能控制系统进行控制命令的处理，有效将接收的指令进行集中译码，并且结合相应协议完成程序化开关处理和光强调解。整个工序要从传感模块工作开始，有效采集现场的环境光强，并且将其直接送入到系统控制器中，确保接收的命令能有效对环境光强数据予以执行。借助串口和PC终端就能完成通信，从而传输其他的指令，借助PC端完成以太网通信接口远端通信工作[2]。

（一）硬件系统

本文主要应用的是ZigBee技术建立无线通信体系，处理技术协议的芯片是集成化微控制器，结合系统整体结构可知，在设计中，要借助微控制器代替传统控制器，有效形成具有ZigBee技术优势的控制框架[3]。见图2：

图一：远程无线智能灯光控制系统应用ZigBee技术实现图

在ZigBee技术体系内，主要选取的是芯片，基于标准，利用RF接发器和增强型51内核结构，能实现编程闪存。并且，整体材料成本并不高，建立有效的网络节点，能生成差异化运行模式适应不同程度能耗的环境。结合相关内容，在实际应用过程中，要借助巴伦匹配电路完成阻抗匹配工作，尤其是在布线处理项目中，要对模拟信号和数字信号进行综合管控和处理，确保能在制作PCB的基础上，有效链接接地层，完成接地操作[4]。

（二）软件系统

在实际设计机制建立后，要结合系统的实际使用情况对软件予以设计，一般而言，一个开关对应两个到三个ZigBee系统节点，结合相关设计要点，第一个节点的光敏传感器要对环境光强数据进行集中采集，借助ZigBee无线传输的功能有效完成数据传送，此时，第一个节点要将采集到的光强数据传输到第二个和第三个节点。第二个机电要将光强数据直接显示在液晶显示板上，而第三个节点则要将相关光强数据借助串口传输到最终的PC设备上，合理性完善GUI处理效果。基于此，第二个节点就是整个体系的控制节点，第三个节点就是整个系统发送指令管理的节点，合理性远程调节光线的强弱或者是灯光的亮灭。值得一提的是，在第一个节点应用过程中，要结合接收的明亮改变传输波的占空比参数，从而完善最终的调节工作[5]。

在实现基本功能后，整个程序中，数据采集程序、数据处理程序、波形生成程序以及基于ZigBee数据收发程序要按照标准化流程完成相应处理工作，从而确保能在集成开发环境中实现相应操作。

首先，光强数据采集。要利用芯片，A/D转换器对光强数据予以转换处理，确保能将相关数据函数传送到ZigBee系统节点位置，从而完成数据采集的发送处理。

其次，要基于ZigBee协议完成接收程序的管控，在接触到具体事件后，既要调用相应的事件处理函数，确保发送过程能满足差异化处理机制，从而实现灯光控制和LCD显示指令，保证相应操作程序更加贴合实际要求[6]。

再次，要利用ZigBee系统节点和PC机之间建立串口通信，以保证远程监控工作顺利互联，借助串口对节点予以调控，完善实时监控的基本需求。需要注意的是，为了有效提升控制的便捷化程度，也能借助VB完成图形界面的编写。

最后，完成PWM波形程序管理，有效接收不同数据后执行具体操作，确保ZigBee模块能发挥实际作用。

结束语：

总而言之，在远程无线智能灯光控制系统设计工作中应用ZigBee技术，能进一步提升连续无线控制效果，为整体结构管理工作的全面优化奠定基础。

参考文献：

[1]蒋峰，李行，熊霆宇等.基于ZigBee技术的远程无线智能灯光控制系统的设计[J].现代电子技术，2017，40（2）：114-117.

[2]王浩.基于RT5350嵌入式平台的无线智能灯光控制系统设计[J].软件工程师，2015（10）：30-31.

[3]侯艳波.基于ARM和ZigBee技术智能家居系统的设计与实现[D].杭州电子科技大学，2013.

[4]袁佳，焦志曼，余建波等.基于GPRS和ZigBee的远程分布式灯光控制系统[J].计算机工程与设计，2015，36（1）：108-114.

[5]李浩.基于LabVIEW与ZigBee技术的智能家居系统设计与实现[D].江苏大学，2013.

[6]姜元.基于物联网的智能农田远程监控系统的设计[D].哈尔滨理工大学，2016.