一种基于CC2530的照明用电供给系统设计

摘 要：针对目前高校教学楼楼层中照明输出无节制，智能化程度不高，本设计采用当前比较成熟的ZigBee无线通信技术，通过ZigBee自组网构建一种基于CC2530的无线照明用电供给系统。该控制系统操作简单，安装方便，智能高效，可多大程度解决楼层照明用电不合理问题。

关键词：ZigBee；用电供给；系统设计

绪论

随着加快“智慧城市”的建设，物联网正悄然影响着人们的生活。在这一背景下，校园建设也迎来了新的契机，许多院校纷纷推出了基于物联网的智慧校园建设方案。传统的教学楼照明系统都是基于人工控制的，这种方式存在能源浪费的问题，调查中发现，在教学楼层没有人或人很少的情况下，楼层的照明常处于开启状态，导致了大量的能源浪费。本设计探讨利用CC2530芯片，结合网络技术设计了一种照明用电供给系统，用于教学楼照明用电供给。该系统能通过远程控制教学楼楼层的照明用电供给，满足了智慧校园建设对于教学楼照明系统的需求。

1 设计方案

本系统将采用美国德州仪器TI公司CC2530 芯片为核心，以Z-Stack协议栈为基础，组建无线传感器网络。当系统启动时，光敏和人体红外传感器同时运作，将检测得到的光照强度和人员信息以电信号形式发送给终端采样节点；当终端采样节点接收到信号后，通过ZigBee 无线网络传输数据；协调器接受ZigBee网络中终端节点发送的数据，并利用串口发送给上位机进行处理。当需要控制教学楼层的照明用电供给时，利用串口发送对应的命令给协调器，并以广播的形式发送到ZigBee无线网络中；终端节点接受收到命令，立即执行相应命令。当传感器检测到信号时，终端采样节点可以立刻接收并进行判断，按照上文所述的途径，完成新的指令传输，通过ZigBee网络向协调器发送数据，协调器接收到数据后，通过串口传送上位机处理。通过设置采样节点的状态扫描间隔时间，达到节能的目的，同时也可以有效防止信号干扰。

2 硬件设计

本设计的硬件系统主要由基于ZigBee收发模块和控制模块两大部分组成。

CC2530支持IEEE 802.15.4标准、ZigBee RF4CE和能源的应用，快闪记忆体多达256个字节，CC2530集成了RF收发器与8051微处理器，具有8 kB的RAM 和32/64/128/256 KB闪存。电路主要有晶振、天线及阻抗匹配电路（收发信息的接发器），接口电路和旁路电容和去耦滤波电路等。CC2530具有接收数据灵敏度高和抗干扰性强，并且能以非常低的成本建立网络节点。

控制模块部分包括电气控制继电器、人体红外传感器和光敏传感器三部分构成。CC2530终端通过I/O口与控制模块部分连接。CC2530协调器通过串口与上位机连接。

3 软件设计

系统开发环境选择IAR，在Z-Stack协议栈基础上，进行软件程序编写。用Qt编写的上位机程序为Z-Stack提供了丰富的函数调用接口。该系统软件主要包括：终端程序，路由器程序，协调器程序。本系统网络拓扑结构采用星型网络，协调器通过广播方式向终端发送数据，终端通过单播方式想协调器发送数据。

协调器启动后，开始组建网络，等待终端或路由器接入，并为接入终端或路由器分配节点ID地址。协调器接收到上位机的命令，发送控制命令到节点，从而实现对终端的控制住，如图2是协调器工作的流程图。

协调器以下可以扩展到多级.只要保证在同一网络中就能实现相应控制，上位机通过协调器发送控制命令给路由器或终端节点，如果只发送命令给路由器，路由器就会执行相应命令，也可以通过路由器发送给终端节点，由终端节点执行相应命令。如图3是终端（路由器）工作流程图。

功能实现：上位机接收传感器相关信息。上位机通过协调器进入ZigBee网络，协调器会自动识别每一节点的ID 地址，协调器通过对终端节点发送命令进行实现控制；终端节点向协调发送传感器采集数据。终端节点可以控制继电器的断开、闭合来控制教学楼层的照明用电供给；采集传感器数据反映当前教学楼层状态。

4 结束语

本设计以CC2530为核心，利用ZigBee构建无线网络系统，通过分布在各个教学楼层的传感器，反映当前楼层的学生以及光照状态，用上位机控制教学楼各楼层的用电供给，节约能源，推进校园智能用电的步伐，具有一定的应用前景。

参考文献

[1]杨怀德.基于CC2530的校园智能照明系统设计[J].计算机时代，2016（6）.

[2]，项淑俊，黄小伟，等.基于CC2530的智能照明控制系统设计[J].科技视界，2016（17）.

[3]汤镇辉，张正明.基于CC2530的ZigBee无线路灯节能智能监控系统[J].微型机与应用，2011（19）.