一种基于ZigBee无线网络的智能照明系统的制作方法

本实用新型涉及照明技术领域，特别涉及一种基于zigbee无线网络的智能照明系统。

背景技术：

传统照明设备的机械式开关控制方式，制约了现代快节奏的生活方式，也制约了互联网时代的智能家居的发展。随着科技的发展和人民生活水平的提高，人们对照明系统提出了更高的要求，除了能够精准的实现开关、还要能够实现照明网络的灵活配置、场景的切换、照明网络的局部控制和集中控制。一个简单灵活的智能照明控制系统，不仅能够提升家居环境的质量，也减低了管理及成本。而目前广泛使用的是传统的dali布线方式，存在成本高，改动线路不便等缺点。并且网络最不稳定，因为网络中的设备都只能通过中央协调器通讯，一旦中央协调器出现问题，整个网络就会崩溃，所以需要采用新型的无线网络控制。

技术实现要素：

为了克服现有技术的上述缺陷，本实用新型提供一种基于zigbee无线网络的智能照明系统，该系统能够克服dali布线繁琐，单独使用wifi通信成本较高且模块体积较大的问题。

本实用新型解决现有技术中的问题所采用的技术方案为：一种基于zigbee无线网络的智能照明系统，包括若干房间和总控制器，所述每个房间为一个单元，每个单元内设有一个单元控制器、一个或多个用户控制器、一个或多个节点，所述每个单元的网络是树形于网络结构相结合的拓扑结构，所述总控制器网络连接单元控制器，所述单元控制器网络连接有用户控制器，所述用户控制器网络连接单元内的一个或多个节点。

每个单元的单元控制器能实现对房间内所有灯进行开启和关闭以及场景切换等控制功能。

作为本实用新型的优选方案，所述总控制器由cc2431模块、arm模块、键盘输入模块、触摸屏模块组成。

作为本实用新型的优选方案，所述总控制器可以实时显示和控制每个单元的照明情况。

作为本实用新型的优选方案，所述节点由cc2431模块与led模块组成。

作为本实用新型的优选方案，所述用户控制器由cc2531模块、键盘输入模块、测光模块和显示模块组成，每个单元内的用户控制器能实时收集终端节点的亮度信息和位置信息，结合用户设置的场景模式，通过特定算法对每个终端节点发送不同的pwm控制信号以实现房间内不同区域不同场景的功能。

与现有技术相比，本实用新型具有以下技术效果：

本实用新型通过设置单元控制器、用户控制器、节点和总控制器，并且每个单元的网络是树形于网络结构相结合的拓扑结构，该智能照明系统能够克服dali布线繁琐，单独使用wifi通信成本较高且模块体积较大的问题。

附图说明

图1是本实用新型一种基于zigbee无线网络的智能照明系统的结构示意图；

图2是本实用新型一种基于zigbee无线网络的智能照明系统中cc2431模块的应用电路图；

图3是本实用新型一种基于zigbee无线网络的智能照明系统中cc2531模块的功能框架图；

图4是本实用新型一种基于zigbee无线网络的智能照明系统中cc2431模块的功能框架图；

图5是本实用新型一种基于zigbee无线网络的智能照明系统中cc2431模块的无线定位引擎操作流程图；

图6是本实用新型一种基于zigbee无线网络的智能照明系统中节点与用户控制器和单元控制器通信流程图；

图7是本实用新型一种基于zigbee无线网络的智能照明系统中节点加入网络流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本实用新型，但并不构成对本实用新型的限定。此外，下面所描述的本实用新型实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

一种基于zigbee无线网络的智能照明系统，包括若干房间和总控制器，所述每个房间为一个单元，每个单元内设有一个单元控制器、一个或多个用户控制器、一个或多个节点，所述每个单元的网络是树形于网络结构相结合的拓扑结构，所述总控制器网络连接单元控制器，所述单元控制器网络连接有用户控制器，所述用户控制器网络连接单元内的一个或多个节点。

每个单元的单元控制器能实现对房间内所有灯进行开启和关闭以及场景切换等控制功能作为本实用新型的优选方案，所述总控制器由cc2431模块、arm模块、键盘输入模块、触摸屏模块组成。

作为本实用新型的优选方案，所述总控制器可以实时显示和控制每个单元的照明情况。

作为本实用新型的优选方案，所述节点由cc2431模块与led模块组成。

作为本实用新型的优选方案，所述用户控制器由cc2531模块、键盘输入模块、测光模块和显示模块组成，每个单元内的用户控制器能实时收集终端节点的亮度信息和位置信息，结合用户设置的场景模式，通过特定算法对每个终端节点发送不同的pwm控制信号以实现房间内不同区域不同场景的功能。

实施例

硬件系统由总控制器、单元控制器、用户控制器和一个或多个节点4个部分组成。

所述节点由cc2431模块与led模块组成，主要是接受用户控制器发来的灯光亮度调节信息，其中cc2431的应用电路图如图2所示。

用户控制器由cc2531模块、键盘输入模块、测光模块和显示模块组成，主要功能是利用本身的定位引擎计算出一个或多个节点相对自身的位置，加上用户设定照度值，结合特定算法计算出发个每个节点的信号，其功能框图如图3。

总控制器由cc2431模块、arm模块、键盘输入模块、触摸屏模块组成，组要是显示和控制各个单元的照度情况，其功能框架图如图4。

软件设计基于ti公司推出的cc2431,芯片配套的z-stack协议栈简化版和iar集成开发环境。针对zigbee在家庭网络方面的应用，zigbeealliance制定专门的应用框架，即zigbeehomeautomationpublicapplicationprofile.所谓profile是对逻辑设备即其接口的描述集合，针对某个特定应用和准则。其目的是让不同厂家按照一个profile设计的产品之间可以互相操作、互相交换。zigbeehomeautomationpublicapplication。

profile规定了智能家居中照明设备、采暖通风空调设备、自动窗帘和报警装置的设计规范。本文的无线智能照明系统就是在这个profile上实现的。

cc2431无线定位引擎基于rssi技术,定位系统由参考节点和盲节点组成。参考节点是一个位于已知位置的静态节点,这个节点知道自己的位置并可以将其位置通过发送数据包通知其他节点。盲节点从参考节点处接收数据包信号,获得参考节点位置坐标及相应的rssi值并将其送入定位引擎,然后可以读出由定位引擎计算得到的自身位置。由参考节点发送给盲节点的数据包至少包含参考节点的坐标参数水平位置x和竖直位置y，而rssi值可由接收节点计算获得。cc2431用一个定位引擎，定位引擎运行时需要输入3～8个参考坐标，调用定位函数就可以计算出其他节点距离次节点的距离，下面给出一个定位函数和定位引擎操作流程图5：

单元控制器扮演路由器或协调器的角色，主要是传递总控器的信息或组建网络。网络协调器具有建立一个网络、维护邻居的设备表、对逻辑网络地址进行分配、允许设备mac层/应用层的链接或断开网络的功能。其软件流程图如图6。

网络协调器作为中心控制平台，其任务是首先建立新的网络，完成组建网络的工作，接收各网络节点发送的数据，对数据进行处理，并发送相应的控制信号。在网络协调器中，先初始化硬件，再初始化协议栈，用于建立新网络，其网络新建的程序段如下所示：

void

main(void){

hallnit()；

evbinit()；//cc2431初始化

apllnit()；//初始化协议栈模块

aplformnetwork()；//建立网络

while(apsbusy()){apsfsm()；)//等待

网络建立成功

while(1){

fapsfsm()；//运行协议栈

}

}

普通终端设备作为无限局域网的节点，与用户控制和单元控制器互相传递信息和接受其命令，其软件流程图如图6：

当一个网络建立成功后，便要考虑路由节点和一个或多个节点如何加入到网络中去。路由节点和一个或多个节点通过调用apljoinnetwork()函数加入到协调器建立的网络中。路由节点和一个或多个节点扫描信道找到协调器并申请加入网络获取协调器的地址的同时将自己的地址发送给协调器。网络加入成功后一个或多个节点则进入休眠状态，直到有命令或数据发送时才被唤醒。网络加入程序如图7：

下面给出一个或多个节点加入网络的主程

序：

栈。

最后应说明的是：以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。