一种应用于无线照明系统中的智能网关的制作方法

本实用新型涉及射频技术领域，尤其涉及一种应用于无线照明系统中的智能网关。

背景技术：

近年来，人们对生活智能化、高品质化的需求日益强烈，对照明的要求也不断提高。传统照明系统布线繁琐、管理扩展性差、照明效果单一，为了避免布线施工等一系列难题，智能照明系统应运而生。它主要采用了2.4G射频技术控制，其中包括蓝牙、WiFi和Zigbee三种无线通信技术。现有的基于蓝牙的无线控制照明方案，连接方式简单，通信速率为1Mbit/s，传输距离十分有限，一般为0.1～10m，且由于蓝牙通信的单一连接性，这类系统可连接设备的数量十分少，不利于系统扩展。而基于WiFi的灯光控制系统，虽然通信速率有11Mbit/s，电波覆盖可控范围达到了100m，但其设计繁琐、功耗非常高，导致不能应用在诸多要求低能耗的无线照明场景。同时，WiFi的组网能力低，扩展空间也受到了限制，不适用于类似智能楼宇的多设备大规模无线照明控制。这已成为急需解决的问题。

技术实现要素：

本实用新型提出了一种应用于无线照明系统中的智能网关，该智能网关作为系统的核心，负责接收安卓APP端发来的调光调色控制数据，并转发至分布式的灯光节点。该智能网关实现了对灯光的任意亮度和1600万真色彩无线控制，适用于各种情景照明，方便快捷且节能环保。

本实用新型所采用的技术方案如下：

一种应用于无线照明系统中的智能网关，该智能网关包括智能网关由电源单元、控制单元、以太网单元、无线传输处理单元组成，其特征在于：

所述控制单元采用STC15系列单片机芯片，所述控制单元通过UART接口与无线传输处理单元连接，所述控制单元还与以太网单元连接；

所述无线传输处理单元采用CC2530作为主芯片，所述CC2530芯片的外围电路主要包括外部时钟源、上电复位电路、IO控制PWM输出、射频发送和接收部分，其中所述无线传输处理单元中还采用了RFX2401芯片来加大发射功率；

所述以太网单元采用DM9000网络芯片，该以太网单元通过有线方式与控制单元连接，所述以太网单元将网络数据发送给控制单元解析处理后，所述控制单元通过UART接口发送给无线传输处理单元。

优选地，所述电源单元采用开关电源芯片FT838D。

本实用新型的技术方案所能获得的有益效果包括：本系统采用的Zigbee无线技术是一种低复杂度、低功耗、低成本的无线传感器网络技术，通信速率虽只有250kbit/s，但在这种低功耗模式下已经能满足无线照明控制。更重要的是，Zigbee无线技术组网能力强、网络容量大，单个Zigbee闸道器可以连接65000多个设备，这些设备组成一个无线数传网络平台，每个Zigbee网络数传模块在网络范围内可以相互通信，每个网络节点间的距离可以从标准的75m无限扩展，灯光可控范围能覆盖到周围几百甚至上千米，且通信时延短，数据传输采用AES－128加密算法、碰撞避免策略，通信安全可靠。另外，Zigbee模块的成本也比蓝牙和WiFi低，并且Zigbee协议是免专利费的。以上这些Zigbee技术的独特优势都十分符合高效节能环保的特点。同时，相比于其他的Zigbee照明系统，本文所设计的方案对灯光单节点无线覆盖能力、照明效率和使用寿命都做出了改进，且实现了灯光亮度和色彩的无线调控。

附图说明

图1为该应用于无线照明系统中的智能网关的组成结构图；

图2为以太网单元的电路示意图；

图3为无线传输处理单元的电路示意图；

图4为电源单元的电路示意图。

具体实施方式

为了更好的说明本实用新型，现结合具体实施例以及说明书附图对技术方案作进一步的说明。虽然实施例中记载了这些具体的实施方式，然其并非用以限定本实用新型，任何所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本实用新型的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，故本实用新型的保护范围当视权利要求书所界定者为准。

图1为该应用于无线照明系统中的智能网关的组成结构图。智能网关由电源单元、控制单元、以太网单元、无线传输处理单元组成。智能网关的通过网线连接到路由器LAN口，同时LED灯节点与智能网关间使用CC2530芯片进行Zigbee双向无线通信。在智能照明控制系统中，智能网关是系统控制的中心，无线节点的稳定运行是整个系统可靠的保证。照明系统的智能网关和LED灯节点内部都集成了CC2530模块，因为该芯片同时具有Zigbee无线射频、内存和微控制器，十分适用于无线照明系统。

图2为以太网单元的电路示意图。智能网关的以太网单元采用基于DM9000网络芯片的有线接入方式实现。DM9000是一款快速以太网MAC控制器，成本较低，且集成有10/100M自适应的PHY芯片和4KDWORD值的SRAM。DM9000将网络数据交给单片机MCU解析处理后，再通过串口发送给Zigbee无线协调器。同时，Zigbee无线协调器将节点的信息反馈给MCU处理器，最终通过路由器发回到手机APP端显示当前的状态。

图3为无线传输处理单元的电路示意图。无线传输处理单元采用CC2530芯片，CC2530的外围电路主要包括外部时钟源、上电复位电路、IO控制PWM输出、射频发送和接收部分。其中硬件采用了RFX2401芯片加大发射功率作为改进，对比普通的Zigbee照明系统而言，提升了无线覆盖范围，实现了更远距离的照明控制。而智能网关的CC2530作为Zigbee协调器，经由P1_0，P1_2，P1_3，P0_6输出4路PWM调制信号，分别控制WRGB四种颜色的灯珠，其中W为一组5颗白色的LED灯珠，RGB分别为红、绿、蓝色各2颗为一组的LED灯珠，总共11颗灯珠在PWM的驱动下进行三原色混色，从而呈现灯光的1600万真色彩变化。

图4为电源单元的电路示意图。稳定的电源不仅是系统稳定工作的保证，更是产品安全和质量可靠的基础。电源单元采用了工作效率高、功耗低的开关电源芯片FT838D。

本实用新型的保护范围并不限于上述的实施例，显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变形而不脱离本发明的范围和精神。倘若这些改动和变形属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围内，则本实用新型的意图也包含这些改动和变形在内。