【正文】 要完成這一功能則是由系統(tǒng)中布置的大量傳感器模塊來完成的，當(dāng)傳感節(jié)點收集到這些信息后通過RF無線射頻模塊發(fā)送到系統(tǒng)中的協(xié)調(diào)器網(wǎng)關(guān)節(jié)點，而系統(tǒng)中的MCU微處理器則需要對收集過來的數(shù)據(jù)進行處理、依據(jù)內(nèi)置條件進行邏輯分析和智能判斷，然后根據(jù)結(jié)論來實現(xiàn)LED燈具的PWM線性無極智能調(diào)光、智能調(diào)色溫、分組群控、情景模式等復(fù)雜功能。在本課題的設(shè)計過程中，考慮到智能家居照明系統(tǒng)的低功耗、響應(yīng)快等特點,在本系統(tǒng)中的協(xié)調(diào)器、路由器和各個終端節(jié)點的RF芯片都采用TI公司的CC2530F256芯片。 無線射頻技術(shù)在閱讀器和射頻卡之間進行非接觸雙向數(shù)據(jù)傳輸，以達到目標(biāo)識別和數(shù)據(jù)交換的目的。無線射頻是20世紀90年代興起的一種非接觸式的自動識別技術(shù)。 圖 47 JTAG 接口原理圖6) 復(fù)位電路 系統(tǒng)在啟動運行時都需要復(fù)位，復(fù)位使MCU和系統(tǒng)中的其他部件都處于一個確定的工作狀態(tài)，并從這個狀態(tài)開始工作。利用該項技術(shù)可以改變其設(shè)計流程，簡化元器件，從而提高工作效率，加快工程進度。圖 4６ 串口模塊原理圖5) 調(diào)試接口電路 調(diào)試接口是單片機系統(tǒng)中常用接口，調(diào)試接口也有很多很多，在本系統(tǒng)中調(diào)試接口采用JTAG，JTAG(Joint Test Action Group，聯(lián)合測試行動小組)是一種適合于國際性的標(biāo)準協(xié)議測試，主要用于芯片內(nèi)部的測試。在本系統(tǒng)中PC與接入點采用的就是串口通信。圖 45是系統(tǒng)的按鍵復(fù)位電路。在該系統(tǒng)中溫度采集使用 ds18b20傳感芯片，具體電路如圖44所示。MSP430F2619微控制器芯片的時鐘系統(tǒng)方框圖如圖43所示。MSP430 F2619芯片的時鐘系統(tǒng)具有4種時鐘信號源：內(nèi)部數(shù)控振蕩器（DCO）內(nèi)部低功耗振蕩器（VLO）低頻振蕩器（LFXT1）高頻振蕩器（XT2）。1MSP430F2619芯片管腳排列圖和功能方框圖分別如圖41和圖42所示。上述工作特點使得可編程邏輯器件的工作速度比微控制器芯片快。在微控制器中，向2個數(shù)碼管傳送顯示代碼的工作只能是逐個傳送。可編程邏輯器件在下載設(shè)計文件以后，在它的內(nèi)部將形成對應(yīng)的硬件電路，這些電路是可以同時工作的。由于微控制器一次只能執(zhí)行一條指令，因此它的主要局限性是工作速度。通過編寫設(shè)計文件，或者程序，可以在可編程邏輯器件內(nèi)部產(chǎn)生希望的硬件電路，或者控制微控制器完成不同的工作，正時由于這個特點，使得硬件系統(tǒng)的設(shè)計變得非常方便。這個程序是設(shè)計者對微控制器的一組完整的指令，指令告訴微控制器其操作的每一步應(yīng)該去調(diào)用什么邏輯電路模塊，以及如何調(diào)用這個邏輯電路模塊。微控制器的每一條匯編指令對應(yīng)一個邏輯電路模塊。 具備終端節(jié)點的所有功能第四章 智能照明系統(tǒng)的硬件設(shè)計與實現(xiàn)按照系統(tǒng)的規(guī)劃，智能家居照明系統(tǒng)的硬件部分的設(shè)計與實現(xiàn)也就是微控制器模塊、射頻模塊、光控模塊、傳感器采集模塊、電源模塊、串口單元及調(diào)試接口的設(shè)計與實現(xiàn)。 通過無線傳感器網(wǎng)絡(luò)發(fā)送監(jiān)測數(shù)據(jù)及拓撲信息到接入節(jié)點路由節(jié)點216。終端節(jié)點216。 發(fā)送與接收網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)與指令216。接入節(jié)點216。 可以實時遠程監(jiān)控家居環(huán)境信息216。 用戶能夠通過數(shù)據(jù)中心對網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點的管理、控制智能燈光節(jié)點上燈具的開關(guān)等。數(shù)據(jù)中心216。電源模塊光控模塊CC2530射頻模塊串口單元調(diào)試接口MSP430F2619微控制器模塊GPIOSPIGPIOJTAG圖32 節(jié)點結(jié)構(gòu)框圖 系統(tǒng)軟件設(shè)計方案系統(tǒng)的硬件是系統(tǒng)正常運行的基礎(chǔ)，而系統(tǒng)中的軟件部分則是系統(tǒng)的靈魂，一個好的系統(tǒng)離不開優(yōu)秀的軟件系統(tǒng)。由于系統(tǒng)需要實現(xiàn)無線方式照度的調(diào)節(jié)，燈具的開與關(guān)，因此本系統(tǒng)的硬件設(shè)計主要有微處理器模塊、光控模塊、無線射頻收發(fā)模塊、電源模塊、串口單元和調(diào)試接口等的設(shè)計,系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖如圖32所示。傳感器節(jié)點環(huán)境數(shù)據(jù)的采集與發(fā)送LED燈具亮度的自適應(yīng)調(diào)節(jié)路由器節(jié)點網(wǎng)絡(luò)的管理數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)接入節(jié)點網(wǎng)絡(luò)的建立節(jié)點的管理數(shù)據(jù)的處理以及對外的接口網(wǎng)絡(luò)的建立節(jié)點的管理；數(shù)據(jù)的處理以及對外的接口接入節(jié)點實現(xiàn)對智能照明節(jié)點的集中控制與管理數(shù)據(jù)中心/遠端用戶：。圖31 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖在本系統(tǒng)中，系統(tǒng)中的所有節(jié)點通過自適應(yīng)方式組成一個網(wǎng)狀的無線傳感器網(wǎng)絡(luò),在該網(wǎng)絡(luò)中接入節(jié)點承擔(dān)zigbee網(wǎng)絡(luò)中的協(xié)調(diào)器,該節(jié)點上電后會自動建立網(wǎng)絡(luò),隨后路由節(jié)點和終端節(jié)點能自由地加入網(wǎng)絡(luò)。本系統(tǒng)的主要組成部分有感知節(jié)點、接入節(jié)點、路由節(jié)點、終端節(jié)點和數(shù)據(jù)中心/遠端用戶。對于數(shù)據(jù)中心來說，則需要進行接收并顯示感知層監(jiān)測到的數(shù)據(jù)、實時顯示網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)、發(fā)送控制命令并顯示查詢結(jié)果,還具有歷史數(shù)據(jù)查詢及統(tǒng)計信息顯示等功能5。接入節(jié)點：對于接入點來說，首先收集感知層傳感節(jié)點采集到的室內(nèi)溫度、室內(nèi)濕度、室內(nèi)光照強度及設(shè)備電池電壓等環(huán)境信息,然后通過通信網(wǎng)絡(luò)將收集到的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)給遠程用戶或PC機上的數(shù)據(jù)中心；另外對于遠端用戶或者數(shù)據(jù)中心發(fā)送的時候關(guān)查詢命令、網(wǎng)絡(luò)拓撲更新命令和LED燈具的開/關(guān)燈及調(diào)光控制命令等接入節(jié)點應(yīng)當(dāng)能夠及時的進行解析,并根據(jù)解析的結(jié)果將信息轉(zhuǎn)發(fā)給底層的感知節(jié)點5。各方面需完成的主要功能如下。因而在設(shè)計智能家居照明系統(tǒng)時應(yīng)圍繞這幾個方面來考慮。第三章 智能家居照明系統(tǒng)總體設(shè)計方案 智能家居照明系統(tǒng)設(shè)計要求現(xiàn)代家居照明系統(tǒng)的要求與過去相比有了很大的不同。而在而非信標(biāo)模式進行周期性休眠，網(wǎng)絡(luò)中的設(shè)備的工作與休眠不是同步的，網(wǎng)絡(luò)中的協(xié)調(diào)器和所有路由器設(shè)備長期處于工作狀態(tài)，以確保系統(tǒng)時刻處于響應(yīng)中。為了滿足不同的應(yīng)用需求，ZigBee網(wǎng)絡(luò)的工作模式分為信標(biāo)(Beacon)模式和非信標(biāo)(Nonbeacon)模式兩種。網(wǎng)狀拓撲結(jié)構(gòu)如圖24所示。樹狀拓撲結(jié)構(gòu)如圖23所示。 網(wǎng)絡(luò)拓撲形式 (1) 星型拓撲在星型拓撲中有一個協(xié)調(diào)器節(jié)點和若干個終端節(jié)點，協(xié)調(diào)器節(jié)點負責(zé)全網(wǎng)的運行，這種拓撲結(jié)構(gòu)是Zigbee網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)中最簡單的拓撲形式，如圖22所示。(2) 路由器（Router）在ZigBee網(wǎng)絡(luò)中，路由器的主要作用有：1）路由器節(jié)點自身信息的收發(fā)；2）節(jié)點之間轉(zhuǎn)發(fā)信息的收發(fā)；3）協(xié)助其它節(jié)點加入到網(wǎng)絡(luò)中；4）為網(wǎng)絡(luò)提供路由信息。 網(wǎng)絡(luò)節(jié)點類型(1) 協(xié)調(diào)器（Coordinator）協(xié)調(diào)器顧名思義就是在網(wǎng)絡(luò)中進行協(xié)調(diào)的，在ZigBee網(wǎng)絡(luò)中，協(xié)調(diào)器的主要作用有：1）ZigBee網(wǎng)絡(luò)中通信頻道的選擇；2）ZigBee網(wǎng)絡(luò)的建立；3)為其他節(jié)點提供必要的路由信息，管理其它節(jié)點的安全及其他服務(wù)。本文主要從ZigBee網(wǎng)絡(luò)中的設(shè)備類型，網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)以及工作模式這三方面的內(nèi)容進行介紹，在ZigBee標(biāo)準中，網(wǎng)絡(luò)主要有三類網(wǎng)絡(luò)節(jié)點、三種拓撲結(jié)構(gòu)以及兩種工作模式。在本課題所設(shè)計的系統(tǒng)中，為了達到節(jié)能的目的，系統(tǒng)將會采用Zigbee技術(shù)來構(gòu)建智能家居照明系統(tǒng)。層與層之間通過服務(wù)接口來完成相關(guān)服務(wù)與相關(guān)數(shù)據(jù)的傳遞的。其中物理層和媒體訪問控制層遵循IEEE ，傳輸層、網(wǎng)絡(luò)層及應(yīng)用支持子層則遵循ZigBee聯(lián)盟標(biāo)準的規(guī)定。其協(xié)議棧結(jié)構(gòu)