LED路燈遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)使用說明教學(xué)內(nèi)容

1、本方案技術(shù)重點主要分為LED照明技術(shù)和Z igBee協(xié)議組網(wǎng)技術(shù) 和GPR$S程傳輸技術(shù)。設(shè)計了一種無線 LED路燈遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)，構(gòu) 建為底層為路燈控制節(jié)點，中間為中心傳輸節(jié)點，頂層計算機控制終 端。本設(shè)計硬件由atmage16> atmega128單片機，ZigBee sz05模塊 和sz11GPRSI塊，和LED路燈燈頭以及路燈電源相關(guān)器件組成，軟 件基于Delphi的上位機設(shè)計和基于c的下位機程序設(shè)計。本設(shè)計旨 在提供一種以ZigBee無線技術(shù)為主的城市路燈照明系統(tǒng)解決方案， 目的是使設(shè)計低成本、高效能、全自動化的城市照明系統(tǒng)?！倍说埸c 穌端節(jié)點第一部分 上位機使用說明中央控制中心

2、為 PC機，主要負(fù)責(zé)建立和管理路燈控制網(wǎng)絡(luò)。PC機裝有人機界面，適合監(jiān)控人員操作。該 PC機通過3G能上網(wǎng)，打開人機界面，即可進行網(wǎng)絡(luò)連接和管理路燈。主要功能包括：向中心控制節(jié)點發(fā)送控制命令，具體包括路燈開關(guān)，若是選擇手動控制則可以直接發(fā)送亮度等級，可以根據(jù)需求采集數(shù)據(jù)光強、溫度、 電壓電流。若是選擇自動控制那么中心控制節(jié) 點自行對本路燈組進行 24小時自動定時開關(guān)和調(diào)光控制，并且定時接受光強、溫度、電壓 電流數(shù)據(jù)，這樣可以將節(jié)省的功率隨時上傳以供觀測。一安裝準(zhǔn)備工作1、本無線路燈控制上位機不用安裝，直接將應(yīng)用程序拷貝到電腦適當(dāng)位置，雙擊即可打開使用。蝌蜘姆2、在使用本系統(tǒng)之前，要確保電腦是開

3、放相應(yīng)端口且運行在公共網(wǎng)絡(luò)上的一臺電腦主機(或服務(wù)器)，IP地址是指數(shù)據(jù)服務(wù)中心接入Internet 獲得公網(wǎng)的IP地址，此IP地址必須為合法的公網(wǎng)IP地址，如果使用內(nèi)網(wǎng)的計算機來架設(shè)數(shù)據(jù)服務(wù)中心，必須在相 應(yīng)的代理網(wǎng)關(guān)上做 NAT者DM敵置來開放數(shù)據(jù)服務(wù)中心所需要的通訊端口號。這里有兩種方式解決該問題。(1) 申請固定IP地址，在GPRS1面就設(shè)置成這個固定 IP,每次上網(wǎng)連接的時候就都可以連接該臺電腦的上位機程序。(2) 沒有固定IP地址，但是該電腦能夠運行在公共網(wǎng)絡(luò)，每次連接上網(wǎng)IP地址都會改變。此時在該電腦上安裝動態(tài)域名分析軟件花生殼。那么每次上網(wǎng)得到相應(yīng)的IP地址后，打開花生殼軟件(

4、提前申請一個域名)，只要把該域名設(shè)置在 GPRS1面，不管IP如何改變，GPR省B會順利的連接的該電腦的上位機程序。二參數(shù)配置當(dāng)雙擊 WirelessLights.exe ,出現(xiàn)如下界面用鼠標(biāo)點擊菜單欄中的系統(tǒng)，會出現(xiàn)四個下拉菜單，包括設(shè)置、啟動服務(wù)器、停止服務(wù)器、退出、時點擊設(shè)置，出現(xiàn)如下界面首先配置端口號，端口是指數(shù)據(jù)中心服務(wù)器（電腦）的通訊端口號，具體的端口號 分配參照您的系統(tǒng)設(shè)計，端口號的取值范圍為165535,默認(rèn)端口號為：5070。并且該端口號和GPRS勺設(shè)置匹配，端口設(shè)置完成后要點擊后面的設(shè)置鍵才可以保存。4-其次配置街道數(shù)目，街道數(shù)目就是一共有多少個GPRSI要連接到數(shù)據(jù)中心，

5、街道數(shù)目設(shè)置完成后要點擊后面的設(shè)置鍵才可以保存。4-最后配置街道名稱、以及每條街道的路燈數(shù)。點擊街道名稱下拉菜單，會出現(xiàn)剛剛 設(shè)置的街道數(shù)目，依次選擇街道，然后設(shè)置下面的街道名稱以及該街道下面的路燈 數(shù)目，每條街道設(shè)置完成后要點擊后面的設(shè)置鍵才可以保存，如此設(shè)置完成所有的街道。這里我們假設(shè)有兩條街道，分別為街道1呼呼，下面有兩個路燈，街道 2哈哈，下面有10個路燈。二系統(tǒng)運行參數(shù)全部設(shè)置結(jié)束后，即可運行1、點擊系統(tǒng)-啟動服務(wù)器，等待街道上的已經(jīng)設(shè)置好的GPRS連接到上位機，此時已連接到街道左側(cè)的顯示符號燈是黑色的。2、大概10s左右時間，就可以在已連接街道下拉菜單中看到剛才設(shè)置的街道名稱（如下

6、圖），并且顯示符號燈變成如下符號。人 此時每條街道都處于自動控制狀態(tài)，不受上位機控制人實時調(diào)光，即根據(jù)光強的變化而改變路燈亮度，1 每條街道都定時向上位機傳輸數(shù)據(jù)，包括溫度、光強、電壓、電流3、選擇任意一條街道后， 點解控制-手動控制，顯示符號燈變成黑色后，那么該選中的街道就變成了手動控制4、點擊路燈-開（或者關(guān)、一級亮、二級亮、三級亮、四級亮），此時可以通過上位機控制該街道開關(guān)，亮度。4、點擊數(shù)據(jù)-采集數(shù)據(jù)，即可采集該條路燈數(shù)據(jù)。 此時可以選擇幾號路燈， 再點擊現(xiàn)場曲線， 那么溫度、光強、電壓、電流四個參數(shù)的數(shù)據(jù)曲線會在下面的數(shù)據(jù)表中繪制出曲線。停止采集點擊數(shù)據(jù)-停止采集（點擊停止采集后會延

7、遲5s,保證采集數(shù)據(jù)的完整性）。 此時手動控制的只是該條選中的街道，其他沒選中的街道還處在剛才的自動控制狀態(tài)，只有在手動控制的情況下才能點擊路燈和數(shù)據(jù)。- 在除了該條街道的采集數(shù)據(jù)的任意狀態(tài)，都可以切換到其他街道，對其他街道進行 控制，系統(tǒng)會自動記住對每條街道的控制狀態(tài)。=11m配II”:叫H鼻卻n aM日：說吭醇"ma.*.Eh-Z= n i w>5、點擊數(shù)據(jù)-歷史數(shù)據(jù)查詢（或警報歷史數(shù)據(jù)）會出現(xiàn)如下界面，通過確認(rèn)查詢?nèi)掌冢c擊 起始日期和結(jié)束日期前面的小方塊），再點擊查詢即可查詢想要查詢的歷史數(shù)據(jù)。V-iSQI KtlJ H匚2 »*r萬史做匿強網(wǎng)u *a iwi

8、hu 招：理府皿二 也1:1通日曲：2$力 ?« ：修了匕小帶n，_ZDiJ-3-iE.Li|：-Kl：C.li 工總品k%戶M Im 二二擊：事部“，1*1于I?曰孤"Fm-5上修&川血二網(wǎng) 1 融 3工;Efd iMi:_ njUEEdRdim 上u，SiF注上3組NHJH 由上"品"藺3 引:笛H碘同出'< W 揖 K , H E 31JU-aiHS-MIM 出L24 I4SLJHM 過內(nèi)蛇抽心昭 Dm*BHKFE* IQ X4J H品 N-IH lila-MMAk ll» 由回垢場H降足白？ FZ。E 2KH】而亡

9、3寸由口山.山宓電0期/文!：式?”出出3/2/ C"型典LJU勖一一明巾用.fufeh"l F玄訂七.81五.七巴；制配必喏 n6、如果因為某些不可控制因素網(wǎng)絡(luò)中斷后GPRS與上位機再次連接成功后，那么該條街道會重新恢自動控制狀態(tài)， 并下發(fā)自動控制指令， 使下面的路燈與上位機保持一致，但是此時重新連接的情況比較特殊還需技術(shù)人員再次確認(rèn)其工作狀態(tài)。第二部分硬件說明1、路燈連接部分說明廠家提供的道路燈來源于浙江百士迪科技有限公司，型號為 BSD-3005,額定電壓 AC100-240V,頻率50HZ,功率104W。使用時，每盞路燈的電源輸入都為標(biāo)準(zhǔn) 220V,通過內(nèi)部電源（H

10、LG-15-36系列）將交流電轉(zhuǎn)換為直流電，理論上輸出電壓調(diào)整范圍33-40V,電流調(diào)整范圍 2.5-4.2A。在DIM+ 一，和DIM-之間連接一個電阻或者一個170Vde之間.的直流電源或者110PWM信號即可調(diào)節(jié)輸出恒電流的數(shù)值。如圖 2-1、2-2所示。圖2-1圖2-2每盞該道路燈下都連接控制器節(jié)點，即atmega16單片機控制盒。單片機供給路燈流出5個接口，包括電壓檢測，電流檢測，PWM調(diào)光，兩個繼電器接口。這 5個接口接法如圖2-3和2-4所示，用紅字標(biāo)出并分別寫好標(biāo)號。控制器220Vt 源插座220V 電源圖2-3取電壓1最大 電壓取電壓，進入放大 器，計算電路電流2電阻全在板

11、子上從圖2-2就根據(jù)是圖2-3所畫， 同樣電源分為 220V輸入端，直流輸 出端即路燈中心串并聯(lián)所示的電壓 和地，還有一個調(diào)節(jié)端即 PWM波和 地。圖2-4是把路燈中心拿出來分析， 將串并聯(lián)的LED燈串聯(lián)一個大功率電 阻，取電壓再進入放大器部分（稍后 詳解），然后計算出整個電路電流。 將串并聯(lián)的LED燈并聯(lián)兩個普通電阻， 取電壓接入控制板，通過分壓計算電 路的整體電壓。這里的電阻都是在控 制板子上，為了說明方便才畫出來。在電源方面，為了使電路簡潔明 了，只需使用一個電源輸入端（插座 220v）,其中控制盒電源直接與此相連， 路燈電源要通過繼電器與此相連。地圖2-42、路由、終端節(jié)點控制圖2-5

12、 LED路燈終端節(jié)點結(jié)構(gòu)一個路燈組中最多可設(shè)置65535個終端路由節(jié)點。每個終端節(jié)點由單片機atmega16、無線通信ZigBee sz05溫度傳感器 DS18B2Q繼電器SRD-05VDC-SL-C電壓測量電路及入口、電流測量電路及入口、PWM調(diào)光接口等組成。主要功能包括：通過zigbee接收中心控制節(jié)點發(fā)來的控制信號，并控制LED工作狀態(tài)。接收各種傳感器的信號， 包括溫度傳感器、電壓電流檢測。并將信號上傳至中心控制節(jié)點。這樣在中央控制中心就可以實時的觀測到各個節(jié)點功率，各個節(jié)點的溫度變化。通過繼電器對現(xiàn)場 LED路燈進行開關(guān)控制通過PWM調(diào)光，對現(xiàn)場路燈亮度調(diào)節(jié)電路分析：A、控制盒內(nèi)單片機

13、為 ATmega16單片機，選擇外部晶振11.0592MHZ,晶振部分和復(fù)位部分 如圖2-6所示，下載方式為 SPI接口編程（In System Program）。B、圖2-7為溫度傳感器測量電路，傳感器型號選擇DALLAS公司生產(chǎn)的單線數(shù)字溫度傳感器DS18B20,它與微處理器連接時僅需要一條口線即可實現(xiàn)微處理器與DS18B20的雙向通訊，在使用中不需要任何外圍元件，測溫范圍：-55 +125 C。固有測溫分辨率為 0.5 C。C、圖2-8是路燈開關(guān)繼電器原理圖， 三極管8550的基極B接到單片機的I/O 口，三極管的 發(fā)射極E接到繼電器線圈的一端，線圈的另一端接到+5V電源VCC上；繼電器

14、線圈兩端并接一個二極管IN4148,用于吸收釋放繼電器線圈斷電時產(chǎn)生的反向電動勢，防止反向電勢擊穿三極管 8550及干擾其他電路。I/O 口的高低電平控制路燈開關(guān)D、圖2-9是順舟科技SZ05系列Z-BEE嵌入式無線串口通信模塊 SZ05-STD-232-Z采用了加 強型的ZIGBEE無線技術(shù)，符合工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用的無線數(shù)據(jù)通信設(shè)備，它具有通訊距離遠(yuǎn)、抗干擾能力強、組網(wǎng)靈活等優(yōu)點和特性；可實現(xiàn)多設(shè)備間的數(shù)據(jù)透明傳輸，在這里應(yīng)用 它的配置方案如圖 2-10 （中心節(jié)點）2-11 （路由或者終端節(jié)點）。圖2-6圖2-7圖2-8圖2-9一 二；二 2址稱型型TD點量S nt地名頻編量驗位起源 He點點點

15、因線址送特?fù)?jù)口據(jù) HUiTxT網(wǎng)網(wǎng)無地 用數(shù) SONFK網(wǎng)UN心到 齊需E -u H 1 3-_ 2 F E_ 6E O £ tils 2OH 廣 g nD出 輸 的不工址稱型型1D點量3 OM地名頻編空覽位超婷 NC點點點作線址送特?fù)?jù)口據(jù)HU-工工T網(wǎng)網(wǎng)無地串?dāng)?shù) 3SHUWC口忖 中繼路由 星型網(wǎng) 22OFHEN主從6010None S+B+1 Oft 不輸出圖 2-11圖 2-10E、圖2-12是電路采集和光強控制部分，之前說到在電源的 DIM+和DIM-之間連接一個電阻或者一個110Vde之間的直流電源或者 110PWM信號即可調(diào)節(jié)輸出，ff電流的數(shù)值。16單片機可提供的 PW

16、M波范圍是1-5V,為了提高電壓，再加上電阻調(diào)節(jié)，即可滿足要求。電壓取值點也可以在上述路燈整體分解圖中看出，即串并聯(lián)LED燈的最大電壓處，再通過控制板上的分壓電阻測出電壓，然后接入單片機ADD。電流采集取值點是在串并聯(lián)LED燈的的電壓最低端，然后串聯(lián)上大功率電阻，測出電電壓再接入放大電路，放大后的電壓直接接入單片機ADD。這里的放大電路選擇芯片為OP07,該芯片是一種低噪聲，非斬波穩(wěn)零的雙極性運算放大器集成電路。由于OP07具有非常低的輸入失調(diào)電壓，所以O(shè)P07在很多應(yīng)用場合不需要額外的調(diào)零措施。圖 2-123、中心節(jié)點控制圖2-13 LED路燈中心控制節(jié)點結(jié)構(gòu)一個路燈組中有一個中心節(jié)點，放在

17、路燈地區(qū)的中心。最多可以組網(wǎng)65535個路燈終端節(jié)點，采用星形網(wǎng)組網(wǎng)。由單片機 atmega128、光強傳感器、無線通信 ZigBee sz05模塊和 sz11 GPRSII 塊組成。主要功能包括：中央控制中心通過 GPRS發(fā)送控制命令給這個中心節(jié)點控制器，此中心節(jié)點控制器再向附 近終端控制器通過 zigbee發(fā)送已經(jīng)接收的并經(jīng)過處理的控制命令信號。此中心節(jié)點控制器也可以通過zigbee接受附近終端控制器的信號，再通過GPRS專送給中央控制中心。該中心控制節(jié)點可實現(xiàn)在 GPRS莫塊掉網(wǎng)等不可控制情況下，GPRS自行主動連接服務(wù)器，以保證聯(lián)網(wǎng)正常。接收本節(jié)點的光強傳感器的信號， 感知這一片路燈的

18、光照強度。在需要上傳數(shù)據(jù)的時候和 各個節(jié)點的溫度，電壓，電流信號一并傳到中央控制中心。 還有在自動控制的時候可以通過 光強自行對該路燈組調(diào)光。電路分析：A、控制盒內(nèi)單片機為 ATmega128單片機，選擇外部晶振 11.0592MHZ,下載方式為 SPI接 口編程(In System Program)。B、 ATmega128單片機有兩個串行口 USART0和USART1,其中USART0W ZIGBE或塊連接，USART1與GPRS莫塊連接。這里選擇的GPRS莫為順舟科技推出一款新型遠(yuǎn)程無線數(shù)傳設(shè)備， 整機采用嵌入式設(shè)計，內(nèi)嵌TCP/UDP協(xié)議，同時采用了功能強大的微電腦處理器芯片，配合內(nèi)置

19、硬件看門狗功能，性能穩(wěn)定，外觀小工5,性價比高。它的配置文件如圖2-14所示設(shè)備信息一UEND(IR=SHUNCOM DEUICE=GPRSOTU UERSI0N1.H用戶界面配置工工工爨數(shù)=1=1桑隔大 話碼口口 口口息.目隼 也密a昌昌呂信包包 戶戶試富3923特裝晅出時包5 0=一一 =±s = _一 20則春位位中問長1 6 -IL b b 06 9 8 1 1數(shù)據(jù)中心配置即妙接入點名稱MMNETCPK接用戶名=GPR喝入密的。主口區(qū)服務(wù)器IP地址=218.2 92.228-151副DNS月磬器IP地址=211 J36 J5tL66 主數(shù)據(jù)中心地址3a5叫in -5070-T

20、CP8.0.0 = 8800 -TCP主數(shù)據(jù)口心端口 登璃門心傳輸 副數(shù)用口心地址數(shù)據(jù)口心端口數(shù)據(jù)口心傳輸工作參數(shù)配置開HU12HU為HU -S - S 5 - S Jab* 可+1 ? 匕匕 + ?？?耳一>-用- 晝 IE = 釣功曹容間數(shù)80功容 帕包內(nèi)保守次=1包內(nèi) 常包間包隔4商獸 送跳司隼時需 式這注發(fā)心連連線送注 方粉叉包義重重下茹總 但定跳定線線雪定 自空下自O(shè)REGISTER TESTHEARTBEAT TESTSHUTDOWN TEST擴展功能配置數(shù)超包降標(biāo)啰顯示關(guān)Utfll.MUNCOM.CDM2 H12.06.06.11:16:33圖 2-14第三部分軟件說明1、

21、路由終端節(jié)點ATmega16流程圖開始圖3-2串口流程圖'Uart_recvflag 0允許接收下一個數(shù)搪言,進入下一個大循環(huán)圖3-1主函數(shù)流程圖2、中心節(jié)點ATmega128流程圖（紅字為定時器用處）0XBX0XB1光強采集輪詢采集數(shù) 據(jù)存放在數(shù) 組（異常情 況按0處理）（輪詢的時 候都需要定 時器2配合）判慚商有剛接受到 族輻苞一-Uart_recvflag1=1?一_YESNO判斷接收到的第二個自己數(shù)據(jù)0XCX0XDX0XEX0XFX0XCF0XC00XC10XC20XC30XC40XD0OXD10XEE0XFF開關(guān)情況下 （CFC0）輪 詢開始關(guān)閉，存放在數(shù)組（異常情況按眥理）

22、，其他情況下整體發(fā)送不返回數(shù)實現(xiàn)自動控制與手動控制切換自動控制打開定時器0GPRS接時協(xié)議定時查詢協(xié)議定時器1管理GPRS 啟數(shù)組整體上傳操作結(jié)束后 Uart_recvflag1 1#0 允許接收下一個頻據(jù)包，進入下一個大循環(huán)圖3-3主函數(shù)流程圖接收到的數(shù)據(jù)存在 預(yù)存數(shù)組中接收到的數(shù)據(jù)存在 預(yù)存數(shù)組中同關(guān)燈模式（省 略）一至7個字節(jié)判斷該數(shù)組前三個字節(jié)構(gòu)成的節(jié)點號與發(fā)送的路燈號是否一致.至J3個字節(jié)判斷該數(shù)組第一個字節(jié)節(jié)點號一與發(fā)送的路燈號是否一致一 1NO該路久號卜日勺數(shù)據(jù)全清0放在大數(shù)組中，準(zhǔn)備上傳YESYESNO數(shù)據(jù)存放在大數(shù)組中，準(zhǔn)備上傳*-數(shù)據(jù)存放在大數(shù)組中，準(zhǔn)備上傳該路燈號沒有正常關(guān)閉全，準(zhǔn)備上傳圖3-4串口 0流程圖圖3-5 串口 1流程圖ATmega128與上位機數(shù)傳表格按鈕下發(fā)數(shù)據(jù)（十六進制）等待返回數(shù)據(jù)（asc）狀態(tài)FF C001 C0*001004$0013$0023$0033$0043#*01號GPRS返回號