基于Zigbee智能燈光控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題 目： 基于Zigbee的智能燈光 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 姓 名： 馮祥勛 學(xué) 號(hào)： 11S010900926 學(xué) 院： 電氣工程與自動(dòng)化學(xué)院 專(zhuān) 業(yè)： 電氣工程與自動(dòng)化（自動(dòng)化方向） 年 級(jí)： 2009級(jí) 指導(dǎo)教師： （簽名）2013 年 05 月 20 日 摘要在現(xiàn)代社會(huì)，自動(dòng)化與智能程度不斷提高的今天，家居智能管理必然是人們今后的唯一選擇。本文主要研究對(duì)象為家庭的照明，在通過(guò)比較傳統(tǒng)照明方式，研究目前較應(yīng)用的照明控制中發(fā)現(xiàn)家庭照明中往往存在一些致命的問(wèn)題，如照明控制方式落后，甚至很大程度都還是采用機(jī)械開(kāi)關(guān)，安全系數(shù)低，舒適性差，布線復(fù)雜等。由于這些控制方式上的不足，極大

2、的造成能源的浪費(fèi)，甚至在控制的誤區(qū)里出現(xiàn)室內(nèi)無(wú)人，卻燈火通明的現(xiàn)象。針對(duì)這些不足，需要對(duì)控制做一個(gè)進(jìn)一步的研究與開(kāi)發(fā)。本文較全面的研究了傳統(tǒng)照明、現(xiàn)代照明的特點(diǎn)，通過(guò)比較得出優(yōu)缺點(diǎn)，提出一種基于Zigbee的無(wú)線智能控制方案，即采用兩塊Zigbee功能板，一塊導(dǎo)入光敏傳感器和熱釋紅外傳感器，用作信號(hào)發(fā)射，另一塊接入繼電器模塊，接收信號(hào)并控制燈光亮滅。在這種控制方式下，只有室內(nèi)有人，且光線不足時(shí)才點(diǎn)亮所需燈光，而在室內(nèi)無(wú)人，光線不足的情況下，燈不亮，采用這樣的控制方式能很好解決誤開(kāi)斷和能源浪費(fèi)的問(wèn)題。論文中詳細(xì)介紹了整個(gè)控制系統(tǒng)的功能和控制策略，軟件程序設(shè)計(jì)包括LED燈初始化、光敏傳感器初始化、

3、PIR傳感器初始化、協(xié)議棧初始化，串口通訊等。最后，在模擬實(shí)際環(huán)境下，測(cè)試可行性與性能。實(shí)驗(yàn)證明，采用Zigbee無(wú)線控制能有很好的控制效果，并且可以顯著提高節(jié)能效果，改善“無(wú)人燈亮”的問(wèn)題。關(guān)鍵詞：Zigbee，光敏傳感器，熱釋紅外傳感器，節(jié)能AbstractWith the improvement of the automation and intelligence in the modern society, home intelligent management inevitably becomes the only option for people in the future. B

4、y comparing the traditional lighting, this paper discovers some fatal problems on the control of home lighting, such as backward way of lighting control, namely, mechanical switch, which has low coefficient of safety, poor comfortablity and complex wiring. These shortages result in great waste of en

5、ergy as well as nobody appears but brightly lighted in mistaken area. In order to make up these deficiencies, it needs to make a further research on the control system. This paper has made a comprehensive study on the characteristics of traditional lighting and modern lighting by comparing the advan

6、tages and disadvantages and has put forward a wireless intelligent control scheme based on Zigbee, which use two pieces of Zigbee function board: one worked as a signal emission, conducting the photosensitive sensor and pyroelectric infrared sensor; the other connected to the relay module receives t

7、he signal and controls the lights. Under this kind of control mode, only when the interior has people with insufficient light will the light lights. Otherwise it wont. This control method can well solve the problem of open circuit by mistake and energy waste. This paper details the function of contr

8、ol system, control strategy and software design including the LED lights initialization, light sensor initialization, PIR sensor initialization, protocol stack initialization and serial communication, etc. Finally, this paper tests the feasibility and performance in a simulated environment. The resu

9、lt shows that Zigbee wireless control not only has a good control effect, but also significantly improve the effect of energy saving and improve the problem of lighting up while there is nobody.目錄摘要IAbstractII第1章 緒論11.1 基于Zigbee燈光控制系統(tǒng)研究的背景11.2 現(xiàn)有燈光控制方案21.2.1 傳統(tǒng)燈光控制21.2.2 聲控有線自動(dòng)控制21.2.3 光強(qiáng)無(wú)線燈光控制21.3

10、方案比較21.3.1 傳統(tǒng)燈光控制方式21.3.2 聲控有線自動(dòng)控制31.3.3 光強(qiáng)無(wú)線燈光控制31.4 本文設(shè)計(jì)方案31.4.1 Zigbee無(wú)線智能控制31.4.2 Zigbee控制方案優(yōu)勢(shì)31.4.3 Zigbee控制研究意義4第2章 Zigbee簡(jiǎn)介52.1 Zigbee介紹52.2 CC253052.3 基于CC2530實(shí)驗(yàn)板62.4 光敏傳感器82.5 熱釋電紅外線傳感器9第3章 Zigbee無(wú)線智能燈光控制113.1 Zigbee無(wú)線控制結(jié)構(gòu)113.2 設(shè)計(jì)說(shuō)明113.3 系統(tǒng)軟件的實(shí)現(xiàn)133.3.1 開(kāi)發(fā)環(huán)境介紹133.3.2 系統(tǒng)初始化14第4章 硬件仿真結(jié)果分析194.1

11、 硬件仿真調(diào)試內(nèi)容194.2 調(diào)試結(jié)果分析194.2.1 模擬環(huán)境中，光照不足，但是有人的情景194.2.2 模擬環(huán)境中，光照不足且無(wú)人員204.2.3 模擬環(huán)境中光照充足，但沒(méi)有人員214.2.4 模擬環(huán)境中光照充足，且有人員經(jīng)過(guò)214.3 創(chuàng)新點(diǎn)及應(yīng)用214.3.1 創(chuàng)新點(diǎn)：214.3.2 應(yīng)用：214.4 存在的不足22第5章 總結(jié)225.1 工作內(nèi)容225.2 展望23參考文獻(xiàn)25致謝26III基于Zigbee的無(wú)線智能燈光控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)第1章 緒論1.1 基于Zigbee燈光控制系統(tǒng)研究的背景 隨著電子技術(shù)的高速進(jìn)步，社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，人們的生活質(zhì)量也不斷的提高，生活節(jié)奏的不斷加快。

12、信息化社會(huì)在改變?nèi)藗兩罘绞脚c工作習(xí)慣的同時(shí)，也對(duì)傳統(tǒng)的燈光控制系統(tǒng)提出了挑戰(zhàn)。單純的物理意義上的生存空間已不僅局限為傳統(tǒng)燈光與自然光的結(jié)合，而更多的是一個(gè)安全性、舒適、方便、廉價(jià)的生活環(huán)境。再結(jié)合完備的信息終端、先進(jìn)的通訊設(shè)備、自動(dòng)化和智能化的家用電器，使之成為更加的便捷與舒適。這種現(xiàn)代的家居燈光設(shè)計(jì)理念已形成一個(gè)便捷化、高效化與智能化的趨勢(shì)，燈光設(shè)備的高度智能化已經(jīng)成為一種強(qiáng)烈的消費(fèi)需求1。同時(shí)在科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展的推動(dòng)下，實(shí)現(xiàn)這種需求已經(jīng)不再是天方夜譚。由于電子技術(shù)的進(jìn)步，燈光產(chǎn)品已與計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)緊密地結(jié)合在一起，智能化的家用電子電器產(chǎn)品應(yīng)運(yùn)而生，智能燈光系統(tǒng)越來(lái)越得到人們的重視

13、，使得家居智能化勢(shì)在必然。另外，在燈光控制領(lǐng)域，人們已經(jīng)不滿足于單純的提供亮度這一功能，而是面向系統(tǒng)控制方式的靈活、高效和視覺(jué)上的美感發(fā)展。顯然，傳統(tǒng)的燈光控制系統(tǒng)已經(jīng)不能滿足現(xiàn)代化的控制需求。如何節(jié)約能源，提高燈光控制系統(tǒng)的有效管理水平，是目前急需解決的課題。當(dāng)前，在燈光控制領(lǐng)域，普遍存在能源利用率低的問(wèn)題。特別是子夜過(guò)后，對(duì)燈光的要求很低，可以適當(dāng)對(duì)相應(yīng)燈光進(jìn)行控制，以避免能源浪費(fèi)。以街燈為例，子夜過(guò)后，街道上的車(chē)輛和行人相對(duì)較少，街燈沒(méi)有必要全部打開(kāi)，可以適當(dāng)關(guān)閉部分路燈，以前采用人工控制的方式對(duì)燈光進(jìn)行管理控制。但是，由于傳統(tǒng)燈光控制方式在控制上功能相對(duì)分散和無(wú)法實(shí)現(xiàn)有效管理，既浪費(fèi)人

14、力、操作繁瑣且各時(shí)間段街燈關(guān)閉時(shí)間不準(zhǔn)，人為因素影響太大，并不能對(duì)燈光進(jìn)行靈活，有效的控制管理2。后來(lái)又采用設(shè)置光電控制電路，利用光敏電阻器件的變化，控制街燈在晚上天黑之后自動(dòng)點(diǎn)亮，早上天亮之后自動(dòng)關(guān)閉。這種方法存在可靠性低、易受外界干擾、后半夜燈光照明浪費(fèi)能源，也不能對(duì)燈光實(shí)行有效的節(jié)能控制2。針對(duì)傳統(tǒng)燈光控制系統(tǒng)所存在的問(wèn)題，基于Zigbee的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)正在悄然興起。1.2 現(xiàn)有燈光控制方案1.2.1 傳統(tǒng)燈光控制 即在建筑照明中，照明燈需要通過(guò)電線與機(jī)械開(kāi)關(guān)連接，形成照明控制的開(kāi)關(guān)電路，然后才能使用開(kāi)光控制照明燈；而對(duì)于實(shí)現(xiàn)不同的照明燈光控制效果，也需要通過(guò)設(shè)計(jì)或者改變開(kāi)光電路的接法來(lái)

15、達(dá)成。完成照明燈光控制所需的必要條件是：照明燈、供電回路、控制回路、人工操作。少其一項(xiàng)，都無(wú)法實(shí)現(xiàn)照明控制。1.2.2 聲控有線自動(dòng)控制這是一種聲控電子照明裝置，由音頻放大器、選頻電路、延時(shí)開(kāi)啟電路和可控硅電路組成。是一種操作簡(jiǎn)便、靈活、抗干擾能力較強(qiáng)，控制靈敏的聲控?zé)?，?dāng)附近有人經(jīng)過(guò)發(fā)出聲音時(shí)，聲控?zé)粲稍捦矀魅耄⒔?jīng)過(guò)功率放大使電路接通，從而實(shí)現(xiàn)燈的智能控制。聲控?zé)粲稍捦病⒁纛l放大器、選頻電路、倍壓整流電路、鑒幅電路、恒壓源電路、延時(shí)開(kāi)啟電路、可控延時(shí)開(kāi)關(guān)電路、可控硅電路組成18。1.2.3 光強(qiáng)無(wú)線燈光控制 根據(jù)外界燈光強(qiáng)弱，通過(guò)光敏傳感器將信號(hào)反饋回中央處理器，并根據(jù)內(nèi)置程序通過(guò)紅外線，

16、藍(lán)牙等技術(shù)發(fā)送到信號(hào)接收端進(jìn)而控制燈的開(kāi)斷，從而實(shí)現(xiàn)無(wú)線燈光智能控制。1.3 方案比較1.3.1 傳統(tǒng)燈光控制方式 成本低廉，能充分滿足家庭內(nèi)不同年齡、不同職業(yè)、不同習(xí)慣的家庭成員及訪客的操作需求；不會(huì)因?yàn)榫植恐悄茉O(shè)備的臨時(shí)故障，導(dǎo)致不能實(shí)現(xiàn)控制的尷尬。但其鋪設(shè)復(fù)雜，使用電路較多，對(duì)電線的使用也較多，為了實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的照明控制，通常需要更多的機(jī)械開(kāi)關(guān)。這就導(dǎo)致了材料浪費(fèi)問(wèn)題。其次，傳統(tǒng)的照明控制需要人工控制，這就必然出現(xiàn)能源浪費(fèi)的問(wèn)題。不符合現(xiàn)代節(jié)能減排理念的要求。此外，傳統(tǒng)照明系統(tǒng)的檢修工作也較為復(fù)雜。由于線路繁多，檢修工作不易進(jìn)行，往往因?yàn)橐粋€(gè)小問(wèn)題而耗時(shí)耗力?，F(xiàn)代化節(jié)奏上，傳統(tǒng)燈光控制不僅不

17、能很好的控制燈光亮度，而且在開(kāi)斷瞬間會(huì)有火花，存在安全隱患。1.3.2 聲控有線自動(dòng)控制智能化程度較高，控制方式接近全自動(dòng)化。但抗干擾能力依然有所有不足，聲控開(kāi)關(guān)干擾因素較多，如風(fēng)大時(shí)聲大，誤接通；人在室內(nèi)無(wú)聲時(shí)又自動(dòng)關(guān)斷，一定程度上帶來(lái)很大的不便。另外采有有線的布線方式，影響環(huán)境美觀，布線復(fù)雜，維修工作量大。1.3.3 光強(qiáng)無(wú)線燈光控制 此控制方式設(shè)備簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉，很容易推廣。而且現(xiàn)有的家電通常具有紅外線遙控功能，只需稍加改造就能很容易融入到智能家居控制網(wǎng)絡(luò)中。但信號(hào)發(fā)射通過(guò)紅外線，藍(lán)牙傳媒介質(zhì)，無(wú)熱釋電紅外線傳感器夠成回路。容易造成室內(nèi)無(wú)人卻燈火通明的現(xiàn)象，極大的造成能源的浪費(fèi)。另外紅外

18、線波長(zhǎng)在760nm和400um之間，由于波長(zhǎng)短，對(duì)障礙物的衍射能差，要求控制器與接收器之間必須達(dá)到可視，并且通信角度不能大于35，通信距離短通常最大不超過(guò)10m。這些條件使得它不便于大范圍組建家庭通信網(wǎng)絡(luò)。1.4 本文設(shè)計(jì)方案1.4.1 Zigbee無(wú)線智能控制 Zigbee無(wú)線智能燈光控制系統(tǒng)由無(wú)線燈節(jié)點(diǎn)接收端和無(wú)線傳感器發(fā)射端組成。每個(gè)Zigbee功能板內(nèi)部都集成了無(wú)線收發(fā)的功能。燈節(jié)點(diǎn)由PCB 天線模塊，CC2530 模塊，燈驅(qū)動(dòng)繼電器模塊，燈電路模塊以及傳感器模塊組成。PCB 天線模塊及CC2530 內(nèi)部的無(wú)線收發(fā)器負(fù)責(zé)與其他的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行無(wú)線通信。CC2530 模塊負(fù)責(zé)接收，處理其他節(jié)點(diǎn)

19、發(fā)送過(guò)來(lái)的數(shù)據(jù)，并且發(fā)送給燈具節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)，燈驅(qū)動(dòng)模塊負(fù)責(zé)驅(qū)動(dòng)燈模塊，實(shí)現(xiàn)燈的亮滅等功能。1.4.2 Zigbee控制方案優(yōu)勢(shì) 現(xiàn)有方案中只采用光敏電阻或者光照度傳感器的話，雖然可以在光照度較弱的情況下開(kāi)啟燈光，但由于沒(méi)有考慮到是否有人的情況，非常容易造成“無(wú)人燈亮”的浪費(fèi)。即便是輔助以時(shí)間段控制，也不能夠很好地根據(jù)室內(nèi)部的人數(shù)來(lái)調(diào)節(jié)燈光的強(qiáng)弱和開(kāi)啟的數(shù)量，合理達(dá)到節(jié)能減排的目的。 而本文采用的傳感器電路由光敏傳感器和熱釋電紅外線傳感器組成，兩種傳感器，雙線程控制燈光，提高照明控制的智能化程度，可以根據(jù)不同場(chǎng)合在不同時(shí)段中不同的情景需求，準(zhǔn)確、人性化地提供燈光節(jié)能策略。很好的解決室內(nèi)無(wú)人卻燈火通

20、明的不足。采用無(wú)線控制方式，可以極大的擺脫空間上的束縛，傳統(tǒng)意義上的有線布線不僅浪費(fèi)很多的有效空間，而且影響室內(nèi)美觀，而采用套管內(nèi)墻布線在一定程度上克服美觀性問(wèn)題，但布線方式復(fù)雜且線路一旦出現(xiàn)問(wèn)題，維修難度極高。而Zigbee無(wú)線控制方式能很好的解決傳統(tǒng)照明方式的不足，由于其設(shè)備簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉，很容易在廣大家庭中推廣。1.4.3 Zigbee控制研究意義1，提高照明光環(huán)境質(zhì)量。推行可持續(xù)發(fā)展的策略，節(jié)約能源，維護(hù)管理方便，真正實(shí)現(xiàn)綠色照明。2，體現(xiàn)以人為本的照明控制思想，根據(jù)人們的行為模式和住宅光環(huán)境決定照明的控制思想，創(chuàng)造一個(gè)個(gè)性化、藝術(shù)化、舒適、高雅的家庭光環(huán)境。3，構(gòu)成智能建筑系統(tǒng)的一部

21、分。智能照明控制系統(tǒng)可以獨(dú)立運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)對(duì)光環(huán)境的合理控制；同時(shí)，其具有通信功能以及可擴(kuò)展性，可把住宅智能照明系統(tǒng)作為住宅的子系統(tǒng)，并與家居自動(dòng)控制系統(tǒng)，電視，多媒體，探測(cè)，警報(bào)系統(tǒng)共同構(gòu)成家庭智能化網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。第2章 Zigbee簡(jiǎn)介2.1 Zigbee介紹Zigbee是基于IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)的低功耗個(gè)域網(wǎng)協(xié)議。使用Zigbee協(xié)議可以建立一套無(wú)線通信系統(tǒng)，這種無(wú)線通信系統(tǒng)功耗極低，且技術(shù)結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單清晰，建造成本低，但是這種系統(tǒng)只能在有限的空間范圍之內(nèi)進(jìn)行通信4。無(wú)線通信系統(tǒng)適合用于設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)智能控制系統(tǒng)和無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)，可以結(jié)合使用各種功能的傳感器等設(shè)備。簡(jiǎn)而言之，ZigBee就是一種

22、低成本、低功耗但極富開(kāi)發(fā)意義的有現(xiàn)代特色的無(wú)線組網(wǎng)通信技術(shù)4。利用Zigbee協(xié)議可以一個(gè)無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)可以由多達(dá)65000個(gè)的無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸模塊組成。無(wú)線傳輸網(wǎng)絡(luò)內(nèi)，每一個(gè)傳輸模塊都有其相應(yīng)的地址，利用Zigee協(xié)議中的通訊協(xié)議，可以使每個(gè)傳輸模塊之間相互通信。還能使用點(diǎn)播，組播協(xié)議，對(duì)一部分傳輸模塊的進(jìn)行加密，保證數(shù)據(jù)僅傳輸?shù)街贫ǖ刂返哪K上，功能相當(dāng)強(qiáng)大。Zigbee無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)目前主要是用于工業(yè)之中，在工業(yè)自動(dòng)化的無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸模塊中起到了相當(dāng)重要的作用。由于在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)中使用，無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)具有安裝簡(jiǎn)單，使用方便，可靠性高，低成本等特點(diǎn)5。每個(gè)ZigBee網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)本身就可以作

23、為感應(yīng)終端，在感應(yīng)終端上安裝傳感器來(lái)實(shí)現(xiàn)檢測(cè)數(shù)據(jù)的無(wú)線傳輸，還可以成為協(xié)調(diào)器來(lái)接收并轉(zhuǎn)發(fā)別的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)傳過(guò)來(lái)的數(shù)據(jù)。除此之外，每一個(gè)Zigbee節(jié)點(diǎn)還可在其信號(hào)所及的范圍內(nèi)，和其他不需進(jìn)行數(shù)據(jù)中轉(zhuǎn)工作的單獨(dú)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行無(wú)線對(duì)接。Zigbee成本低廉，功能完備全面，十分符合課題研究的需求。因此，在進(jìn)行多方比較和研究分析后，本課題最終確定使用Zigbee協(xié)議棧，建立無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)，并將此無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)用于設(shè)計(jì)方案之中，作為區(qū)別于傳統(tǒng)照明控制回路的控制方式和數(shù)據(jù)傳輸方式。2.2 CC2530CC2530 ，是用于2.4-GHz IEEE 802.15.4、ZigBee 和RF4CE 應(yīng)用的一個(gè)真正的片上系

24、統(tǒng)（SoC）解決方案。它能夠以非常低的總的材料成本建立強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)。CC2530 結(jié)合了領(lǐng)先的RF 收發(fā)器的優(yōu)良性能，業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)的增強(qiáng)型8051 CPU，系統(tǒng)內(nèi)可編程閃存，8-KB RAM 和許多其他強(qiáng)大的功能。CC2530 有四種不同的閃存版本：CC2530F32/64/128/256，分別具有32/64/128/256KB 的閃存。CC2530 具有不同的運(yùn)行模式，使得它尤其適應(yīng)超低功耗要求的系統(tǒng)。運(yùn)行模式之間的轉(zhuǎn)換時(shí)間短進(jìn)一步確保了低能源消耗6。功能引腳圖如圖2-2所示。CC2530F256 結(jié)合了德州儀器的業(yè)界領(lǐng)先的黃金單元ZigBee 協(xié)議棧（Z-Stack），提供了一個(gè)強(qiáng)大和完整的

25、ZigBee 解決方案。CC2530F64 結(jié)合了德州儀器的黃金單元RemoTI，更好地提供了一個(gè)強(qiáng)大和完整的ZigBee RF4CE 遠(yuǎn)程控制解決方案。 圖2-2 CC2530功能引腳圖 2.3 基于CC2530實(shí)驗(yàn)板本課題經(jīng)過(guò)深入研究分析現(xiàn)有照明控制方案后，結(jié)合Zigbee無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)，設(shè)計(jì)出一套基于光照傳感器和熱釋電紅外傳感器的無(wú)線傳感照明控制方案。而要驗(yàn)證該方案的可行性，必須設(shè)計(jì)一套硬件實(shí)驗(yàn)對(duì)方案中的各部分功能進(jìn)行模擬。這套硬件實(shí)驗(yàn)，就需要在CC2530開(kāi)發(fā)板上完成。實(shí)驗(yàn)用開(kāi)發(fā)板如圖2-3所示。圖2-3 CC2530實(shí)驗(yàn)板本實(shí)驗(yàn)中所用到的CC2530開(kāi)發(fā)板功能如下：（1）4色LED

26、 4色LED由左至右分別為藍(lán)、橙、紅、綠。對(duì)應(yīng)編號(hào)為L(zhǎng)ED4、3、2、1。四色LED的IO口為：LED4-P0.1、LED3-P1.4、LED2-P1.1、LED1-P1.0。在Zigbee協(xié)議棧將其中任一IO口置1，就能使其對(duì)應(yīng)編號(hào)的LED燈亮起。P0.1口的LED4可與光敏座聯(lián)動(dòng)，當(dāng)插入光敏電阻后，LED4就能根據(jù)光敏電阻檢測(cè)的光照程度自動(dòng)調(diào)整亮度。P1.4口同時(shí)也與繼電器口互通，控制P1.4口就可以同時(shí)控制LED3以及繼電器的通斷。（2） 人體紅外座 人體紅外座上可插入紅外傳感器。本課題中設(shè)計(jì)的硬件實(shí)驗(yàn)所需PIR傳感器就需要在此座插入。人體紅外座對(duì)應(yīng)IO口為P0.5默認(rèn)高電平也即是有人狀

27、態(tài)。（3）光敏插座 光敏插座與LED4共用一個(gè)IO口，P0.1。當(dāng)插入光敏電阻后，LED4就能根據(jù)光敏電阻檢測(cè)的光照程度自動(dòng)調(diào)整亮度。（4） USB供電串口 在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，共需用三塊CC2530節(jié)點(diǎn)，實(shí)驗(yàn)時(shí)，需在供電串口處連接USB線與電腦相接為其供電，如此CC2530節(jié)點(diǎn)才能工作。（4）電源切換開(kāi)關(guān)為體現(xiàn)無(wú)線傳輸功能，實(shí)驗(yàn)中選協(xié)調(diào)器端作為電池供電，不需用USB線供電，此時(shí)，按下電源切換開(kāi)關(guān)即可實(shí)現(xiàn)。（5） 復(fù)位按鍵對(duì)CC2530節(jié)點(diǎn)進(jìn)行初始化的按鍵，一般捎入程序后需要按動(dòng)此鍵。（6） Debug口仿真驅(qū)動(dòng)器插入此口后，可與電腦連接并捎入程序。此口也可以作為供電用。2.4 光敏傳感器隨著現(xiàn)代電

28、測(cè)技術(shù)飛速發(fā)展和完善，各種功能的傳感器層出不窮。而在眾多種類(lèi)的傳感器中，運(yùn)用較為普遍的就是光敏傳感器。光敏傳感器對(duì)非電量檢測(cè)和智能、節(jié)能控制系統(tǒng)有著較為重要意義，其在各種照明控制工程或監(jiān)測(cè)工作中都被廣泛使用7。最簡(jiǎn)單的光敏傳感器就是光敏電阻。而本課題中，所使用的光敏元件也是光敏電阻。光敏電阻又稱光導(dǎo)管，常用的制作材料為硫化鎘，另外還有硒、硫化鋁、硫化鉛和硫化鉍等材料。這些制作材料具有在特定波長(zhǎng)的光照射下，其阻值迅速減小的特性。這是由于光照產(chǎn)生的載流子都參與導(dǎo)電，在外加電場(chǎng)的作用下作漂移運(yùn)動(dòng)，電子奔向電源的正極，空穴奔向電源的負(fù)極，從而使光敏電阻器的阻值迅速下降8。通常，光敏電阻器都制成薄片結(jié)構(gòu)

29、，以便吸收更多的光能。當(dāng)它受到光的照射時(shí)，半導(dǎo)體片（光敏層）內(nèi)就激發(fā)出電子空穴對(duì)，參與導(dǎo)電，使電路中電流增強(qiáng)。為了獲得高的靈敏度，光敏電阻的電極常采用梳狀圖案，它是在一定的掩膜下向光電導(dǎo)薄膜上蒸鍍金或銦等金屬形成的8。光敏電阻的結(jié)構(gòu)圖如圖2-4所示。 光明傳感器的工作原理是：利用光敏元件，將所檢測(cè)到的光信號(hào)，可以使照度信息，也可以是光照強(qiáng)度信息等這些非電量，轉(zhuǎn)換為電量，也就是電信號(hào)的形式，具體應(yīng)用在本課題中，其電信號(hào)的值有兩種情況，1或0。本課題中需要使用光敏電阻進(jìn)行室內(nèi)光照信息檢測(cè)。若室內(nèi)光照強(qiáng)度不足，則光敏電阻將輸出值為1的信號(hào)。圖2-4 光敏電阻結(jié)構(gòu)圖光敏傳感器敏感波長(zhǎng)在可見(jiàn)光波長(zhǎng)附近，

30、包括紅外線波長(zhǎng)和紫外線波長(zhǎng)。光傳感器不只局限于對(duì)光的探測(cè)，它還可以作為探測(cè)元件組成其他傳感器，對(duì)許多非電量進(jìn)行檢測(cè)，只要將這些非電量轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的變化即可。當(dāng)光子沖擊接合處就會(huì)產(chǎn)生電流，使其接通，轉(zhuǎn)化成所需的電信號(hào)。2.5 熱釋電紅外線傳感器熱釋電紅外線傳感器主要是由一種高熱電系數(shù)的材料，如鋯鈦酸鉛系陶瓷、鉭酸鋰、硫酸三甘鈦等制成尺寸為2*1mm的探測(cè)元件。在每個(gè)探測(cè)器內(nèi)裝入一個(gè)或兩個(gè)探測(cè)元件，并將兩個(gè)探測(cè)元件以反極性串聯(lián)，以抑制由于自身溫度升高而產(chǎn)生的干擾。由探測(cè)元件將探測(cè)并接收到的紅外輻射轉(zhuǎn)變成微弱的電壓信號(hào)，經(jīng)裝在探頭內(nèi)的場(chǎng)效應(yīng)管放大后向外輸出。為了提高探測(cè)器的探測(cè)靈敏度以增大探測(cè)距離，

31、一般在探測(cè)器的前方裝設(shè)一個(gè)菲涅爾透鏡，該透鏡用透明塑料制成，將透鏡的上、下兩部分各分成若干等份，制成一種具有特殊光學(xué)系統(tǒng)的透鏡，它和放大電路相配合，可將信號(hào)放大70分貝以上，這樣就可以測(cè)出1020米范圍內(nèi)人的行動(dòng)9。熱釋電紅外傳感器在結(jié)構(gòu)上引入場(chǎng)效應(yīng)管，其目的在于完成阻抗變換。由于熱電元輸出的是電荷信號(hào)，并不能直接使用，因而需要用電阻將其轉(zhuǎn)換為電壓形式。故引入的N溝道結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管應(yīng)接成共漏形式來(lái)完成阻抗變換。熱釋電紅外傳感器由傳感探測(cè)元、干涉濾光片和場(chǎng)效應(yīng)管匹配器三部分組成。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)將高熱電材料制成一定厚度的薄片，并在它的兩面鍍上金屬電極，然后加電對(duì)其進(jìn)行極化，這樣便制成了熱釋電探測(cè)元。由于加

32、電極化的電壓是有極性的，因此極化后的探測(cè)元也是有正、負(fù)極性的。該傳感器將兩個(gè)極性相反、特性一致的探測(cè)元串接在一起，目的是消除因環(huán)境和自身變化引起的干擾。它利用兩個(gè)極性相反、大小相等的干擾信號(hào)在內(nèi)部相互抵消的原理來(lái)使傳感器得到補(bǔ)償。對(duì)于輻射至傳感器的紅外輻射，熱釋電傳感器通過(guò)安裝在傳感器前面的菲涅爾透鏡將其聚焦后加至兩個(gè)探測(cè)元上，從而使傳感器輸出電壓信號(hào)10。如今，熱釋電紅外傳感器已被廣泛運(yùn)用于許多方面的解決方案之中。例如：過(guò)道、走廊的照明燈光控制、私人車(chē)庫(kù)照明、超市等。究其原因，除了其價(jià)便宜，成本較低外，還因?yàn)槠涔δ軐?shí)用度高，較為符合實(shí)際需求等原因。熱釋電紅外傳感器在照明系統(tǒng)控制、運(yùn)動(dòng)檢測(cè)、安

33、防監(jiān)控中都有著不可替代的地位。本課題中設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)需要采用熱釋電紅外傳感器中的無(wú)源紅外傳感器（PIR傳感器），如圖2-5所示。圖2-5 PIR傳感器第3章 Zigbee無(wú)線智能燈光控制3.1 Zigbee無(wú)線控制結(jié)構(gòu)采用樹(shù)狀簇型結(jié)構(gòu)，整體結(jié)構(gòu)布局及組網(wǎng)方式如圖3-1所示。 圖3-13.2 設(shè)計(jì)說(shuō)明 傳感器電路由光敏傳感器和熱釋電紅外線傳感器組成，兩種傳感器，雙線程控制燈光，提高照明控制的智能化程度，可以根據(jù)不同場(chǎng)合在不同時(shí)段中不同的情景需求，準(zhǔn)確、人性化地提供燈光節(jié)能策略。很好的解決傳統(tǒng)照明系統(tǒng)中單傳感器的不足，如室內(nèi)無(wú)人卻燈火通明。采用兩塊PCB進(jìn)行無(wú)線傳輸控制，可以極大的擺脫空間上的束縛，有

34、效的解決有線布線方式浪費(fèi)意象派，影響室內(nèi)美觀，維修難度高的問(wèn)題。Zigbee無(wú)線控制方式僅用兩塊功能板，功能板上集成了相關(guān)的光敏傳感器和熱釋電紅外線傳感器并有繼電器外接端口。一塊功能板用作信號(hào)發(fā)送，另一塊用作信號(hào)接收。本課題設(shè)計(jì)的照明系統(tǒng)控制的流程，首先由光照強(qiáng)度采集和室內(nèi)人員采集開(kāi)始。當(dāng)系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)，光敏傳感器和熱釋電紅外傳感器同時(shí)運(yùn)作，將檢測(cè)得到的光照度和人員信息以電信號(hào)形式，發(fā)送給終端CC2530芯片。CC2530接收信號(hào)后，根據(jù)設(shè)計(jì)過(guò)程中捎寫(xiě)的程序，完成控制指令的判斷，并輸出控制指令。而后就是本設(shè)計(jì)中的特色環(huán)節(jié)，無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)的建立。通過(guò)對(duì)Zigee協(xié)議棧的編寫(xiě)和運(yùn)用，建立點(diǎn)對(duì)點(diǎn)無(wú)線傳輸網(wǎng)

35、絡(luò)。而后，終端輸出的控制指令通過(guò)無(wú)線傳輸，傳輸給接收端的CC2530芯片。協(xié)調(diào)器CC2530芯片根據(jù)設(shè)計(jì)過(guò)程中捎寫(xiě)的接收端指令處理函數(shù)，判斷執(zhí)行何種指令并輸出相應(yīng)的執(zhí)行命令，而與接收端相連的LED就能做出正確的反映。當(dāng)傳感器檢測(cè)到的信號(hào)發(fā)生變化時(shí)，終端CC2530可以立刻接收并進(jìn)行判斷，按照上文所述的途徑，完成新的指令傳輸，接收端也能立刻對(duì)接收指令做出相應(yīng)的執(zhí)行操作。根據(jù)設(shè)置狀態(tài)掃描間隔時(shí)間，可以有效防止信號(hào)干擾，和無(wú)用的信號(hào)判斷。本課題設(shè)計(jì)的照明控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)流程如圖3-2所示。圖3-2 系統(tǒng)運(yùn)行流程圖 具體實(shí)現(xiàn)過(guò)程包括：（1） 光敏終端檢測(cè)到光照強(qiáng)度信息，若環(huán)境中光照強(qiáng)度不足，則光敏傳感器對(duì)

36、應(yīng)IO口的值為1，終端將發(fā)送的光照信息數(shù)據(jù)包內(nèi)容也為1。紅外傳感終端檢測(cè)室內(nèi)人員情況，若室內(nèi)有人，紅外信息輸出值為1，無(wú)人則輸出值為0.（2） 接收端分別接收光敏終端信息以及紅外傳感終端信息，即終端所發(fā)送出的數(shù)據(jù)包，并提取數(shù)據(jù)包中的內(nèi)容。該部分為無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸部分，通過(guò)對(duì)開(kāi)發(fā)板編寫(xiě)Zigbee點(diǎn)對(duì)點(diǎn)無(wú)線通訊協(xié)議，設(shè)置終端以及協(xié)調(diào)器的地址，并保證終端所發(fā)送數(shù)據(jù)僅能發(fā)送到指定地址的協(xié)調(diào)器，消除了在多個(gè)協(xié)調(diào)器情況下的信號(hào)誤傳問(wèn)題以及干擾問(wèn)題。（3） 進(jìn)行環(huán)境判斷。接收端對(duì)數(shù)據(jù)包內(nèi)容進(jìn)行邏輯判斷，當(dāng)且僅當(dāng)兩個(gè)數(shù)據(jù)包內(nèi)容且為1時(shí)，也就是說(shuō)當(dāng)前環(huán)境狀態(tài)為光照不足但室內(nèi)有人的情況，協(xié)調(diào)器上繼電器開(kāi)通，繼電器通

37、電指示燈亮起。若判斷出的環(huán)境狀態(tài)不是光照不足且室內(nèi)有人的狀態(tài)，則繼電器保持?jǐn)嚅_(kāi)，指示燈不亮。當(dāng)系統(tǒng)開(kāi)啟后，整個(gè)系統(tǒng)處于一個(gè)循環(huán)運(yùn)作過(guò)程中，通過(guò)對(duì)Zigbee協(xié)議棧的編寫(xiě)，可以改變對(duì)傳感器信息的采集時(shí)間，以此消除環(huán)境中干擾信號(hào)的影響。3.3 系統(tǒng)軟件的實(shí)現(xiàn)3.3.1 開(kāi)發(fā)環(huán)境介紹IAR Embedded Workbench是一個(gè)非常有效的集成開(kāi)發(fā)環(huán)境（IDE），它使用戶充分有效地開(kāi)發(fā)并管理嵌入式應(yīng)用工程。作為一個(gè)開(kāi)發(fā)平臺(tái)，它具備任何在用戶每天的工作地方所想要的特性。 IAR Embedded Workbench 提供一個(gè)框架，任何可用的

38、工具都可以完整地嵌入其中，這些工具包括：高度優(yōu)化的IAR AVR C/C+編譯器； AVR IAR匯編器； 通用IAR XLINK Linker IAR XAR庫(kù)創(chuàng)建器和 IAR XLIB Librarian 一個(gè)強(qiáng)大的編輯器；一個(gè)工程管理器；IAR C-SPYTM調(diào)試器，一個(gè)具有世界先進(jìn)水平的高級(jí)語(yǔ)言調(diào)試器。嵌入式IAR Embedded Workbench適用于大量8位、16位以及32位的微處理器和微控制器，使用戶在開(kāi)發(fā)新的項(xiàng)目時(shí)也能在所熟悉

39、的開(kāi)發(fā)環(huán)境中進(jìn)行。它為用戶提供一個(gè)易學(xué)和具有最大量代碼繼承能力的開(kāi)發(fā)環(huán)境，以及對(duì)大多數(shù)和特殊目標(biāo)的支持。嵌入式IAR Embedded Workbench有效提高用戶的工作效率，通過(guò)IAR工具，用戶可以大大節(jié)省工作時(shí)間。 圖3-3為IAR Embedded Workbench軟件界面。圖3-3 IAR Embedded Workbench軟件界面3.3.2 系統(tǒng)初始化完成對(duì)單片機(jī)中的各模塊包括外設(shè)的相應(yīng)控制寄存器中寫(xiě)入正確的數(shù)據(jù)，設(shè)定各部分的工作方式。系統(tǒng)初始化主要包括LED初始化、USART(串口通訊)、光敏傳感器和IO(

40、一般輸入輸出端口)等的操作，設(shè)置相應(yīng)的寄存器。本課題所設(shè)計(jì)系統(tǒng)需要使用兩個(gè)Zigbee模塊進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)。兩個(gè)模塊分別設(shè)計(jì)捎寫(xiě)不同的Zigbee協(xié)議棧語(yǔ)句。（1） 光敏傳感器終端代碼 本段代碼能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)光敏傳感器所檢測(cè)光信號(hào)的采集以及光照信息的無(wú)線傳輸。首先，光敏傳感器對(duì)光照度進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)信號(hào)將以電信號(hào)形式發(fā)給CC2530，之后經(jīng)過(guò)此段代碼，進(jìn)行環(huán)境判斷，并輸出判斷結(jié)果信息至協(xié)調(diào)器，由協(xié)調(diào)器根據(jù)當(dāng)前環(huán)境判斷信息進(jìn)行控制指令判斷。void SampleApp_SendPointToPointMessage( void ) /點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信協(xié)議，使終端信息僅 能傳至與終端地址相同的協(xié)調(diào)器上/ uint

41、8 L; /定義8位整形變量/ if(P0_1=1) /判斷光敏電阻檢測(cè)信息，0為有光，1為 無(wú)光/ L=1; /當(dāng)完成光信號(hào)判斷時(shí)，輸出的信號(hào)L 由協(xié)調(diào)器接收，并完成指令的邏輯判斷/ else L=0; if ( AF_DataRequest( &Point_To_Point_DstAddr, /該if結(jié)構(gòu)體為Zigbee點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信協(xié)議 &SampleApp_epDesc, 的數(shù)據(jù)傳輸部分/ SAMPLEAPP_LIGHT_CLUSTERID, /傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包類(lèi)型/ 1, /傳輸數(shù)據(jù)長(zhǎng)度/ &L, /傳輸數(shù)據(jù)L的內(nèi)容/ &SampleApp_TransID,

42、AF_DISCV_ROUTE, AF_DEFAULT_RADIUS ) = afStatus_SUCCESS ) else /錯(cuò)誤發(fā)送時(shí)，不傳輸數(shù)據(jù)/ （2）紅外熱釋電傳感器終端代碼 本段代碼功能及作用與光敏終端代相似，對(duì)室內(nèi)有無(wú)人員情況進(jìn)行判斷，并將判斷結(jié)果通過(guò)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通訊方式，發(fā)至協(xié)調(diào)器，供協(xié)調(diào)器進(jìn)行控制指令判斷。#define SAMPLEAPP_PEOPLE_CLUSTERID 3 /定于紅外信號(hào)數(shù)據(jù)包類(lèi)型，傳輸編號(hào)，方便協(xié)調(diào)器端接收識(shí)別/void SampleApp_SendPointToPointMessage( void ) uint8 L; if(P0_5=1) /判斷熱釋電紅外

43、傳感器檢測(cè)信息， 0為無(wú)人，1為有人/ L=1; /用于協(xié)調(diào)器端進(jìn)行指令判斷的數(shù)據(jù) 內(nèi)容 else L=0; if ( AF_DataRequest( &Point_To_Point_DstAddr, /紅外信號(hào)的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)發(fā)送協(xié)議 &SampleApp_epDesc, SAMPLEAPP_PEOPLE_CLUSTERID, /所發(fā)送的L的數(shù)據(jù)類(lèi)型 1, /L的數(shù)據(jù)長(zhǎng)度 &L, /L的數(shù)據(jù)內(nèi)容 &SampleApp_TransID, AF_DISCV_ROUTE, AF_DEFAULT_RADIUS ) = afStatus_SUCCESS ) else / Err

44、or occurred in request to send. （3） 協(xié)調(diào)器接收終端信號(hào)、判斷、執(zhí)行部分本段代碼將實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的接收到判斷到執(zhí)行的全過(guò)程。首先，協(xié)調(diào)器接收到終端發(fā)出的環(huán)境判斷信息，根據(jù)本段代碼的邏輯判斷部分，決定當(dāng)前環(huán)境狀態(tài)下該執(zhí)行何種操作，并最終執(zhí)行操作指令。void SampleApp_MessageMSGCB( afIncomingMSGPacket_t *pkt ) /Zigbee數(shù)據(jù)接收協(xié)議/ switch (pkt->clusterId) / 判斷所接受的數(shù)據(jù)類(lèi)型，在光敏和紅 外傳感部分，已分別定義了各自的數(shù)據(jù)類(lèi)型/ case SAMPLEAPP_LIGHT_C

45、LUSTERID: /若接收數(shù)據(jù)包為光敏信號(hào)的數(shù)據(jù)包則執(zhí)行 相應(yīng)指令；/ H=pkt->cmd.Data0; /由于接收協(xié)議以此只能接收一個(gè)數(shù)據(jù)，而系統(tǒng)中兩個(gè) 終端同時(shí)對(duì)協(xié)調(diào)器進(jìn)行信號(hào)傳輸，因此需要用全局變量 進(jìn)行數(shù)據(jù)保存/ break; case SAMPLEAPP_PEOPLE_CLUSTERID: /若為紅外信號(hào)的數(shù)據(jù)包，則將內(nèi)容賦給 D=pkt->cmd.Data0; 全局變量D/ break; if(H=1)&&(D=1) /根據(jù)全局變量的賦值情況，進(jìn)行邏輯判斷/ P1_0=1; /若所讀環(huán)境信息為有人且無(wú)光的狀態(tài)， 輸出控制指令，使受控端LED1亮/ e

46、lse P1_0=0; /除了有人且無(wú)光的環(huán)境，其他情況一律輸出 熄滅燈的指令/ 代碼及其注釋中，針對(duì)系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)的每一步流程都給出了詳細(xì)解釋。其中包括傳感器對(duì)應(yīng)IO口，兩個(gè)信息采集終端環(huán)境采集信號(hào)的賦值操作、輸出數(shù)據(jù)包類(lèi)型、數(shù)據(jù)包名稱、以及輸出內(nèi)容、協(xié)調(diào)器接收后的邏輯判斷取值，控制指令內(nèi)容等。本套實(shí)驗(yàn)由于時(shí)間及硬件有限，僅在系統(tǒng)中加入兩個(gè)傳感器即光敏傳感器和紅外傳感器的應(yīng)用。該系統(tǒng)還具有較大的功能擴(kuò)展空間，有待日后開(kāi)發(fā)。第4章 硬件仿真結(jié)果分析4.1 硬件仿真調(diào)試內(nèi)容本系統(tǒng)的硬件調(diào)試需要使用兩塊Zigbee模塊，組成無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)，其中一個(gè)模塊裝設(shè)光敏傳感器、熱釋電紅外傳感器。這個(gè)模塊稱為終端

47、，剩余一個(gè)模塊用于接收信息并完成控制命令的判斷與執(zhí)行，稱為協(xié)調(diào)器。實(shí)驗(yàn)預(yù)期達(dá)到以下效果：當(dāng)且僅當(dāng)光敏傳感器判斷環(huán)境為無(wú)光且紅外傳感器判斷有人時(shí)，協(xié)調(diào)器LED1即綠燈亮起，其余一切狀態(tài)，綠燈保持不亮狀態(tài)。實(shí)驗(yàn)中，模擬無(wú)光狀態(tài)時(shí) ，用手擋住光敏傳感器，有光狀態(tài)則直接在白天環(huán)境中模擬；模擬有人狀態(tài)是，手靠近紅外傳感器，無(wú)人狀態(tài)則人體與傳感器保持一定距離。4.2 調(diào)試結(jié)果分析4.2.1 模擬環(huán)境中，光照不足，但是有人的情景此環(huán)境中，協(xié)調(diào)器接收終端發(fā)出的檢測(cè)信號(hào)后，進(jìn)行邏輯判斷并執(zhí)行控制指令，該指令正確情況應(yīng)該是協(xié)調(diào)器的LED1開(kāi)。實(shí)驗(yàn)效果如圖4-1所示。用手指遮住光照檢測(cè)終端的光敏傳感器，同時(shí)在熱釋電

48、紅外傳感器附近，用手指晃動(dòng)，模擬無(wú)光且有人的環(huán)境。可看出，協(xié)調(diào)器即無(wú)人工干預(yù)的節(jié)點(diǎn)上，從左至右數(shù)第一盞LED燈處于亮的狀態(tài)。實(shí)驗(yàn)效果與預(yù)期一致。最右方兩盞LED分別為：第四盞，光敏燈，默認(rèn)為亮；第三盞通訊聯(lián)接指示燈，在兩塊節(jié)點(diǎn)相互通訊成功時(shí)，保持亮的狀態(tài)。在協(xié)調(diào)器上，此兩盞燈在實(shí)驗(yàn)中不受任何控制，保持常亮。環(huán)境中所需的燈被點(diǎn)亮，通過(guò)串口界面可以監(jiān)視燈亮的情況，此時(shí)串口顯示：light on，串口界面如圖4-1：圖4-1 無(wú)光有人從模擬環(huán)境（2）開(kāi)始，是本設(shè)計(jì)區(qū)別于傳統(tǒng)照明控制系統(tǒng)的特色部分。傳統(tǒng)照明控制系統(tǒng)一般使用機(jī)械開(kāi)關(guān)控制，幾乎沒(méi)有智能控制的概念。而智能家居控制方案中，也僅能實(shí)現(xiàn)紅外感應(yīng)或

49、者光照感應(yīng)的單獨(dú)工作，并不能完成復(fù)雜的環(huán)境判斷功能。本設(shè)計(jì)中，為體現(xiàn)節(jié)能理念以及智能控制，專(zhuān)門(mén)研究解決了環(huán)境判斷功能，使系統(tǒng)能對(duì)環(huán)境做出正確判斷并執(zhí)行正確照明控制操作。以下三個(gè)模擬環(huán)境實(shí)驗(yàn)，都將檢驗(yàn)本系統(tǒng)的環(huán)境判斷功能以及方案可行性。4.2.2 模擬環(huán)境中，光照不足且無(wú)人員 如圖4-2：將光敏傳感器處于光線昏暗環(huán)境下且人體與紅外傳感器保持一定距離，協(xié)調(diào)器上LED1不亮。串口顯示：light off，與實(shí)驗(yàn)預(yù)期效果一致。圖4-2 無(wú)光無(wú)人在本模擬環(huán)境中，如果是傳統(tǒng)照明控制方案，那么只能機(jī)械的通過(guò)控制開(kāi)光控制燈的亮滅。在光照不足時(shí)，人工打開(kāi)照明燈，但人員若離開(kāi)房間一段時(shí)間，或是離開(kāi)房間后忘記關(guān)燈，那么燈依然保持亮的狀態(tài)，極大造成資源的浪費(fèi)。4.2.3 模擬環(huán)境中光照充足，但沒(méi)有人員如圖4-3，將光敏傳感器用電筒照射，同時(shí)身體與紅外傳感器保持距離。協(xié)調(diào)器LED1不亮，效果與預(yù)期一致。圖4-3 有光無(wú)人本模環(huán)境是比較常見(jiàn)的環(huán)境，如白天室內(nèi)無(wú)人的情況。本模擬環(huán)境下的實(shí)驗(yàn)是為了驗(yàn)證本方案是否在白天室內(nèi)無(wú)人時(shí)會(huì)自動(dòng)打開(kāi)而造成資源浪費(fèi)的問(wèn)題。4.2.4 模擬環(huán)境中光照充足，且有人員經(jīng)過(guò)協(xié)調(diào)器LED1依舊保持熄滅狀態(tài)，顯示與模擬環(huán)境（3）一樣，效果與預(yù)期一致。進(jìn)行光照充足但有人員的模擬環(huán)境實(shí)驗(yàn)，其目的之一在于體現(xiàn)本方案中，兩個(gè)傳感器所檢