基于zigbee技术照明系统的应用的研究

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1、武汉理工大学硕士学位论文摘要随着物联网技术的快速发展和人们对生活品质要求的日益提高，传统概念的照明设备已经无法满足人们追求高品质生活的需要，照明系统的智能化已经成为一种必然的需求。然而，目前的许多无线网络技术应用的目的都是在尽可能提高网络中数据的传输速率、容量和传输距离，像照明这些系统通信的距离有限，传输的数据容量较小，只需要低的数据传输速率，要求能实时传送信息，并且使用的嵌入式终端设备只需要电池供电就能满足要求。针对于这种情形下的需求，要求所使用构成无线网络的传输设备功耗小、成本低、可靠信高。由此系统结合的嵌入

2、式技术、短距离无线通信技术成为了应用的重点。本文首先分析了照明系统的发展状况，以及通过比较几种短距离无线通信技术的特点，阐述了ZigBee技术在家庭及楼宇自动化领域的应用优势，提出了基于ZigBee技术的照明系统的总体方案。为了满足低成本和性能的要求，硬件上系统采用低成本的CC2530芯片为主控芯片，并且可以进行射频收发。硬件模块包含灯控输入节点和灯控输出节点，其中公共电路部分设计了CC2530抗干扰电路、电源电路、JTAG调试接口电路、系统复位电路、指示灯和蜂鸣器电路，以及天线电路。输入节点采用光电耦合输入，输

3、出节点采用三极管驱动继电器输出。在完成PCB设计和电路板焊接后，对电路板进行了硬件调试，验证了各个模块的功能运行正常。系统软件设计中引入了Z．Stack协议栈，分析了该协议栈的架构，同时分析了用户应用程序的接口和ZigBee网络拓扑结构。针对照明系统的应用，设计了灯控节点的点对点通信程序和基于Z—Stack的组网程序。点对点通信验证了输入和输出节点的无线射频模块能正常发射和接收信号；组网程序中涉及了灯控节点的建网、入网、绑定和数据发送与接收实现。在完成硬件和软件模块设计的基础上，对系统的系能进行了测试，包括灯控节

4、点组网测试和灯控节点通信距离及其影响因素的测试。组网测试中通过PacketSniffer抓帧软件验证了结果的有效性；影响通信距离的测试中通过分析实验数据，提出了改善通信质量的措施。本文最后对整个系统的实现过程进行了总结，介绍了作者在基于ZigBee技术的照明系统应用研究中做的具体工作，并阐述了在进一步的开发中需要解决的问题。关键词：照明系统；ZigBee；协议栈；CC2530AbstractWiththerapiddevelopmentofthetechnologyofInternetofThingsandpeo

5、plechasehigherqualitylife，traditionalconceptoflightingequipmentcan’tmeettheneedthatpeoplepursinghigh—qualitylife，SOthelightingsystemhasbecomeaninevitabledemand．However,theapplicationpurposeofmostofcurrentwirelessnetworktechnologiesistoimprovenetworkdatatransm

6、issionrate，capacityandtransmissiondistance．Instead，asystemlikelightinghassomefeatures：limitedcommunicationdistance，smaller-capacitytransmissionofdata,lowdatacommunicationrate，real-timetransmissionofinformation,battery-poweredforterminalequipment．Inresponsetot

7、hedemand，thetransmissionequipmentusedinawirelessnetworkisrequiredforpowerconsumption，lowcost,highreliableletter．Theembeddedtechnologyandshort-rangwirelesscommunicationtechnologybecomethefocusoftheapplicationinthissystem．Thisarticlefirstanalyzesthedevelopmento

8、flightingsystem．Accordingtocomparethecharacteristicsofseveralshort-rangewirelesscommunicationtechnologies，theapplicationadvantagesofZigBeetechnologyinthefieldofhomeandbuildingautomationis