引言
路灯是现在都市的窗口和标志, 也是现在都市的一种象征, 是都市十分看重的公共设施之一, 直接反映了都市的建设水平, 凸显了都市的当代风貌。多年以来, 国内外大多数的都市路灯照明控制系统采用以时控为主的的传统控制方式, 但这种照明方式存在着很大的弊端。为了满足现代化都市建设条件下对路照明控制系统的要求, 本文采用Zigbee技术在协调器上外接传感器电路, 根据光照强度的变化对路灯进行智能控制, 可以作为一种有益的尝试。

1 智能路灯控制系统设计方案
本系统采用Zig Bee技术组建通信网络, 自协调器和终端设备组网后, 由协调器部分通过光敏传感电路采集到的光照强度转化成电压值经CC2530内部ADC (模数转换) 处理后由CC2530的P0_5脚输出相应的电平值。[1,2]系统采用的光敏传感器为硫化镉光敏电阻, 该元件根据光照强度的不同, 改变光敏电阻的电阻值, 光照强度越大电阻值越小, 光照强度越小电阻值越大。当光敏电阻两端实测电压跳变电压为2V时, 对应的光照强度约为50LUX。实测电压小于2V时, 相应的电阻值为2-15.38千欧, 协调器给终端设备发送“1”, 继电器断开, 路灯熄灭。当实测电压大于等于2V时, 光敏电阻阻值为15.4-2.5兆欧, 协调器给终端设备发送“0”, 可以触发继电器吸合, 路灯点亮。如果协调器与终端设备之间距离较远无法组网, 可以考虑引入路由的功能。智能路灯控制系统图如图1所示。

 图1 智能路灯系统图
图1 智能路灯系统图   下载原图

2 硬件电路设计
2.1 电源电路设计
电源部分是由一个12V的蓄电池, 通过一个10u F/50V的电解电容滤波后接三端稳压模块7805输出5V, 再次经过一个10u F/50V的电解电容第二次滤波后接三端稳压模块UTC1117TC33后, 输出3.3V。电源电路系统图如图2所示。

 图2 电源电路图
图2 电源电路图   下载原图

2.2 协调器电路设计
协调器电路在CC2530的P0_5脚外接光敏传感器电路及紧急控制电路。光敏电路是由一个10k的电阻、一个330的电阻、一个光敏电阻器和一个开关构成。光敏电阻会随着光照程度不同而阻值不同, 当光照程度越高时, 光敏电阻的阻值越低, 但是在光敏电阻没有光照的情况下, 它的电阻值最大。这些模拟数据经CC2530单片机内部ADC转换电路, 获取相应的数字电平值。协调器电路图如图3所示。

 图3 协调器电路图
图3 协调器电路图   下载原图

2.3 终端电路设计
终端设备部分在CC2530的P0_5脚外接继电器控制电路, 此部分的继电器控制电路利用PNP三极管驱动继电器工作, 同时为了防止元件不被感应电压击穿或烧坏, 在继电器两输入端并联一个二极管。利用继电器电路控制电路中的常开、常闭功能, 实现对路灯的通、断控制。当P0_5脚输出低电平时, 继电器吸合, 路灯点亮;当P0_5脚输出高电平时, 继电器断开, 路灯熄灭。终端电路图如图4所示。

 图4 终端电路图
图4 终端电路图   下载原图

3 软件设计
系统采用的软件开发环境为IAR EW8051 V8.1, 采用的协议栈为德州仪器的ZSTACK。协调器部分初始化后建立网络自动搜索无线信号并分配网络ID。[3]同时, 在CC2530的P0_5脚外接光敏传感器电路及紧急控制电路, 利用光敏传感器元件根据光照强度的不同改变电阻值 (光照度越大阻值越小, 反之越大) , 将此模拟数据经CC2530单片机内部ADC转换电路, 跟ADC转换电路的基准电压进行比较, 获取相应的数字电平经过Zig Bee协议进行发送, 具体流程如图5所示。

 图5 协调器流程图
图5 协调器流程图   下载原图

终端设备部分申请加入网络后, 在CC2530的P0_5脚外接继电器控制电路, 当终端设备接收到协调器发送的数值电平后, 驱动继电器工作。接收到的数据为“0”时, 继电器吸合, 路灯点亮;当接收到的数据为“1”时, 继电器断开, 路灯熄灭。具体的流程图如图6所示。

 图6 终端设备流程图
图6 终端设备流程图   下载原图

4 结束语
基于Zig Bee技术的智能路灯控制系统可以通过协调器部分的光敏传感器采集数据并进行处理后, 可以同时远程无线控制多个终端设备中的继电器工作, 即可以同时控制多台路灯的亮和灭。整个控制系统不仅开发成本低, 性价较高, 而且安装与维护比较简单。因此, 该系统具有传统定时器控制路灯系统所不具备的优势, 能够较好地解决因为四季的时差变化需要对定时器进行经常性人工调整的问题。