摘 要

随着生活水平的提高和城市化进程的推进，人们也不断地提高住宅的要求，智能小区和智能家居的建设也在快速的发展和推进当中。传统的路灯系统不够方便，电力资源浪费，人工服务成本较高，而智能照明系统能够很好的解决这个问题。

本文首先是对ZigBee网络的相关部分进行了详细的概述，其中包括ZigBee设备类型，网络拓扑结构，协议栈等等。ZigBee模块中的核心板是CC2530。CC2530 是符合2.4-GHz 的IEEE 802.15.4协议规范的一个片上系统。CC2530主要内核是80C51CPU，并结合了领先的RF射频收发器。设计的整个系统包括硬件和软件部分，硬件部分包括了无线传感网络的介绍和传感器的介绍。在无线通信的形式下使用的是无线传感器网络，它包含了终端节点和协调器节点，协调器是直接与PC控制中心连接。软件部分包括两个部分，一是基于IAR开发环境的数据发送和数据接收部分，另一个是基于LabVIEW编程环境实现的，包括串口通信模块，数据处理模块和故障报警模块。

本课题完成了照明系统的硬件软件设计，实现了前半夜亮灯，后半夜声控的无线照明功能。

关键字：ZigBee技术； CC2530； LabVIEW； 协议栈； 照明系统

Abstract

With the improvement of living standards and the progress of urbanization, people also continue to improve the residential requirements, intelligent residential and smart home construction is also in the rapid development and promotion of which. Traditional street lamp system is not convenient, waste of power resources, high cost of labor services, and intelligent lighting system can be a good solution to this problem.

In this paper, first of all, the relevant parts of the ZigBee network are summarized in detail, including the types of ZigBee equipment, network topology, protocol stack and so on. The core board in the ZigBee module is CC2530. CC2530 is a chip system which conforms to the standard of IEEE 802.15.4 2.4-GHz protocol. CC2530 is the main kernel is 80C51CPU, and combines a leading RF RF transceiver. The whole system includes hardware and software. The hardware part includes the introduction of wireless sensor network and the introduction of the sensor. Wireless sensor network is used in the form of wireless communication, which includes the terminal node and coordinator node, which is directly connected with the PC control center. The software part consists of two parts, one is based on IAR development environment of data transmission and data receiving part, and another is based on LabVIEW programming environment, including the serial communication module, data processing module and fault alarm module.

The subject completed the lighting system design of software and hardware, realize the lighting before the middle of the night, after midnight voice wireless lighting function.

Keywords：ZigBee technology CC2530 LabVIEW protocol stack lighting system

目录

摘 要 I

Abstract II

第1章 绪论 1

1.1 课题研究背景 1

1.2 课题研究意义 1

1.3 国内外研究现状 1

1.3.1 总线式照明网络 2

1.3.2 基于ZigBee的无线控制网络 2

1.4 外观布置 3

1.4.1 光源的选取 3

1.4.2 灯具灯杆的布置 3

1.4.3 接地系统 3

1.5 章节安排 3

第2章 ZigBee技术 5

2.1 ZigBee技术概述 5

2.1.1 ZigBee技术的发展 5

2.1.2 ZigBee技术特点 5

2.2 ZigBee设备类型 6

2.3 ZigBee网络拓扑结构 6

2.4 ZigBee协议栈 8

2.4.1 物理层（PHY） 8

2.4.2媒体访问控制层（MAC） 9

2.4.3网络层（NWK） 9

2.4.4应用层（APL） 9

2.4.5安全服务 10

第3章 照明系统的硬件设计 11

3.1系统的总体方案设计 11

3.2 系统的硬件电路设计 11

3.3 ZigBee开发板介绍 12

3.4 终端节点的设计 13

3.4.1 CC2530芯片介绍 13

3.4.2 节点硬件总体设计 13

3.4.3 各功能模块介绍 14

3.5 协调器节点的设计 15

3.5.1 节点硬件总体设计 15

3.5.2 各功能模块介绍 16

3.6 各传感器的介绍 17

3.6.1 光敏电阻 17

3.6.2 声音传感器模块 18

3.6.3 继电器模块 18

3.7 系统经济性分析 19

第4章 照明系统的软件设计 20

4.1 LabVIEW介绍 20

4.2 软件设计过程 20

4.3 串口接收模块 23

4.4 数据处理模块 24

4.5 故障报警模块 26

4.6 时钟设置模块 26

4.7 前面板设计 27

第5章 系统调试与分析 28

第6章 总结与展望 34

6.1 总结 34

6.2 展望 34

参考文献 36

附录A 硬件电路图 37

附录A1 核心板电路图 37

附录A2 底板电路图 38

致谢 39

第1章 绪论

1.1 课题研究背景

城镇化的推进，小区的道路照明和夜景照明成为了小区化必不可缺少的一环。环境的优美，景观灯的布置，路灯的排布，绿色节能等等这些都会成为人们选择居住环境的一大因素。近几年来，小区建设在设计和开发上面，都会把照明系统作为推进城市化亮化工程的重点。时控与光控是目前国内产品用的最多的方式，这些最传统的控制方式大多都存在相同的不足，例如，很难把路灯的运行状态反馈回来。路灯一般到傍晚光线稍暗一些的时候才会开启，直到早晨光线达到一定强度后关闭，每个小区的平均照明时间大概为11~12个小时。通常情况下，晚上10点以后小区的车辆和居民几乎没有，而路灯仍然处于开启的状态，这样，不仅浪费了很多的电还在一定的程度上影响了居民的晚间休息。另一方面，后半夜由于电力充足，光的亮度较之前会更亮，这样不仅白白的浪费能源，而且对灯具的损耗程度及使用寿命也会产生很大的影响。

1.2 课题研究意义