3、 硬件电路设计

　　ZigBee 新一代SoC 芯片[7]CC2530 是TI 公司推出的用于嵌入式应用的片上系统， 是使用IEEE 802.15.4 标准、ZigBee 和ZigBee RF4CE 的一个片上系统解决方案。

　　CC2530 内部已集成了一个8051 微处理器与高性能的RF 收发器。CC2530 能够以非常低的总材料成本建立强大的网络节点， 拥有较大的快闪记忆体， 其存储容量多达256 B， 它是理想的ZigBee 专业应用芯片； 支持新RemoTI 的ZigBee RF4CE， 这是业界首款符合ZigBeeRF4CE 兼容的协议栈。此外，CC2530 具有不同的运行模式， 使得它尤其适应超低功耗要求的系统， 运行模式之间的转换时间短， 进一步确保了低能源消耗。图3 为CC2530 外围电路设计。图3 中的D3 倒F 天线是单端天线， 也就是非平衡天线， 所以需要用电容、电感组成一个非平衡变压器(BALUN) ， 如图3 中的虚线框图， 来满足RF 输入/输出匹配的要求。

　　图3  CC2530 外围电路

　　PCB 天线设计难度较大， 通常还需要仿真工具的支持， 但TI 公司已经把倒F 型PCB 天线设计的规格公布了。对于终端设备的设计来说，PCB 天线不失为一种较经济的选择， 因为其通信距离可以满足本系统的要求。

　　路灯节点设计采用光敏电阻传感器检测的方式采集路灯状态信息并通过无线传回主控中心( 协调器)， 同时经主控中心处理后， 将相应的控制命令发送至指定的路灯节点。协调器的设计是根据电子时钟产生的精确时间和光敏电阻采集外界光线的强弱来控制整个网络的路灯。

　　在下半夜采用隔柱亮灯(开部分灯) 的方法降低电能消耗； 在大白天， 采用关全部路灯的方法， 如果天气突然转阴， 系统就会自动打开部分路灯， 满足人们照明要求； 傍晚时分， 用光敏传感器采集的光线强弱来判断是否需要开关灯， 做到及时开关灯。根据以上的控制实现智能和节能控制。表1 所示的为协调器主控制路灯的状况( 此表要根据城市的实际情况制定)。

　　表1  协调器根据时间与外界状态发出控制命令

　　本文提出了基于CC2530 的ZigBee 无线路灯节能智能监控系统的设计方案， 在路灯控制器节点设计基础上实现了自组织网络的建立、通信、互操作性测试， 解决了以往无线控制网络的通信不稳定的问题。初步实验结果表明： 采用这种模式建立的无线路灯节能监控系统不仅具有较好的可靠性和较高的控制效率， 而且还能够及时发现路灯损坏情况和它的具体位置， 减少了巡灯工作，同时又根据城市是否需要打开路灯的实际情况来控制整个网络中的路灯开关， 从而做到合理及时开、关灯。在下半夜采用隔柱亮灯的方法不仅能满足人们照明的需要， 而且还能减少电能消耗， 能够很好地达到节能和智能化管理的目的， 有着广阔的应用前景。