杭州無線智能照明模塊-濟南定制化照明方案-浙江定制化照明方案

易斯特（西安）智能科技有限公司是一家可靠從事無線智能照明模塊的企業(yè)，自2017-08-24成立以來，全體員工奉行“質(zhì)量至上、信譽至上、服務(wù)至上”的經(jīng)營理念。我們憑借“好的產(chǎn)品、廣闊的銷售渠道、良好的商業(yè)信譽”在維修安裝服務(wù)行業(yè)領(lǐng)域擁有很高的地位。供應(yīng)的無線智能照明模塊銷售于全國，收到廣大客戶的交口稱贊。

杭州無線智能照明模塊-濟南定制化照明方案-浙江定制化照明方案。

1 系統(tǒng)方案概述

本文的智能照明控制系統(tǒng)由無線傳感器網(wǎng)絡(luò)、OPC服務(wù)器和用戶界面三部分組成。

底層的無線網(wǎng)絡(luò)采用星型結(jié)構(gòu)，包括一個基站和多個。其中，從站與被控LED燈連接并將燈的狀態(tài)信息傳送給基站?；就ㄟ^RS232與PC機相連，將接受的控制命令下達給從站。系統(tǒng)使用ATmega16L單片機和nRF905無線射頻模塊構(gòu)成工作于433MHz的無線網(wǎng)絡(luò)節(jié)點，兩者通過SPI串行口相連。

節(jié)點結(jié)構(gòu)

上位機中具有專門開發(fā)的OPC DA服務(wù)器。OPC 服務(wù)器與組態(tài)軟件中開發(fā)的用戶界面之間采用OPC技術(shù)通信，與無線網(wǎng)絡(luò)中的基站之間采用RS232串行通信。OPC服務(wù)器負責將用戶下達的控制命令傳送給無線網(wǎng)絡(luò)中的基站，并將基站傳輸?shù)脑O(shè)備狀態(tài)上傳至用戶界面顯示。

在組態(tài)軟件中開發(fā)的用戶界面能實時準確的顯示設(shè)備狀態(tài)，并可實現(xiàn)對LED燈的組合控制、溫度控制、PWM控制、定時控制及操作記錄等功能。

2 系統(tǒng)軟件設(shè)計

2.1 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)設(shè)計

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是由一些低功耗、低成本、體積小的傳感器節(jié)點，以無線通訊方式組成的網(wǎng)絡(luò)，融合傳感器技術(shù)、信息處理技術(shù)、嵌入式技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)，實現(xiàn)信息的采集、處理、傳輸及應(yīng)用，具有施工成本低、系統(tǒng)擴展性好、運行維護易等優(yōu)點。本系統(tǒng)的無線網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)設(shè)計如下：

1）網(wǎng)絡(luò)拓撲

系統(tǒng)無線網(wǎng)絡(luò)采用星型結(jié)構(gòu)，有基站和從站兩類節(jié)點。基站與各從站間進行雙向通信，從站互不通信。網(wǎng)絡(luò)中的每個節(jié)點都配有ID地址，有接收、發(fā)送兩種狀態(tài)，默認處于接收狀態(tài)。

2）MAC層協(xié)議

為避免多個從站同時向基站發(fā)送信息導(dǎo)致信道沖突，且照明系統(tǒng)對控制時延性要求不高，所以網(wǎng)絡(luò)MAC層采用非堅持CSMA/CA協(xié)議。通信前，節(jié)點先利用nRF905的載波檢測引腳CD信道是否空閑，若空氣中有同頻信號則CD自動置高。若信道忙碌則節(jié)點隨機延遲一段時間后再重新。

信道空閑時，節(jié)點并不立即發(fā)送，而是采取的退避機制，將信道沖突的概率降至小。因為當某從站與基站通信完畢的瞬間，可能有多個要發(fā)送數(shù)據(jù)的從站同時到信道空閑，此時信道沖突的可能性大，所以節(jié)點隨機退避一段時間后再進行發(fā)送。

這里采用二進制指數(shù)退避算法BEB，設(shè)爭用期（即節(jié)點發(fā)出數(shù)據(jù)至接收到信道沖突的時間）為2t，各站重傳次數(shù)為N,從整數(shù)集合0,1,…,(2N-1)中隨機取數(shù)，記為R。節(jié)點重傳產(chǎn)生的時延D為2t的R倍，即D=R×2t。

站點在發(fā)送前若檢測到信道空閑，就立即啟動退避計數(shù)器，只要信道空閑，退避計數(shù)器就遞減，若退避過程中檢測到信道被占用則暫停退避計數(shù)器并保持計數(shù)器值不變，當信道重新空閑時在原有計數(shù)值基礎(chǔ)上再次啟動退避計數(shù)器，當計數(shù)值減到零時節(jié)點發(fā)送數(shù)據(jù)。

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4）差錯控制

在差錯控制方面，系統(tǒng)采取數(shù)據(jù)重發(fā)機制與nRF905自身CRC校驗相結(jié)合的方式。從站在發(fā)送RTS或DATA后，若在時間內(nèi)沒有收到基站的CTS或ACK，則重新發(fā)送傳輸失敗的幀，直到接收到回復(fù)或重發(fā)次數(shù)達到設(shè)定值。

另外，nRF905提供對CRC校驗的硬件支持，通過設(shè)置RF配置寄存器中的CRC_MODE值，采取8位CRC校驗。當接收的數(shù)據(jù)CRC校驗出錯時，nRF905會自動丟棄錯誤幀。

5）數(shù)據(jù)傳輸

系統(tǒng)有兩種數(shù)據(jù)傳輸模式：點播和廣播。點播是指基站向指定從站發(fā)送命令或某一從站向基站傳輸數(shù)據(jù)，是點對點通信。廣播是指基站向所有從站發(fā)送命令，此時目的地址為統(tǒng)一值，是點對多點通信。

6）通信幀

系統(tǒng)有兩種幀類型，分別是控制幀RTS、CTS、ACK和數(shù)據(jù)幀DATA。其中，前導(dǎo)碼表明幀的開始；源地址為發(fā)送的設(shè)備地址；目的地址為接收的設(shè)備地址；幀類別說明此幀的功能；有效數(shù)據(jù)是傳輸?shù)木唧w內(nèi)容；結(jié)束碼表明此幀的結(jié)束。

。 我們堅持高質(zhì)量服務(wù)，立志高技術(shù)創(chuàng)新，追求高速度發(fā)展。一直秉承“為客戶服務(wù)并且創(chuàng)造價值”的宗旨，堅持“創(chuàng)新務(wù)實，客戶至上”的工作準則，為所需群體提供優(yōu)異產(chǎn)品和系統(tǒng)解決方案。目前，易斯特科技主營的無線智能照明模塊在全國備受客戶的熱捧。本公司秉著誠信經(jīng)營的理念對產(chǎn)品進行生產(chǎn)銷售，強化過程管理，建設(shè)品質(zhì)良好工程。

3）硬件數(shù)據(jù)采集部分

OPC DA服務(wù)器通過RS232串行口與無線網(wǎng)絡(luò)中的基站連接。本系統(tǒng)將與串口通信有關(guān)的API函數(shù)封裝在一個類中進行管理，并定義一個屬于此類的全局變量。通過對此全局變量的讀操作，將無線網(wǎng)絡(luò)基站上傳的設(shè)備信息寫入服務(wù)器地址空間及相應(yīng)的OPC Item中。當OPC服務(wù)器接收到控制命令后，會自動調(diào)用串口全局變量的寫函數(shù)，將指令下發(fā)給無線網(wǎng)絡(luò)中的基站，并由基站將指令傳輸給具體從站。

4）線程設(shè)計

圖7 OPC DA服務(wù)器更新及事務(wù)處理流程圖

系統(tǒng)的OPC服務(wù)器包括一個主線程，兩個輔助線程。主線程由服務(wù)器啟動時自動創(chuàng)建，用于初始化COM庫，建立消息循環(huán)和處理消息。第一個輔助線程用于處理服務(wù)器數(shù)據(jù)更新及異步事務(wù)，線程會周期性更新每個OPC Server對象中所有組對象的數(shù)據(jù)項，同時執(zhí)行異步操作事務(wù)，并將操作結(jié)果回調(diào)給客戶。

第二個輔助線程用于RS232串口監(jiān)測，當串口接收到數(shù)據(jù)后，會以消息方式通知主線程，激發(fā)消息處理函數(shù)對數(shù)據(jù)進行處理，后將處理好的數(shù)據(jù)寫入服務(wù)器地址空間。不同線程間采用臨界區(qū)方式進行同步。

3 智能照明控制系統(tǒng)模擬組網(wǎng)

本文使用ATmegal6L和nRF905構(gòu)成無線節(jié)點模擬組建一個智能照明控制系統(tǒng)，模擬實現(xiàn)LED燈的組合控制、PWM控制、定時控制等功能。

圖10 模擬智能照明控制系統(tǒng)實物圖

系統(tǒng)通過ATmega16L開發(fā)板上的LED燈模擬被控燈具。溫度控制方面，采用白熾燈與晶閘管BTA12-600及光耦隔離器MOC3041相連接模擬被控端。從站的微控制器將實際燈溫度值與設(shè)定值進行比較，通過PID算法計算修正PWM占空比，調(diào)整燈的明暗程度。

后，系統(tǒng)利用組態(tài)王軟件開發(fā)用戶界面。在操作界面上，可實時顯示設(shè)備狀態(tài)，對LED燈進行各種控制操作。系統(tǒng)會對各項操作進行歷史記錄，同時可利用組態(tài)王的Web功能使用戶能隨時隨地通過Internet/Intranet實現(xiàn)設(shè)備的遠程監(jiān)控。

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