智慧教室燈光控制系統(tǒng)設(shè)計

楊塤　董燦　譚鋒

摘 要：給出一種基于ZigBee協(xié)議構(gòu)建的智慧教室燈光控制系統(tǒng)的設(shè)計方法。該系統(tǒng)由信息感測節(jié)點、信息處理平臺、繼電器節(jié)點構(gòu)成，從硬件、軟件、通信協(xié)議及數(shù)據(jù)格式上分別對系統(tǒng)中的各組成部分進(jìn)行了設(shè)計介紹。該系統(tǒng)在硬件、軟件上均具有很高的靈活性和可擴(kuò)展性。

關(guān)鍵詞：智慧教室；燈光；ZigBee；CC2430

中圖分類號：TP399 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：2095-1302（2014）10-00-03

0 引 言

智慧教室的燈光控制是物聯(lián)網(wǎng)的一項重要應(yīng)用。因此，從系統(tǒng)硬件、軟件和協(xié)議數(shù)據(jù)格式上，對智慧教室的燈光控制系統(tǒng)進(jìn)行全面的設(shè)計，對于物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用推廣和節(jié)能減排，都具有重要的應(yīng)用示范價值與實用性意義。

1 總體架構(gòu)

智慧教室燈光控制系統(tǒng)的基本架構(gòu)如圖1所示。該系統(tǒng)由信息感測節(jié)點（ZigBee無線傳感器節(jié)點）、智能處理平臺以及繼電器節(jié)點組成。系統(tǒng)中的三種功能節(jié)點采用ZigBee協(xié)議構(gòu)成無線傳感器網(wǎng)絡(luò)（WSN）。智能處理平臺在WSN中擔(dān)任ZigBee協(xié)調(diào)器節(jié)點，信息感測節(jié)點及繼電器節(jié)點擔(dān)任ZigBee終端節(jié)點。

圖1 智慧教室燈光控制系統(tǒng)架構(gòu)

信息感測節(jié)點主要通過傳感器技術(shù)實現(xiàn)對環(huán)境信息的感知及采集，如光照強(qiáng)度、人體感應(yīng)數(shù)據(jù)，并通過ZigBee協(xié)議將采集結(jié)果傳至信息處理平臺。

信息處理平臺中，ZigBee協(xié)調(diào)器負(fù)責(zé)接收感知數(shù)據(jù)，并將接收到的數(shù)據(jù)通過RS232串口傳送到應(yīng)用開發(fā)平臺，應(yīng)用開發(fā)平臺對收到的采集結(jié)果進(jìn)行分析、決策后，將控制命令從RS232發(fā)往ZigBee協(xié)調(diào)器，ZigBee協(xié)調(diào)器通過ZigBee無線通信協(xié)議將控制命令發(fā)送到繼電器。

繼電器節(jié)點通過ZigBee協(xié)議接收ZigBee協(xié)調(diào)器發(fā)來的控制命令，執(zhí)行開或關(guān)燈的指令。

ZigBee無線通信協(xié)議不需要獨立的硬件設(shè)備，而是以無線通信模塊的形式，在信息感測節(jié)點、信息處理平臺和繼電器節(jié)點中均需要實現(xiàn)。

2 硬件設(shè)計

2.1 信息感測節(jié)點

信息感測節(jié)點硬件上由傳感器、微處理器、無線通信模塊、電池組成。圖2所示是信息感測節(jié)點的組成圖。在設(shè)計上，為了降低成本，并提高硬件的可擴(kuò)展性和靈活性，信息感測節(jié)點的微處理器及無線通信模塊可采用選用相同的ZB2430底板實現(xiàn)，其核心芯片是TI公司的CC2430，ZB2430電路原理圖如圖3所示。傳感器選用插件式的硬件設(shè)計，通過ZB2430的I/O擴(kuò)展口與ZB2430相連，信息感測節(jié)點只在傳感器插件上不同。根據(jù)智慧教室燈光控制的實際需要，選用了光照、人體兩類傳感器，共兩類信息感測節(jié)點。

圖2 信息感測節(jié)點組成

2.2 信息處理平臺硬件

信息處理平臺硬件上采用DMATEK的DMA210XP整合平臺，其集成了應(yīng)用開發(fā)平臺和ZigBee協(xié)調(diào)器端功能，ZigBee協(xié)調(diào)器端接收從感測節(jié)點采集到的數(shù)據(jù)，并通過串口傳輸?shù)綉?yīng)用開放平臺，由其對感測數(shù)據(jù)做進(jìn)一步的分析、處理和顯示，其組成圖如圖3所示。

ZigBee協(xié)調(diào)器端采用DAMTEK的ZB2430-03實現(xiàn)， ZB2430-03的硬件組成與信息感測節(jié)點的ZB2430完全一致，只在軟件上不同，通過在軟件上定義ZB2430為從模塊（終端）、ZB2430-03為主模塊（協(xié)調(diào)器），實現(xiàn)信息在兩者間通信。

圖3 信息處理平臺組成

應(yīng)用開發(fā)平臺采用具有先進(jìn)ARM Cortex A8核心的Samsung S5PV210處理器，該處理器采用ARM Cortex A8核心，DMA210XP應(yīng)用平臺結(jié)合ZigBee 無線感測，實現(xiàn)智慧教室燈光控制的應(yīng)用 。

2.3 繼電器節(jié)點硬件

繼電器節(jié)點硬件設(shè)計與信息感測節(jié)點硬件類似，但沒有傳感器模塊。

3 軟件設(shè)計

3.1 信息感測節(jié)點軟件

信息感測節(jié)點的軟件可采用嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)方式與流程，開發(fā)工具為IAR。本系統(tǒng)共涉及光照、人體兩類傳感器，這兩類傳感器獲取到的數(shù)據(jù)格式略有不同。具體如下：

相同部分：

#define MAX_SEND_BUF_LEN 128 //定義發(fā)送緩沖區(qū)長度上限

static uint8 pTxData[MAX_SEND_BUF_LEN]； //定義發(fā)送緩沖區(qū)的大小

/*填充發(fā)送緩沖區(qū)，對5類傳感器均相同，開始*/

pTxData[0] = 0xFF；

pTxData[1] = 0xFD；

pTxData[3] = 4；

pTxData[8] = 0；

pTxData[9] = 0；

pTxData[10] = CheckSum（pTxData，10）； //校驗和

/*填充發(fā)送緩沖區(qū)，對2類傳感器均相同，結(jié)束*/

不同部分有光電傳感器的數(shù)據(jù)獲取與處理：

unsigned intADC_GetValue（void）// 獲取傳感器采樣數(shù)據(jù)

{

unsigned intadcValue = 0；

adcValue = adcSampleSingle（ADC_REF_AVDD， ADC_12_BIT， HAL_BOARD_IO_ADC_CH）；

return adcValue；

}

/*對采樣數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換，開始*/

ADC_VALUE = ADC_GetValue（）*3.3/16384/2；

pTxData[4] = （uint8）ADC_VALUE%10 + 48；

pTxData[5] = （uint8）（ADC_VALUE*10）%10 + 48；

/*對采樣數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換，結(jié)束*/

pTxData[6] = 0x00； //填充發(fā)送緩沖區(qū)

pTxData[7] = 0x00； //填充發(fā)送緩沖區(qū)

人體傳感器的數(shù)據(jù)處理：

pTxData[4] = HAL_INT_VAL（）；

pTxData[5] = 0x00；

pTxData[6] = 0x00；

pTxData[7] = 0x00；

信息感測節(jié)點應(yīng)用程序?qū)鞲衅鳒y量值的獲取、轉(zhuǎn)換、緩存及無線發(fā)送功能可采用如圖4所示的程序流程來實現(xiàn)。

圖4 信息感測節(jié)點數(shù)據(jù)處理流程圖

3.2 信息處理平臺軟件

信息處理平臺的ZigBee協(xié)調(diào)器模塊通過ZigBee點對點無線通信協(xié)議，負(fù)責(zé)接收和匯聚各傳感器采集到的感測信息，并將接收到感測數(shù)據(jù)通過RS 232串口傳輸?shù)綉?yīng)用開發(fā)平臺；同時，負(fù)責(zé)從RS 232串口接收從應(yīng)用開發(fā)平臺下達(dá)的控制命令，并通過ZigBee無線通信協(xié)議將控制命令發(fā)送到ZigBee繼電器節(jié)點（電燈）。具體程序流程如圖5所示。

圖5 ZigBee協(xié)調(diào)器端程序流程圖

3.3 繼電器節(jié)點軟件設(shè)計

在本系統(tǒng)中，用ZigBee繼電器模擬教室電燈，ZigBee繼電器通過ZigBee點對點無線通信協(xié)議接收ZigBee協(xié)調(diào)器發(fā)來的控制命令，實現(xiàn)對各繼電器（電燈）的打開及關(guān)閉控制。其ZigBee繼電器程序流程如圖6所示。

圖6 繼電器節(jié)點程序流程圖

4 ZigBee點對點通信參數(shù)及數(shù)據(jù)格式設(shè)計

4.1 ZigBee點對點通信參數(shù)設(shè)計

對Zigbee點對點通信參數(shù)的設(shè)置，有RF_CHANNEL、PAN_ID、SENSOR_ADDR、COORD_ADDR四項。ZigBee無線傳感器節(jié)點模塊、ZigBee繼電器模塊、ZigBee協(xié)調(diào)器模塊的RF_CHANNEL、PAN_ID設(shè)置一致；無線傳感器節(jié)點模塊的SENSOR_ADDR為無線傳感器節(jié)點地址；無線傳感器節(jié)點模塊的COORD_ADDR為發(fā)送地址，要與協(xié)調(diào)器模塊的COORD_ADDR設(shè)置一致；繼電器模塊的RELAY_ADDR為繼電器地址，要與協(xié)調(diào)器模塊的RELAY_ADDR設(shè)置一致。本設(shè)計采用的設(shè)置如下：

#define RF_CHANNEL 22 // 頻道 11～26

#define PAN_ID 0x1122 //網(wǎng)絡(luò)id

#define COORD_ADDR 0x5566 //協(xié)調(diào)器地址

#define RELAY_ADDR 0x7788 //繼電器地址

4.2 ZigBee無線通信數(shù)據(jù)格式設(shè)計

4.2.1 協(xié)調(diào)器接收格式

本設(shè)計的發(fā)送端傳感器格式（byte1-byte10）如圖7所示。

Head Type Len Data Res Chk

0xFA 0xFB Type 0x04 D1 D 2 D 3 D 4 保留 校驗和

圖7 發(fā)送端傳感器格式

圖7中，byte1，byte2：傳感器端數(shù)據(jù)發(fā)送的固定頭，固定為0xFA，0xFB；byte3：數(shù)據(jù)類型的標(biāo)識，例0x01人體，0x02光照；byte4：為傳感數(shù)據(jù)長度（統(tǒng)一為0x04）；byte5-byte8：傳感器采集到的具體數(shù)據(jù)；byte9：保留；byte10：byte1-byte9校驗值（相加取低8位）。

4.2.2 協(xié)調(diào)器發(fā)送數(shù)據(jù)格式

本設(shè)計的接收端為電燈（繼電器），格式（byte1-byte10）如圖8所示。

Head Number Len Res Chk

0xFB 0xFA Des 0x04 保留 保留 保留 保留 校驗和

圖8 接收端格式（byte1-byte10）圖

圖8中，byte1，byte2：Coordinator端數(shù)據(jù)發(fā)送控制繼電器命令的固定頭0xFA，0xFB；byte3：Coordibator端數(shù)據(jù)發(fā)送對象，是繼電器序號；0x01：發(fā)送命令給繼電器1端，表示電燈1；0x02：發(fā)送命令給繼電器2端，表示電燈2；0x03：發(fā)送命令給繼電器3端，表示電燈3；0x04：發(fā)送命令給繼電器4端，表示電燈4，以此類推；byte4：命令長度，固定為0x04；byte5：發(fā)送給繼電器的命令內(nèi)容（0x02為關(guān)閉，0x01為開啟）；byte6-byte9：保留；byte10：byte1-byte9校驗值（相加取低8位）。

4.2.3 電燈（繼電器）應(yīng)答數(shù)據(jù)格式

本設(shè)計的接收端，即協(xié)調(diào)器的格式（byte1-byte9）如圖9所示。

Head Number Len 應(yīng)答碼 Chk

0xFB 0xFA Des 0x04 R1 R2 R3 R4 校驗和

圖9 協(xié)調(diào)器的格式圖

圖9中，byte1-byte4：表示收到的數(shù)據(jù)原值返回；byte5-byte8：應(yīng)答碼，固定為0xAA 0xBB 0xCC 0xDD；byte9：是byte1-byte8的校驗值（相加取低8位）。

5 結(jié) 語

智慧教室的燈光控制是物聯(lián)網(wǎng)的一項重要應(yīng)用，本文從硬件、軟件和協(xié)議數(shù)據(jù)格式上對智慧教室的燈光控制系統(tǒng)進(jìn)行了較為全面的設(shè)計，對物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用推廣、節(jié)能減排等方面都具有重要的應(yīng)用價值與實用性，只需在軟件上和傳感器插件上做少量改動，本系統(tǒng)的應(yīng)用還可進(jìn)一步推廣，如應(yīng)用到倉儲監(jiān)控、智慧家居等方面，具有很強(qiáng)的可擴(kuò)展性。

參考文獻(xiàn)

[1]楊子威. 基于ZigBee技術(shù)的LED路燈節(jié)能控制系統(tǒng)的設(shè)計[J].現(xiàn)代電子技術(shù)，2014，37（8）： 40-45 .

[2]白成林，馬珺.基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智能路燈監(jiān)控系統(tǒng)[J]. 電子技術(shù)應(yīng)用，2014，40（3）： 82-85.

[3]孔令榮，王昊.基于無線傳感網(wǎng)絡(luò)的智能路燈照明系統(tǒng)分析[J].電子科技，2013，26（11）： 108-110，113.

[4]姚紫陽，倪文濤，呂玲玉.公共場所燈光無線智能監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計開發(fā)[J].產(chǎn)業(yè)與科技論壇，2013（24）： 77，234.

[5]周揚帆.基于ZigBee技術(shù)的教學(xué)樓智慧照明控制系統(tǒng)的設(shè)計[J]. 電腦知識與技術(shù)，2013（7）：258-260.

pTxData[5] = （uint8）（ADC_VALUE*10）%10 + 48；

/*對采樣數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換，結(jié)束*/

pTxData[6] = 0x00； //填充發(fā)送緩沖區(qū)

pTxData[7] = 0x00； //填充發(fā)送緩沖區(qū)

人體傳感器的數(shù)據(jù)處理：

pTxData[4] = HAL_INT_VAL（）；

pTxData[5] = 0x00；

pTxData[6] = 0x00；

pTxData[7] = 0x00；

信息感測節(jié)點應(yīng)用程序?qū)鞲衅鳒y量值的獲取、轉(zhuǎn)換、緩存及無線發(fā)送功能可采用如圖4所示的程序流程來實現(xiàn)。

圖4 信息感測節(jié)點數(shù)據(jù)處理流程圖

3.2 信息處理平臺軟件

信息處理平臺的ZigBee協(xié)調(diào)器模塊通過ZigBee點對點無線通信協(xié)議，負(fù)責(zé)接收和匯聚各傳感器采集到的感測信息，并將接收到感測數(shù)據(jù)通過RS 232串口傳輸?shù)綉?yīng)用開發(fā)平臺；同時，負(fù)責(zé)從RS 232串口接收從應(yīng)用開發(fā)平臺下達(dá)的控制命令，并通過ZigBee無線通信協(xié)議將控制命令發(fā)送到ZigBee繼電器節(jié)點（電燈）。具體程序流程如圖5所示。

圖5 ZigBee協(xié)調(diào)器端程序流程圖

3.3 繼電器節(jié)點軟件設(shè)計

在本系統(tǒng)中，用ZigBee繼電器模擬教室電燈，ZigBee繼電器通過ZigBee點對點無線通信協(xié)議接收ZigBee協(xié)調(diào)器發(fā)來的控制命令，實現(xiàn)對各繼電器（電燈）的打開及關(guān)閉控制。其ZigBee繼電器程序流程如圖6所示。

圖6 繼電器節(jié)點程序流程圖

4 ZigBee點對點通信參數(shù)及數(shù)據(jù)格式設(shè)計

4.1 ZigBee點對點通信參數(shù)設(shè)計

對Zigbee點對點通信參數(shù)的設(shè)置，有RF_CHANNEL、PAN_ID、SENSOR_ADDR、COORD_ADDR四項。ZigBee無線傳感器節(jié)點模塊、ZigBee繼電器模塊、ZigBee協(xié)調(diào)器模塊的RF_CHANNEL、PAN_ID設(shè)置一致；無線傳感器節(jié)點模塊的SENSOR_ADDR為無線傳感器節(jié)點地址；無線傳感器節(jié)點模塊的COORD_ADDR為發(fā)送地址，要與協(xié)調(diào)器模塊的COORD_ADDR設(shè)置一致；繼電器模塊的RELAY_ADDR為繼電器地址，要與協(xié)調(diào)器模塊的RELAY_ADDR設(shè)置一致。本設(shè)計采用的設(shè)置如下：

#define RF_CHANNEL 22 // 頻道 11～26

#define PAN_ID 0x1122 //網(wǎng)絡(luò)id

#define COORD_ADDR 0x5566 //協(xié)調(diào)器地址

#define RELAY_ADDR 0x7788 //繼電器地址

4.2 ZigBee無線通信數(shù)據(jù)格式設(shè)計

4.2.1 協(xié)調(diào)器接收格式

本設(shè)計的發(fā)送端傳感器格式（byte1-byte10）如圖7所示。

Head Type Len Data Res Chk

0xFA 0xFB Type 0x04 D1 D 2 D 3 D 4 保留 校驗和

圖7 發(fā)送端傳感器格式

圖7中，byte1，byte2：傳感器端數(shù)據(jù)發(fā)送的固定頭，固定為0xFA，0xFB；byte3：數(shù)據(jù)類型的標(biāo)識，例0x01人體，0x02光照；byte4：為傳感數(shù)據(jù)長度（統(tǒng)一為0x04）；byte5-byte8：傳感器采集到的具體數(shù)據(jù)；byte9：保留；byte10：byte1-byte9校驗值（相加取低8位）。

4.2.2 協(xié)調(diào)器發(fā)送數(shù)據(jù)格式

本設(shè)計的接收端為電燈（繼電器），格式（byte1-byte10）如圖8所示。

Head Number Len Res Chk

0xFB 0xFA Des 0x04 保留 保留 保留 保留 校驗和

圖8 接收端格式（byte1-byte10）圖

圖8中，byte1，byte2：Coordinator端數(shù)據(jù)發(fā)送控制繼電器命令的固定頭0xFA，0xFB；byte3：Coordibator端數(shù)據(jù)發(fā)送對象，是繼電器序號；0x01：發(fā)送命令給繼電器1端，表示電燈1；0x02：發(fā)送命令給繼電器2端，表示電燈2；0x03：發(fā)送命令給繼電器3端，表示電燈3；0x04：發(fā)送命令給繼電器4端，表示電燈4，以此類推；byte4：命令長度，固定為0x04；byte5：發(fā)送給繼電器的命令內(nèi)容（0x02為關(guān)閉，0x01為開啟）；byte6-byte9：保留；byte10：byte1-byte9校驗值（相加取低8位）。

4.2.3 電燈（繼電器）應(yīng)答數(shù)據(jù)格式

本設(shè)計的接收端，即協(xié)調(diào)器的格式（byte1-byte9）如圖9所示。

Head Number Len 應(yīng)答碼 Chk

0xFB 0xFA Des 0x04 R1 R2 R3 R4 校驗和

圖9 協(xié)調(diào)器的格式圖

圖9中，byte1-byte4：表示收到的數(shù)據(jù)原值返回；byte5-byte8：應(yīng)答碼，固定為0xAA 0xBB 0xCC 0xDD；byte9：是byte1-byte8的校驗值（相加取低8位）。

5 結(jié) 語

智慧教室的燈光控制是物聯(lián)網(wǎng)的一項重要應(yīng)用，本文從硬件、軟件和協(xié)議數(shù)據(jù)格式上對智慧教室的燈光控制系統(tǒng)進(jìn)行了較為全面的設(shè)計，對物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用推廣、節(jié)能減排等方面都具有重要的應(yīng)用價值與實用性，只需在軟件上和傳感器插件上做少量改動，本系統(tǒng)的應(yīng)用還可進(jìn)一步推廣，如應(yīng)用到倉儲監(jiān)控、智慧家居等方面，具有很強(qiáng)的可擴(kuò)展性。

參考文獻(xiàn)

[1]楊子威. 基于ZigBee技術(shù)的LED路燈節(jié)能控制系統(tǒng)的設(shè)計[J].現(xiàn)代電子技術(shù)，2014，37（8）： 40-45 .

[2]白成林，馬珺.基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智能路燈監(jiān)控系統(tǒng)[J]. 電子技術(shù)應(yīng)用，2014，40（3）： 82-85.

[3]孔令榮，王昊.基于無線傳感網(wǎng)絡(luò)的智能路燈照明系統(tǒng)分析[J].電子科技，2013，26（11）： 108-110，113.

[4]姚紫陽，倪文濤，呂玲玉.公共場所燈光無線智能監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計開發(fā)[J].產(chǎn)業(yè)與科技論壇，2013（24）： 77，234.

[5]周揚帆.基于ZigBee技術(shù)的教學(xué)樓智慧照明控制系統(tǒng)的設(shè)計[J]. 電腦知識與技術(shù)，2013（7）：258-260.

pTxData[5] = （uint8）（ADC_VALUE*10）%10 + 48；

/*對采樣數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換，結(jié)束*/

pTxData[6] = 0x00； //填充發(fā)送緩沖區(qū)

pTxData[7] = 0x00； //填充發(fā)送緩沖區(qū)

人體傳感器的數(shù)據(jù)處理：

pTxData[4] = HAL_INT_VAL（）；

pTxData[5] = 0x00；

pTxData[6] = 0x00；

pTxData[7] = 0x00；

信息感測節(jié)點應(yīng)用程序?qū)鞲衅鳒y量值的獲取、轉(zhuǎn)換、緩存及無線發(fā)送功能可采用如圖4所示的程序流程來實現(xiàn)。

圖4 信息感測節(jié)點數(shù)據(jù)處理流程圖

3.2 信息處理平臺軟件

信息處理平臺的ZigBee協(xié)調(diào)器模塊通過ZigBee點對點無線通信協(xié)議，負(fù)責(zé)接收和匯聚各傳感器采集到的感測信息，并將接收到感測數(shù)據(jù)通過RS 232串口傳輸?shù)綉?yīng)用開發(fā)平臺；同時，負(fù)責(zé)從RS 232串口接收從應(yīng)用開發(fā)平臺下達(dá)的控制命令，并通過ZigBee無線通信協(xié)議將控制命令發(fā)送到ZigBee繼電器節(jié)點（電燈）。具體程序流程如圖5所示。

圖5 ZigBee協(xié)調(diào)器端程序流程圖

3.3 繼電器節(jié)點軟件設(shè)計

在本系統(tǒng)中，用ZigBee繼電器模擬教室電燈，ZigBee繼電器通過ZigBee點對點無線通信協(xié)議接收ZigBee協(xié)調(diào)器發(fā)來的控制命令，實現(xiàn)對各繼電器（電燈）的打開及關(guān)閉控制。其ZigBee繼電器程序流程如圖6所示。

圖6 繼電器節(jié)點程序流程圖

4 ZigBee點對點通信參數(shù)及數(shù)據(jù)格式設(shè)計

4.1 ZigBee點對點通信參數(shù)設(shè)計

對Zigbee點對點通信參數(shù)的設(shè)置，有RF_CHANNEL、PAN_ID、SENSOR_ADDR、COORD_ADDR四項。ZigBee無線傳感器節(jié)點模塊、ZigBee繼電器模塊、ZigBee協(xié)調(diào)器模塊的RF_CHANNEL、PAN_ID設(shè)置一致；無線傳感器節(jié)點模塊的SENSOR_ADDR為無線傳感器節(jié)點地址；無線傳感器節(jié)點模塊的COORD_ADDR為發(fā)送地址，要與協(xié)調(diào)器模塊的COORD_ADDR設(shè)置一致；繼電器模塊的RELAY_ADDR為繼電器地址，要與協(xié)調(diào)器模塊的RELAY_ADDR設(shè)置一致。本設(shè)計采用的設(shè)置如下：

#define RF_CHANNEL 22 // 頻道 11～26

#define PAN_ID 0x1122 //網(wǎng)絡(luò)id

#define COORD_ADDR 0x5566 //協(xié)調(diào)器地址

#define RELAY_ADDR 0x7788 //繼電器地址

4.2 ZigBee無線通信數(shù)據(jù)格式設(shè)計

4.2.1 協(xié)調(diào)器接收格式

本設(shè)計的發(fā)送端傳感器格式（byte1-byte10）如圖7所示。

Head Type Len Data Res Chk

0xFA 0xFB Type 0x04 D1 D 2 D 3 D 4 保留 校驗和

圖7 發(fā)送端傳感器格式

圖7中，byte1，byte2：傳感器端數(shù)據(jù)發(fā)送的固定頭，固定為0xFA，0xFB；byte3：數(shù)據(jù)類型的標(biāo)識，例0x01人體，0x02光照；byte4：為傳感數(shù)據(jù)長度（統(tǒng)一為0x04）；byte5-byte8：傳感器采集到的具體數(shù)據(jù)；byte9：保留；byte10：byte1-byte9校驗值（相加取低8位）。

4.2.2 協(xié)調(diào)器發(fā)送數(shù)據(jù)格式

本設(shè)計的接收端為電燈（繼電器），格式（byte1-byte10）如圖8所示。

Head Number Len Res Chk

0xFB 0xFA Des 0x04 保留 保留 保留 保留 校驗和

圖8 接收端格式（byte1-byte10）圖

圖8中，byte1，byte2：Coordinator端數(shù)據(jù)發(fā)送控制繼電器命令的固定頭0xFA，0xFB；byte3：Coordibator端數(shù)據(jù)發(fā)送對象，是繼電器序號；0x01：發(fā)送命令給繼電器1端，表示電燈1；0x02：發(fā)送命令給繼電器2端，表示電燈2；0x03：發(fā)送命令給繼電器3端，表示電燈3；0x04：發(fā)送命令給繼電器4端，表示電燈4，以此類推；byte4：命令長度，固定為0x04；byte5：發(fā)送給繼電器的命令內(nèi)容（0x02為關(guān)閉，0x01為開啟）；byte6-byte9：保留；byte10：byte1-byte9校驗值（相加取低8位）。

4.2.3 電燈（繼電器）應(yīng)答數(shù)據(jù)格式

本設(shè)計的接收端，即協(xié)調(diào)器的格式（byte1-byte9）如圖9所示。

Head Number Len 應(yīng)答碼 Chk

0xFB 0xFA Des 0x04 R1 R2 R3 R4 校驗和

圖9 協(xié)調(diào)器的格式圖

圖9中，byte1-byte4：表示收到的數(shù)據(jù)原值返回；byte5-byte8：應(yīng)答碼，固定為0xAA 0xBB 0xCC 0xDD；byte9：是byte1-byte8的校驗值（相加取低8位）。

5 結(jié) 語

智慧教室的燈光控制是物聯(lián)網(wǎng)的一項重要應(yīng)用，本文從硬件、軟件和協(xié)議數(shù)據(jù)格式上對智慧教室的燈光控制系統(tǒng)進(jìn)行了較為全面的設(shè)計，對物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用推廣、節(jié)能減排等方面都具有重要的應(yīng)用價值與實用性，只需在軟件上和傳感器插件上做少量改動，本系統(tǒng)的應(yīng)用還可進(jìn)一步推廣，如應(yīng)用到倉儲監(jiān)控、智慧家居等方面，具有很強(qiáng)的可擴(kuò)展性。

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