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            基于ZibBee控制的高動態(tài)范圍LED模擬調光裝置設計

            作者: 時間:2011-02-25 來源:網(wǎng)絡 收藏

              3 ZigBee 控制及監(jiān)測

              3. 1 硬件設計

              無線通信控制模塊使用的是Texas Instruments的CC2430-F128 芯片, 這款芯片專門針對IEEE802. 15. 4 和ZigBee 應用。芯片內部結合了一個CC2420 無線電內核, 增強的8051MCU,128KB的系統(tǒng)可編程閃存,8KB 的SRAM,8 路8 ~ 14 位的ADC,4 個定時器,2 個串行通信接口模塊,AES 協(xié)同處理器,看門狗定時器,上電復位電路,掉電檢測電路和21 個通用IO 口,如圖6 所示。

            CC2430 芯片的內部結構框圖

            圖6 CC2430 芯片的內部結構框圖

              如圖3 所示,CC2430 芯片通過 電源供電,并承擔著輸出電流控制和電路狀態(tài)監(jiān)測的功能。

              供電時通過maxim 的max5033 開關芯片降為5V,再由TPS79533 降為穩(wěn)定的3. 3V 進行供電。電流控制是通過SPI 接口和前述的AD5611 進行通訊, 根據(jù)期望的輸出電流值來相應調節(jié)D /A 的輸出電壓。需要注意的是,在輸出電流很低的時候,會出現(xiàn)輸入AD5611 的數(shù)字值和最后輸出的電流值不成線性比例的情況,這是由于此時D /A 輸出電壓過小,受到D /A 轉換誤差、線路壓降等影響較大,需在程序中進行修正。

              而監(jiān)控電路見圖7, 本文中, 芯片通過兩路ADC 分別對 的輸出電壓和輸出電流進行監(jiān)控。電壓的監(jiān)控是通過R11 和R12 電阻進行分壓,之后又P0. 7 腳進行采樣。電流的監(jiān)控是通過MAX4080 芯片,這是一塊固定增益的高端電流探測芯片,可以直接在高壓端取電,假設增益為A,那么P0. 6 腳進行ADC 轉換得到的電壓和監(jiān)控的電流之間的關系見下式:



              通過內部程序的轉換就可得到實際的電流。同時本文在 電路和后端的恒流驅動電路之間加入了一個繼電器U2,由CC2430 的P0. 5 腳進行開關控制,可以在必要的時候切斷恒流部分的供電。

            電壓、電流監(jiān)控的電路圖
            圖7 電壓、電流監(jiān)控的電路圖

              3. 2 軟件設計

              本文設計的裝置主要分布在距離主控制器不同距離的幾個位置,每個位置各有不同數(shù)量的裝置,由于每個位置處的裝置都相距不遠,裝置之間也沒有信息交互,因此就直接采用星狀的網(wǎng)絡拓撲。拓撲結構見圖8,位于整個ZigBee 網(wǎng)絡中心的是ZigBee 無線網(wǎng)關,無線網(wǎng)關起著與主控制計算機通信和ZigBee 網(wǎng)絡協(xié)調器的功能。而本文所述的調光裝置則是作為ZigBee 終端節(jié)點,終端節(jié)點負責接收無線網(wǎng)關的調光和查詢指令,作出相應的調光和狀態(tài)反饋。

              調光裝置內部的終端節(jié)點工作流程如下: 終端節(jié)點首先等待無線網(wǎng)關建立網(wǎng)絡,之后申請加入該個域網(wǎng),等待協(xié)調器分配16 位的短地址,申請通過之后進入綁定流程, 將終端節(jié)點和協(xié)調器進行綁定。由于每次網(wǎng)絡啟動分配的短地址具有隨機性,因此在設備內部另外固化了個體識別地址,用于表示所處的地域和序號。之后終端節(jié)點進入等待狀態(tài),并定時監(jiān)控自身的電壓電流參數(shù),并將可能出現(xiàn)的異常上報。當主控計算機想要對單個終端節(jié)點調光時,就會對特定的ZigBee 無線網(wǎng)關發(fā)送命令數(shù)據(jù)包,包含有調光類型,ZigBee 個體識別地址和調光數(shù)值,之后特定的終端節(jié)點便能接收到無線網(wǎng)關通過協(xié)調器傳達的命令數(shù)據(jù),通過SPI 接口向A /D 轉換器傳達,最終調節(jié)電流到特定的值。

            調光系統(tǒng)拓撲結構

            圖8 調光系統(tǒng)拓撲結構

              4 總結

              針對某些應用高速傳感器的需要調光的場合,本文對 線性驅動電路進行了重新設計,加入了可變降壓電路,提高了線性驅動電路的效率,并實現(xiàn)了500∶ 1 的模擬調光。同時使用ZigBee 芯片實現(xiàn)調光,狀態(tài)監(jiān)測和無線控制,作為節(jié)點給遠程監(jiān)控提供了有力的支持。



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            關鍵詞: ZibBee LED AC /DC

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