一种基于ZigBee和STM32的室内智能照明系统的设计

  在人们的传统意识中，照明系统仅以照明为目的。传统的照明系统中主要的控制方式有手动控制方式和自动控制方式。其中手动控制方式简单、有效，但是过于依赖人工操作，并且控制相对分散，不能有效管理;自动控制方式主要是由时钟元件、光电元件或两者组合的方式来实现对照明设备的控制，这种控制方式减少了对人员的依赖性，管理相对集中，实现了照明控制的自动化，但却不能对照明系统来进行调光控制。

  此外，随着生活水平的逐步的提升，人们对日常生活的无线化、网络化、智能化、节能化的需求越来越强烈，以上两种传统的照明控制管理系统已经没办法满足人们对日常生活质量的需求。基于上述原因提出了一种基于ZigBee和STM32的室内智能照明系统的设计。

  本系统主要由终端节点、路由器节点和协调器节点组成。三个节点各司其职，终端节点主要负责消息的传输和允许共它节点通过它接入到网络中;协调器节点则主要负责网络的建立、维持和管理，以及整个网络数据信息的收集、处理和显示等。在这三个节点当中协调器节点是整个网络的核心。系统总体设计框图如图1所示。

  （1）采用带调光模块的LED灯具，通过程序控制能轻松实现灯光亮度的自动调节，利用室内灯光与自然光的相互补偿使室内照度保持在一个合适状态;

  （3）加入掉电自锁功能（在突然停电的情况下再次来电所有灯具都处于关闭状态）;

  （4）加入部分情景模式，在不同的室内环境需求时可以很方便地对灯光环境做出合理的选择（如家人一起看电视时的影院模式，看书写字时的学习模式等）。

  除上述主要的功能外，本设计还预留了部分外围接口电路，能加入一些相应的传感器实现更多的功能（如加入燃气传感器来预防厨房燃气泄漏，加入烟雾传感器防火灾等）

  系统硬件电路部分主要由协调器节点电路、系统照度采集节点电路、系统LED调光节点电路以及系统路由器节点电路四部分组成。

  照度采集节点由CC2530和光照度传感器（BH1750FVI）组成。本节点主要是对室内的照度进行实时的采集并通过ZigBee模块发送给协调器，协调器再对接收到的照度信息进行整合处理，然后在LCD上实时显示出室内的照度信息，并根据照度信息给LED照明节点发送相应的指令，对LED灯进行一定的亮度调节。

  BH1750FVI传感器是一个光电集成传感器，其主要有如下几个特点：1）可以输出对应亮度的数字值;2）广泛的输入光范围（相当于1-65535lx）;3）通过降低功率功能，实现低电流化;4）无需其它外围部件;5）光源依赖性弱（白炽灯、荧光灯、卤素灯、白光LED、日光灯）。

  LED调光节点由CC2530和调光模块组成。调光模块能够准确的通过ZigBee模块接收到的指令实时地对LED灯进行亮度的调节。调光的目的是为了使室内自然光跟LED灯光进行相互的补偿，使室内照度达到一个合适状态。

  本节点的调光模块选用LED恒流驱动PWM调光模块。LED调光节点硬件电路图设计如图3所示。

  路由器节点是在CC2530模块上扩展了一个CC2591模块，该模块是一个真正意义上精心设计的带PA+LNA无线收发模块。该节点主要负责接收终端节点信息并转发给协调器，或转发协调器的反馈信息给终端节点。

  在开阔的场地上，CC2530的传输距离可达100m，但在室内环境下由于有墙体的遮挡，存在路径损耗问题，实际传输距离快速缩短。在室内中间位置若仅放置一个由CC2530构成的路由节点，很可能造成数据传输错误甚至数据丢失。所以在实际设计电路时，路由器节点采用的是CC2591+CC2530组合的形式。CC2591是一个2.4GHz的射频前端芯片，它能够最终靠PA提高发射功率，从而延长通信距离。该芯片还能够最终靠LNA来改善接收机的灵敏度。通过以上两点可以很好地保证该系统数据传输的完整性。CC2591+CC2530硬件电路如图4所示。

  协调器节点由STM32F107、CC2530、12864LCD、矩阵键盘、DS18B20和DS1302模块组成。该节点是总系统的核心，主要负责网络的组建、维护、控制终端节点的加入和删除，以及总系统信息的处理和显示等。其中STM32F107是意法半导体推出的全新STM32互联型微控制器，此芯片集成了各种高性能工业标准接口，且STM32不相同的型号产品在引脚和软件上具有完美的兼容性，能适应多种应用。此外该芯片还可以嵌入μC/GUI系统，拥有独立的32位指令总线位Thumb指令等。

  矩阵键盘电路采取2×4的矩阵键盘，用于时钟的时间调整及不同情景模式的选择;显示电路采取12864 LCD，可以显示4行信息，每行显示16个字符，完全满足显示照度、时间和温度等要求。

  软件部分主要是完成对总系统硬件电路的编程设计。其中终端节点程序主要完成信息的采集、上传和控制等。协调器节点程序用于实现整个网络的组建、维护和管理及相应数据的收集、处理和显示等。3.1 协调器节点软件设计

  协调器节点首先判断是否有数据传送，若有，则选定信道建立网络，进行数据扫描和读取，并打包发送数据。由于电源损耗大多分布在在无线数据的收发阶段，在没有接收到时钟信号的唤醒命令前，使其处于睡眠状态，以达到延长电池的常规使用的寿命、减少功耗的效果。程序流程图如图6所示。

  终端节点数据采集的软件设计包括两部分，分别为单片机CC2530驱动程序设计和传感器收发数据程序设计。首先进行模块初始化，然后启动定时器，每隔一段时间进行信道扫描，查看是不是有入网申请指令，若有，则首先判断启动哪一个传感器端口，然后向端口发送数据采集请求，采集完毕后使单片机处于休眠模式，将采集到的数据发送给CC2530作进一步处理。程序流程图如图7所示。

  程序中将设备类型设置为网络路由节点，在ZigBee协议栈中只需要更改应用层事件处理函数使其在接收到信息后调用程序把接收到的信息发送出去即可。

  为对系统来进行功能的测试，特选择宿舍为实验场所，分别在宿舍的三个卧室各放置3个照明节点和一个照度采集节点，然后对系统的功能来测试。通过测试，系统能够准确地实现无线控制功能。照度节点能够准确地采集环境的光照度信息，ZigBee模块能战场地进行数据的相互传输，PWM调光器模块能够准确无误地对LED灯进行相应亮度的调节。此外各种情景模式，如室内温度和时钟信息都可根据预定指标正常工作。

  此无线智能照明系统不但可以用于室内照明的全自动控制，也可根据不同的需求进行手动的调节，这样既可以节约能源又可以使室内光照度达到适合人类活动的最佳状态。本系统具有体积小、功耗低、功能强和可灵活扩展等特点。此外本系统不仅能够适用于家庭室内也可应用于学校教室、公司办公区、会议室和KTV等各种不同的场合，只需在运用时对相应模块和程序进行一定的调整即可。本系统在智能照明控制领域具有广阔的应用前景。

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  1.引言 电机是在工业生产过程中广泛使用的装置，电机的故障往往会带来严重的后果与损失。定子绕组是三相异步电动机的主要组成部分，也是电动机最容易损坏而造成故障的部件。异步电机在生产的全部过程中，由于生产工人的失误，有可能发生定子绕组反嵌的现象，发生电动机启动困难，三相电流严重失衡且电流急剧上升，接反元件的那一组绕组中的电流更大，电动机发生异常响声并剧烈振。如果不及时断电停机，电动转速下降，机定子绕组很快会被烧毁。为避免造成更大的损失，需要及时检出。 现有的检测的新方法在实际应用中，往往在生产应用中需要拆除电机，或者等到电机产生故障时才能发现绕组错误。检测的新方法主要是在电机发生故障后，将电机定子取出，接入直流电源后，使用磁针来判断是

  异步电机反嵌绕组检测方法 /

  STM32例子代码中会有像这样的代码 static __IO uint32_t TimingDelay; 这里边的__IO修饰符不好理解，单从字面能够准确的看出是为IO相关，查其标准库可以得知这个__IO原来是在Core_cm3.h中被重定义，实际上的意思就是volatile，句子如下 /* IO definitions (access restrictions to peripheral registers) */ #ifdef __cplusplus #define __I volatile /*! defines read only permissions */ #else

  因为在做一样东西需要产生随机数，范围在 ，在网上找到一种方法，是利用ADC悬空引脚产生随机数，所以做了尝试，把尝试的结果分享一下，总的来说，随机效果还算可以。 函数如下： 首先初始化ADC1，然后读取通道4即PA4引脚上的电压值，转换成16位的数字值后取低4位，再赋给8位变量led_mode_value。 将这个led_mode_value变量通过串口送至电脑观察，效果如下： 看来随机效果还算可以，23次取值，取到了8个不同值，这样的随机程度可接受。 随机数产生过程改进版： 函数如下： 初始化ADC1之后，先取一个低4位的值，然后再取一个16位随机值加到第一个随机4位值上，得到一个

  ADC产生随机数 /

  GPIO_Init(); 1、使能GPIO的时钟 2、设置GPIO目标引脚 3、控制GPIO引脚输出高低电平 IO操作重要结构体：GPIO_InitTypeDef typedef struct { uint32_t Pin; 操作的管脚 uint32_t Mode; 模式选择 uint32_t Pull; 上拉下拉，或者都不加 uint32_t Speed; 速度选择 uint32_t Alternate; 管脚复用模式 } GPIO_InitTypeDef; GPIO的led点亮： void GPIO_Init(void) { GPIO_I

  STM32软件复位有两种方式 （1）方式一：NVIC_SystemReset()函数用来复位STM32. 注意1：从SYSRESETREQ 被置为有效，到复位发生器执行复位命令，往往会有一个延时。在此延时期间，处理器仍旧能响应中断请求。但我们的本意往往是要让此次执行到此为止，不要再做任何其它事情了。所以，最好在发出复位请求前，先把FAULTMASK置位。需要加上这句：__set_FAULTMASK(1);意思是关闭所有中断的意思，目的是在执行NVIC_SystemReset()复位函数过程中不被中断所打断。两个函数执行后系统复位重新执行代码，包括之前所配置好的外设寄存器也都回到复位状态。如下： __set_FAULTMASK

  STM32F4 PWM模块探讨 1.STM32定时器认识 1.1 基本定时器 基本定时器 TIM6 和 TIM7 包含一个 16 位自动重载计数器，该计数器由可编程预分频器驱动。此类定时器不仅可用作通用定时器以生成时基， 还可以专门用于驱动数模转换器 。(DAC)。 通用定时器特性 16 位自动重载递增计数器 16 位可编程预分频器，用于对计数器时钟频率进行分频（即运行时修改），分频系数 介于 1 和 65536 之间 用于触发 DAC 的同步电路 发生如下更新事件时会生成中断/DMA 请求：计数器上溢 1.2 通用定时器 1.2.1 TIM~TIM5 通用定时器包含一个 16 位或 32 位自动重载计数器，该计数器由可

  探讨 /

  一、序言 经常在网上、群里看到很多人问关于STM32的FATFS文件系统移植的问题，刚好自己最近也在调试这个程序，为了让大家少走弯路，我把我的调试过程和方法也贡献给大家。 二、FATFS简介 FatFs Module是一种完全免费开源的FAT文件系统模块，专门为小型的嵌入式系统而设计。它完全用标准C语言编写，所以拥有非常良好的硬件平立性，可以移植到8051、PIC、AVR、SH、Z80、H8、ARM等系列单片机上而只需做简单的修改。它支持FATl2、FATl6和FAT32，支持多个存储媒介；有独立的缓冲区，可以对多个文件进行读／写，并特别对8位单片机和16位单片机做了优化。 三、移植准备 1、FATFS源代码的获取，

  FATFS文件系统移植笔记 /

  1、使用USB 的鼠标方式来进行。HID设备方式，即插即用。在输入端能够正常的看到人体输入端； 2、HID设备，能够正常的使用porthelper调试USB，BUS Hound抓取USB包。 资料参考1： 通过Bus Hound软件能够正常的看到连接成功外设USB设备：（如下图所示） 2.2 鼠标按下后获取的数据，左键、右键还有翻页和空键。 2.3 USB调试器不难发现外接的设备。查找后界面如下。但是无法在接收区接收到数据。 将CC1101和USB-HID通信以及串口结合起来，做了简单的演示功能。 测试条件：PC机使用

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