第1章緒論1.1研究背景現(xiàn)代社會(huì)的迅猛發(fā)展，使得城市化的步伐更加迅猛，因此，許多公共場(chǎng)所都面臨著更高的安全性[1]。其中，路燈是一種重要的設(shè)備，它可以滿足日常出行及居住的各種需求，但是，由于其缺乏有效的維護(hù)與運(yùn)行，以及節(jié)約的資源，使得它的使用效果受到一定的限制。近年來，隨著技術(shù)發(fā)展，智能路燈已經(jīng)成為當(dāng)今城市道路照明系統(tǒng)中不可或缺的一部分。它們具有自主監(jiān)測(cè)周圍環(huán)境光線及其變化，從而根據(jù)不同情況對(duì)路面亮度做出相應(yīng)調(diào)整，從而達(dá)到節(jié)約用電、保護(hù)公共資源等目標(biāo)。另外，它們也具備遠(yuǎn)程操作功能，極大地提升了路面管理的效率。ZigBee工藝作為一項(xiàng)新型的無線通信工藝，具備低功率、廉價(jià)、低復(fù)雜性、自組織和自愈能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，非常適合用于小區(qū)智慧路燈控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)?；赯igBee的小區(qū)智慧路燈控制系統(tǒng)有助于完成對(duì)小區(qū)內(nèi)路燈的遠(yuǎn)距離控制和管理，進(jìn)一步提高電能效率，大大降低電能耗費(fèi)，符合當(dāng)前環(huán)保節(jié)能的要求。因此，研發(fā)基于ZigBee的小區(qū)智慧路燈控制系統(tǒng)有著重要的理論意義和實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。相較于普通的路燈，智能路燈采用了新型的led技術(shù)，它們可以有效地替代原有的鈉汽燈，從而降低燈具的消耗。此外，LED燈的耐用性也遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了傳統(tǒng)的鹵素?zé)?，它們的亮度可以提?倍，從而有效地降低了燈具的消耗，從而將城市的街燈維護(hù)成本降低了3/4。通過英唐眾創(chuàng)設(shè)計(jì)的雷達(dá)芯片，智能路燈不僅充分利用LED燈的優(yōu)點(diǎn)，還具有靈活的設(shè)計(jì)，它不僅可以檢測(cè)到距離150米之外的任何外部環(huán)境，而且還具有實(shí)時(shí)的實(shí)況跟蹤功能，從而更好地保障駕駛者和乘客的安全。此外，它還具有對(duì)汽車的實(shí)時(shí)速度和行駛距離的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，為城市交通管理提供有效的支持。1.2國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀隨著科技的進(jìn)步，一些一線城市的路燈系統(tǒng)正逐漸被自動(dòng)化管理所取代，然而，這種技術(shù)的應(yīng)用仍然有待提高。尤其是二三線城市，因?yàn)樗鼈內(nèi)狈?duì)季節(jié)、氣候等因素的敏感性，從而限制了路燈的正確操作，對(duì)當(dāng)?shù)氐纳鐓^(qū)環(huán)境造成了極大的負(fù)面影響[2]。近年來，由于城市化的迅速推進(jìn)，許多地方的景觀都得到了顯著的改善。其中，城市照明也扮演著非常重要的角色。它不僅影響到居民的出行，還能為社會(huì)帶來更多的便利。因此，保證城市照明的高品質(zhì)對(duì)我們來說至關(guān)重要。當(dāng)前，城市規(guī)劃和發(fā)展領(lǐng)域的專家們都高度關(guān)注城市道路和景觀的改善，其中道路和景觀的照明系統(tǒng)尤為關(guān)鍵。然而，大多數(shù)道路和景觀的道具都已經(jīng)陳舊不堪，并且容易出現(xiàn)問題。因此，在進(jìn)行道路和景觀改造時(shí)，必須加強(qiáng)道路和景觀的保養(yǎng)和更新。鑒于城市電力系統(tǒng)的混亂以及配電室的缺乏維護(hù)，導(dǎo)致了路燈的長(zhǎng)期使用，為此，采取了一系列的改進(jìn)措施，其中最基礎(chǔ)的就是采用CDMA、GSM等先進(jìn)的無線通信技術(shù)，以便更好地掌握路燈的動(dòng)態(tài)變化，從而更快地處理路燈的故障，從而節(jié)約了大量的市政投入。隨著ZigBee技術(shù)的進(jìn)步，越來越多的研究者開始關(guān)注智慧城市的道路管理。其中，一些學(xué)者將ZigBee技術(shù)與LED路燈的PWM恒流驅(qū)動(dòng)技術(shù)結(jié)合，設(shè)計(jì)出一個(gè)具備CC2530控制核心的智慧城市道路管理系統(tǒng)[3]，它可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)道路上的光照變化，并且可以根據(jù)道路的實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整，從而滿足城市道路的安全性、可靠性等要求。許多學(xué)者和團(tuán)隊(duì)正在努力探索ZigBee技術(shù)的應(yīng)用，以提高道路照明效率。一些研究者正在嘗試構(gòu)建一種新型的無線通信技術(shù)，它可以通過微波雷達(dá)監(jiān)視周圍的行為[4]，并且可以調(diào)整照明的強(qiáng)度和亮度。這種技術(shù)可以幫助道路照明更加安全和高效。1.3研究目的和意義本研究旨在探索基于ZigBee的小區(qū)智能路燈控制系統(tǒng)，以及它可以通過無線傳感器技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)小區(qū)內(nèi)路燈的遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)、控制和管理。此外，該系統(tǒng)還可以有效地滿足當(dāng)前城市道路照明改造的需求，有效地提升能源利用效率，減少能源消耗，從而達(dá)到環(huán)境友好、節(jié)能高效的目標(biāo)。這個(gè)系統(tǒng)具有強(qiáng)大的智能化功能，可以根據(jù)環(huán)境光線變化來自動(dòng)調(diào)整路燈亮度，從而達(dá)到節(jié)能的目標(biāo)[5]。此外，它還支持通過計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程控制和管理，極大地提升了路燈的運(yùn)營(yíng)效率。ZigBee技術(shù)在小區(qū)智能路燈控制方面的應(yīng)用具有重大的理論意義和實(shí)踐價(jià)值，它不僅可以促進(jìn)智能小區(qū)的發(fā)展，還可以提高城市照明系統(tǒng)的效率，減少能源消耗，為社會(huì)發(fā)展帶來積極影響。隨著ZigBee等新型通信技術(shù)的普及，智能照明領(lǐng)域的應(yīng)用將得到極大的改善和發(fā)展。

第2章系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)2.1系統(tǒng)設(shè)計(jì)小區(qū)智能路燈控制系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)分成軟件和硬件兩個(gè)部分。軟件部分是ZigBee協(xié)議棧應(yīng)用層程序的編寫，主要包括功率控制和LED路燈是否能正常工作的自動(dòng)檢測(cè)，以及ZigBee協(xié)議棧網(wǎng)絡(luò)層的一些參數(shù)設(shè)定。硬件部分則是由幾個(gè)硬件電路的設(shè)計(jì)組成，包括路燈驅(qū)動(dòng)電路、功率的控制，以及直流穩(wěn)壓電源的設(shè)計(jì)。整個(gè)系統(tǒng)主要從硬件上的路燈控制節(jié)點(diǎn)、集中控制器、上位機(jī)服務(wù)器這三個(gè)部分來介紹：（1）路燈控制節(jié)點(diǎn)：本節(jié)點(diǎn)是由ZigBee無線通信節(jié)點(diǎn)和路燈控制器組成。其中ZigBee無線通信節(jié)點(diǎn)硬件上是由CC2530單片機(jī)結(jié)合ZigBee協(xié)議棧構(gòu)成，它們可以用很低的功耗和材料成本建立更大的無線自組織網(wǎng)絡(luò)，且具有數(shù)據(jù)傳輸快、網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)大、工作頻段多樣化的特點(diǎn)。在小區(qū)的道路中，ZigBee網(wǎng)絡(luò)采用星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，其中的各個(gè)節(jié)點(diǎn)分為協(xié)調(diào)器、路由器、終端節(jié)點(diǎn)三種，在這三個(gè)中路由器和終端節(jié)點(diǎn)將與路燈控制器一一結(jié)合，而ZigBee節(jié)點(diǎn)則負(fù)責(zé)與上層的通信和對(duì)路燈控制器發(fā)出指令。路燈控制器主要負(fù)責(zé)控制路燈的開關(guān)和功率的調(diào)節(jié)，該控制器由CH340串口接收的控制指令進(jìn)行控制，也能夠發(fā)出其當(dāng)前的工作狀態(tài)數(shù)據(jù)。（2）集中控制器：集中控制器是由一段道路中ZigBee網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器與GPRS模塊組成。其中，協(xié)調(diào)器負(fù)責(zé)網(wǎng)絡(luò)的組織和管理，對(duì)網(wǎng)絡(luò)中的其他節(jié)的數(shù)據(jù)進(jìn)行收集和發(fā)送指令。GPRS模塊將通過服務(wù)器與上位機(jī)通信，GPRS通信功能很強(qiáng)大，用戶只需要保證在網(wǎng)絡(luò)通信良好的地方就可以通過GPRS上網(wǎng)，可解決遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸?shù)膯栴}。通過GPRS無線通信與每個(gè)路燈控制器連接，實(shí)現(xiàn)ZigBee區(qū)域內(nèi)的路燈控制，遠(yuǎn)程終端控制系統(tǒng)基于CC2530的MCU作為主控芯片搭載ZigBee傳感器網(wǎng)絡(luò)，管理各個(gè)節(jié)點(diǎn)的路燈和傳感器，并且可以通過GPRS/GSM模塊將ZigBee局域網(wǎng)絡(luò)與Internet連接。2.2功能分析（1）檢測(cè)行人通過人體紅外傳感器可以檢測(cè)到道路上行人的通行，根據(jù)是否有人經(jīng)過來判斷是否需要控制路燈的開關(guān)。（2）檢測(cè)周圍光線通過光敏傳感器來檢測(cè)路燈周圍的實(shí)時(shí)光線，當(dāng)路燈周圍光線低于設(shè)置的光線范圍便會(huì)自動(dòng)打開路燈。（3）通信功能ZigBee負(fù)責(zé)收集終端的信息并上傳到上位機(jī)中。（4）亮度調(diào)節(jié)功能系統(tǒng)將路燈亮度一共分為5個(gè)級(jí)別，根據(jù)路燈周圍光線的高低來決定使用哪個(gè)級(jí)別的亮度。（5）切換模塊系統(tǒng)可以在手動(dòng)模式和自動(dòng)模式之間進(jìn)行切換，當(dāng)自動(dòng)模式有誤時(shí)可以切換成手動(dòng)模式來控制路燈開關(guān)。2.3模塊設(shè)計(jì)系統(tǒng)由遠(yuǎn)程控制中心、無線通信模塊、光敏傳感器和人體紅外傳感器等主要模塊組成。具體組成部分如下圖所示。圖2-1系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)圖2.3.1控制核心模塊CC2530是一種ZigBeesoc的單芯片產(chǎn)品，它具備高性能的射頻收發(fā)器和CC2530處理器的內(nèi)核，并且具備8-KBRAM的編程功能，它可以在2.4GHzISM頻帶上運(yùn)行，并且它也兼容ZigBeePRO、ZigBee2006和IEEE802.15.4，為用戶提供了更加便捷的通信服務(wù)[8]。僅僅幾個(gè)零部件的組裝，即可以完成信號(hào)的接受和轉(zhuǎn)換。此外，該設(shè)備擁有32/64/128/256多種閃存規(guī)格，具備極佳的節(jié)電效果，可以滿足更加嚴(yán)苛的電源管理和消費(fèi)者的需求。幾毫秒內(nèi)，我們便可輕松地從睡眠狀態(tài)切換至正常工作狀態(tài)，這不但為數(shù)據(jù)的傳輸帶來了安全性，還大大減少了電力消耗，詳情請(qǐng)參考如下圖片。圖2-2CC2530芯片2.3.2傳感器模塊系統(tǒng)主要包括光敏傳感器和人體紅外傳感器，將采集的光照信息和人體信息的數(shù)據(jù)發(fā)送到控制中心進(jìn)行處理。2.3.3控制界面模塊此模塊能夠?qū)崟r(shí)顯示路燈周圍的光線，并調(diào)整路燈的亮度和開關(guān)路燈的時(shí)間，可以與ZigBee建立網(wǎng)路通信，接受傳感器所發(fā)送的數(shù)據(jù)。

第3章ZigBee射頻模塊硬件設(shè)計(jì)3.1系統(tǒng)整體方案這一節(jié)將討論如何構(gòu)建和運(yùn)作一種高性能的路燈控制器。通過綜合分析效能、經(jīng)濟(jì)性、技術(shù)和規(guī)劃，我們已經(jīng)構(gòu)建出一種能夠滿足這些條件的關(guān)鍵部分。由于該產(chǎn)品的供電來自220V市電，所以它的能源消耗很小，所以我們沒有必要再研究它的性能。ZigBee協(xié)調(diào)器的結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)的路由器相近，它的主要部件有：繼電器控制器、電池組件、LPC1758主控器以及CC2530的射頻模塊。網(wǎng)絡(luò)作為ZigBee協(xié)調(diào)器的核心部分，它還具備了紅外線傳感器、光學(xué)傳感器和以太網(wǎng)連接器。根據(jù)上述資料，ZigBee射頻模塊的設(shè)計(jì)工作已經(jīng)被全力投入，因而在這篇文章中，我們將深入探討這一領(lǐng)域的相關(guān)知識(shí)。圖3-1路燈控制器硬件框架3.2核心組件的選擇為了實(shí)現(xiàn)高效的無線智能路燈控制，我們必須考慮如何使用ZigBee技術(shù)。第一種可以通過使用RF、MCU和ZigBee協(xié)議棧三者協(xié)同工作，以實(shí)現(xiàn)高性價(jià)比的解決方案。第二種可以通過使用SoC實(shí)現(xiàn)MCURF的整合，從而提高整個(gè)系統(tǒng)的性能[6]。在經(jīng)過多次嘗試和深入研究之后，我們最終決定采用ZigBee技術(shù)作為第三種解決方案。為此，我們首先將RF、MCU以及協(xié)議棧ZigBee三者結(jié)合起來，以滿足項(xiàng)目的要求并且具有良好的擴(kuò)展?jié)摿?。隨著ZigBee技術(shù)的飛速發(fā)展，它的市場(chǎng)前景已經(jīng)變得極為可觀，全球眾多廠商紛紛投入資源，推出了一系列的ZigBee無線產(chǎn)品、研發(fā)團(tuán)隊(duì)以及最新型的無線單元。然而，目前市場(chǎng)上具有影響力的ZigBee芯片數(shù)量相對(duì)較少，其中最具代表性的產(chǎn)品如下：第一，TI系列CC2530，它由TI公司開發(fā)，具備2.4GHzISM頻帶的高性能，并且兼容ZigBeePRO、ZigBee2006以及IEEE802.15.4，它的射頻收發(fā)器和處理器內(nèi)核均已整合到一起，而且它的內(nèi)存也可以經(jīng)由編程來調(diào)整，此外，它還具備許多先進(jìn)的特性，例如8-KBRAM，這樣，它的收發(fā)功能不僅僅依靠簡(jiǎn)單的附加元素，而且也更加便捷。第二，我們采用飛思卡爾公司研發(fā)的第2代RF和MCU技術(shù)，實(shí)現(xiàn)MC1321x網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)的構(gòu)建，將MC1320x收發(fā)器和MC9S08GTMCU結(jié)合起來，并且擁有極大的容量空間，最大容量?jī)H為16-60KB。通過采用第三代的PlatforminPackage，我們推出的MC1322x單芯片解決方案具備高性價(jià)比的特點(diǎn)：它不僅擁有IEEE802.15.4規(guī)范要求的接口，而且還包含32位的MCU、RF匹配器和不平衡變壓器，可以大大減少外接射頻元器件的使用量。這個(gè)平臺(tái)的解決方案不僅能夠讓各個(gè)節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)交換能夠?qū)崿F(xiàn)2Mb/s的高性能TurboLink協(xié)議，而且具有更大的靈活性。圖3-2MC系列芯片第三，Jennic公司的JN-5139無線微處理器擁有出色的節(jié)能能力，它能夠與32位的RISC微處理器相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)高精度的信號(hào)處理和高穩(wěn)定的信號(hào)傳輸，同時(shí)還支持多種不同的接口，如192kROM、一些數(shù)字和2.4GHzIEEE802.15.4接口，從而大大提高了系統(tǒng)的整體運(yùn)行效能[7]。采用JN5139作為模板，它已經(jīng)獲得ETSI和FCC的雙重認(rèn)可，使得測(cè)量無線射頻的速度得到顯著提升。圖3-3微處理器工作圖第四，Ember公司推出的EM260系統(tǒng)，它采用2.4GHzIEEE802.15.4兼容版，并且搭載有EmberZNetZigBee的16位微處理器和SPI接口，從而可以有效地整合ZigBee網(wǎng)絡(luò)，并且可以被嵌入到MCU系統(tǒng)當(dāng)中。圖3-4EM系統(tǒng)圖TI的CC2530系列產(chǎn)品具有顯著的優(yōu)勢(shì)，它不僅能夠?qū)⒃鰪?qiáng)型8051CPU集成到體系中，還可以在體系內(nèi)進(jìn)行編程，同時(shí)還提供完全免費(fèi)的ZigBee2006協(xié)議棧和ZigBeePRO指令集，從而使得技術(shù)支持和體系升級(jí)優(yōu)化更加有效，因此，在選擇設(shè)計(jì)模塊ZigBee時(shí)，應(yīng)該先考慮芯片，再考慮其他組件。3.3射頻模塊CC2530的設(shè)計(jì)3.3.1芯片CC2530介紹本文將詳細(xì)闡述CC2530芯片的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)：高效率、低功耗、高可靠性。（1）當(dāng)cpu處于RX或TX的主動(dòng)模式下，它們的能效都非常高。RX的能效最高，每次啟動(dòng)所需的24mA電量，TX的能效最高，每次啟動(dòng)所需的29mA電量。此外，1us的能效最高，每次啟動(dòng)所需的0.2mA電量；2的能效最高，每次啟動(dòng)所需的1uA，第三種能效最高的是通過外界干擾來喚醒的。只耗費(fèi)0.4uaA電量。（2）通過使用8051微控制器內(nèi)核，我們可以獲得出色的性能，而且開發(fā)過程也相對(duì)簡(jiǎn)單。此外，我們還擁有32/64/128KB的flashflash存儲(chǔ)空間，并配備8KBRAM，可以確保數(shù)據(jù)不會(huì)丟失，同時(shí)還可以支持在線編程和調(diào)試。（3）這款外設(shè)采用了一種全新的技術(shù)，它具有DMA控制器和MAC定時(shí)器，它們均符合IEEE802.5.4和PWM標(biāo)準(zhǔn)，而且擁有32KHz的晶振頻段，使得它們的功耗極低，此外，它還將ADC模擬溫度傳感器整合到一起，8路輸入ADC可實(shí)現(xiàn)最大12位的精確位移，此外，它還具有AES協(xié)議的加密處理，并且還具有USART接口，使得它們更好地滿足各種應(yīng)用需求[9]。我們擁有兩個(gè)可靠的處理器，它們能夠?qū)崿F(xiàn)超強(qiáng)的吞吐量和完整的雙向傳輸；此外，我們還擁有I/0引腳總數(shù)達(dá)到21個(gè)，并且可以為看門狗的內(nèi)部復(fù)位。（4）RF的設(shè)計(jì)必須符合2.4GHzIEEE802.15.4RF的標(biāo)準(zhǔn)，具備極強(qiáng)的靈活性和抗干擾性，最大的輸出功率可達(dá)到4.5dBm，而且不需要任何額外的配置，僅僅使用一個(gè)晶振即可構(gòu)建完整的rf網(wǎng)絡(luò)；而且，為了確保安全性，最終的封裝必須使用6-mmx6mm的QFN40。在開發(fā)CC2530串口時(shí)，我們采用了以下代碼來進(jìn)行初始化。如果采用UART0作為連接，其中的串行傳輸參數(shù)包括：波特速度9600bps，位置8位，不需要奇偶校驗(yàn)，以及1位的終結(jié)位置。voiduARTe_Init(Baudselbaud)｛CLKCONCHD&=-0X40； //晶振01000000Whｉｌｅ(I(SLEEPSTA&OX40)) //等待晶振穩(wěn)定CLKCONCHD&=-0X47; //IITCHSPD128分碩，CLKSPD不分頻01000111SLEEPCMDI=0X04; //關(guān)閉不用的RC振蕩器PERCFG:0X00; //位置1PO口UOCSR|=0X80;//UART方式switch(baud)3.3.2原理圖與PCB設(shè)計(jì)（1）CC2530的射頻模塊和SoC技術(shù)構(gòu)成了它的核心，它的內(nèi)部包含了許多關(guān)鍵的電子模塊，因此，它的信號(hào)傳輸僅僅依賴于一些微小的外殼。通過與一些微小的電子元件，如電阻、電容和電抗，CC2530便可正常運(yùn)轉(zhuǎn)。根據(jù)以上信息，我們可以看到核心板的電路結(jié)構(gòu)。圖3-5核心板的電路圖經(jīng)過研究，我們發(fā)現(xiàn)，在路燈的工程應(yīng)用中，由于雷擊和靜電的存在，很容易損壞我們的射頻模塊CC2530。為此，我們采取了一種新的方法，即使用一個(gè)單獨(dú)的模塊，也能夠有效地保護(hù)模塊，并且能夠輕松地將電源管腳、RESET、GND和GPIO安裝在一起[10]。此外，我們還采取了一種新的方法，即將這些模塊安裝在一個(gè)特定的控制板和針座上，這樣一旦模塊受損，就能夠快速地進(jìn)行維修和修理。通過改進(jìn)路燈控制系統(tǒng)，我們可以大幅減輕其維護(hù)工作量。圖3-6射頻模塊PCB圖（2）天線的功能非常重大，它不僅僅是無線通信的關(guān)鍵組成部分，而且還能夠有效地把無線電波傳輸?shù)竭h(yuǎn)處，從而實(shí)現(xiàn)信號(hào)的傳播。因此，它不僅僅只能夠被視為傳輸信號(hào)的入口，而且也能夠起到調(diào)節(jié)信號(hào)強(qiáng)度的功能，從而使信號(hào)能夠從傳輸信號(hào)到達(dá)目標(biāo)地點(diǎn)。對(duì)于發(fā)射器，它可以從饋線獲取高頻信號(hào)，并將這些信號(hào)經(jīng)過轉(zhuǎn)換，傳遞給指定的目標(biāo)；對(duì)于接收器，它可以從特定的目標(biāo)獲取信號(hào)，并將這些信號(hào)經(jīng)過傳導(dǎo)，最終通過饋線傳遞至指定的目標(biāo)。ZigBee模塊的特點(diǎn)在于它需要覆蓋多個(gè)不同的傳輸方向，因此偶極子天線成為了最佳選擇。此外，RF射頻天線的電路結(jié)構(gòu)也十分復(fù)雜，如圖3-7所示。圖3-7射頻天線為了更好地連接CC2530芯片和無線RF，我們將設(shè)計(jì)一系列引腳。其中，RF_P和RF_N分別對(duì)應(yīng)的引腳為25和26。為了實(shí)現(xiàn)濾波功能，我們建議在芯片管腳附近放置電容。RF天線可以將射頻電流轉(zhuǎn)換成高能量的電磁波，并以一定的頻率和功率向空間傳播。它可以有效地將射頻信號(hào)轉(zhuǎn)換為電磁場(chǎng)，使得信息能夠被無線傳輸。在發(fā)射過程中，天線的大小、形狀、材質(zhì)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)都會(huì)對(duì)其輻射效率和發(fā)射方向產(chǎn)生重要影響。RF天線可以有效地將外界的電磁波轉(zhuǎn)換成電流信號(hào)，這是一種高效的信號(hào)傳輸技術(shù)。它可以檢測(cè)到微弱的信號(hào)，并有效地抑制干擾，從而使得信號(hào)的傳播更加穩(wěn)定可靠。此外，它的靈敏度、噪聲系數(shù)和方向性也是影響信號(hào)傳輸效果的重要因素。3.3.3射頻的設(shè)計(jì)介紹從本文可知，為了更好地構(gòu)建射頻模塊的電路和PCB，我們需要仔細(xì)觀察并考慮如何進(jìn)行相關(guān)的改進(jìn)。（1）將芯片30引腳的偏置電阻調(diào)整至0.01，同時(shí)精心挑選出56千歐的最佳阻值以確保系統(tǒng)的穩(wěn)定性；（2）在設(shè)計(jì)過程中，必須特別注意0402封裝的元件的安排，它們的安排不僅影響著整體的電路的效果，而且還會(huì)直接影響到系統(tǒng)的可靠性。因此，最好的做法是根據(jù)原始數(shù)據(jù)，選擇安排最合適的0402封裝的元件，并且把它們安排到最接近芯片的每一個(gè)引腳處。（3）在構(gòu)建整體電路系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格遵循TI官方指南，確保設(shè)計(jì)過程符合指南的要求。圖3-8ZigBee射頻模塊具體代碼如下：圖3-9ZigBee射頻模塊代碼該模塊可以檢測(cè)和分析ZigBee射頻信號(hào)，從而將它們轉(zhuǎn)換成可用于計(jì)算機(jī)的文本格式，這些文本格式可被精確地編碼和存儲(chǔ)。它具備較強(qiáng)的接收性和抗干擾性，可以在較低的信噪比環(huán)境中準(zhǔn)確地檢測(cè)和分析(如2.4GHz、868MHz或915MHz)的文本格式。ZigBee協(xié)議具有靈活的發(fā)射功率，它的大小、頻寬、帶寬等特性都是隨著需要而變化的。它的架構(gòu)由PHY層、MAC層、NWK層和APS層組成，這些層的結(jié)合使得ZigBee的模型能夠更好地滿足各種復(fù)雜的通訊需求，從而提供更高效的服務(wù)。3.4路燈監(jiān)測(cè)的電路設(shè)計(jì)3.4.1路燈控制電路設(shè)計(jì)除了數(shù)據(jù)傳輸，控制和監(jiān)控電路也是路燈監(jiān)控系統(tǒng)的重要組成部分。為了提高效率，我們采用了更加經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的繼電器來控制路燈的開關(guān)量，這樣可以讓整個(gè)系統(tǒng)變得更加簡(jiǎn)單易操作。隨著技術(shù)的發(fā)展，繼電器的使用已經(jīng)大大降低了控制燈的功率。為此，我們提出采用HV9111芯片來實(shí)現(xiàn)對(duì)路燈的智能化控制，這種LED路燈具有反向通電不會(huì)點(diǎn)亮的優(yōu)勢(shì)，而且可以實(shí)現(xiàn)交流電轉(zhuǎn)直流電的電源適配器，從而更好地滿足用戶的需求。通過單片機(jī)控制，系統(tǒng)可以對(duì)電源適配器進(jìn)行調(diào)整，以調(diào)節(jié)路燈的功率。圖3-10電壓比較器電路圖當(dāng)V+值高于V-值，vout將會(huì)發(fā)射高電平信號(hào)，而當(dāng)2.V+值高于V-值，vout將會(huì)發(fā)射低電平信號(hào)。此外，將V+和v-的電平值連接到一個(gè)單片機(jī)，可以在電平的變化過程中實(shí)現(xiàn)自動(dòng)切換。如果出現(xiàn)了中斷，單片機(jī)會(huì)向上位機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)，并向路燈維修人員報(bào)告道路已經(jīng)受到破壞。為了滿足上位機(jī)的需求，需要對(duì)基準(zhǔn)電壓的大小做出相應(yīng)的調(diào)整，以確保其符合預(yù)期的標(biāo)準(zhǔn)。在評(píng)估道路照明效率的過程中，除了考慮道路照明的質(zhì)量外，上位機(jī)也會(huì)監(jiān)控Zigbee節(jié)點(diǎn)的工作情況。如果上位機(jī)發(fā)現(xiàn)道路上的led沒有亮起，它會(huì)自動(dòng)更換igbee節(jié)點(diǎn)，而無需進(jìn)行任何額外的檢查。3.4.2監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的獲取與傳輸通過使用ZigBee終端，我們能夠?qū)λ械牡缆窡暨M(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，以便更快更精確的發(fā)現(xiàn)問題。這種技術(shù)不但能夠幫助我們提高工作效率，節(jié)約成本，還能夠保護(hù)我們的環(huán)境。通過這種技術(shù)，我們能夠快速識(shí)別出道路上的任何一個(gè)可疑的問題，并且能夠通過發(fā)送信息給控制中心來解決這個(gè)問題[11]。在這個(gè)系統(tǒng)里，控制中心負(fù)責(zé)將某個(gè)特定的路口或路標(biāo)轉(zhuǎn)換成數(shù)字。路口的光線探測(cè)儀收集的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)屬于模擬量，必須通過A/D轉(zhuǎn)換電路來轉(zhuǎn)換。CC2530集成了這種轉(zhuǎn)換電路，但它的電源電壓較低，因此在使用時(shí)應(yīng)盡量將數(shù)字轉(zhuǎn)換電壓設(shè)置在高于0V和低于3.3V之間，這樣有助于提高系統(tǒng)的性能。在這個(gè)場(chǎng)景里，我們使用了一個(gè)叫做終端節(jié)點(diǎn)的設(shè)備來收集信息。這些信息會(huì)經(jīng)過多個(gè)設(shè)備(如GPRS或WIFI)進(jìn)行高速和穩(wěn)定的傳輸，最后被發(fā)送到控制中心。圖3-11主控制電路圖底板LED燈接入引腳說明圖3-12使用P0_1作為路燈接口3.5光照采集模塊光敏傳感器是一個(gè)將周圍環(huán)境中的光照強(qiáng)度轉(zhuǎn)換成數(shù)字的傳感器。BH1750FVI是一種基于12C總線的光照集成電路，功耗低，測(cè)量范圍大，感光范圍與人接近，外面電路簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。圖3-13BH1750FVI結(jié)構(gòu)圖BH1750FVI僅需要少量的外部元件即可使用，電路圖如下：圖3-14BH1750FVI電路圖串口電路如圖所示：圖3-15CC2530底板串口電路

第4章系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)4.1設(shè)計(jì)概述路燈控制系統(tǒng)的核心部分是集成電路板，它們必須擁有一些獨(dú)特的功能，才能夠完成對(duì)路面的智能化管理。這些部分可以采用GPRS路由器或GPRS透?jìng)髂K，并且可以連接到互聯(lián)網(wǎng)，從而實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離的數(shù)據(jù)傳輸。通過連接ZigBee無線通訊、RS485以及其他通訊技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)感應(yīng)器(例如攝像頭控制器)的遠(yuǎn)程控制，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)各種功能的拓展，比如控制攝像頭、攝像頭變焦器、變焦器變焦器。為了確保系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，我們會(huì)定期檢查感應(yīng)層的狀態(tài)，并把檢測(cè)到的信息及時(shí)發(fā)送到服務(wù)器。當(dāng)出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)問題或者服務(wù)器無法正常運(yùn)作的情況下，我們會(huì)采取當(dāng)前的控制策略來維持系統(tǒng)的穩(wěn)定。此外，集成顯示屏和照明控制器必須擁有良好的防水、防塵、耐高溫、抗老化、抗雷、抗靜電等特點(diǎn)。為了確保產(chǎn)品質(zhì)量，我們必須遵守相關(guān)的法律法規(guī)。通常，照明控制器應(yīng)該被放置在燈泡內(nèi)，并且應(yīng)該滿足無線信號(hào)的高質(zhì)量要求。此外，電力傳輸和RS485傳輸也是必不可少的，它們應(yīng)該被放置在燈桿和維修窗口。而集成器則應(yīng)該按不同的網(wǎng)絡(luò)容量進(jìn)行選擇。在開始建造之前，必須對(duì)周圍的電壓穩(wěn)定性、諧波和無線干擾等因素進(jìn)行評(píng)估，并制定合理的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，安置必要的設(shè)備，并對(duì)其進(jìn)行監(jiān)控和整合。在整合的過程中，由于數(shù)據(jù)輸入的任務(wù)較重，應(yīng)該使用全自動(dòng)或半自動(dòng)的方式。4.2設(shè)計(jì)需求集中器是路燈控制系統(tǒng)的核心部分，它的主要任務(wù)是維護(hù)系統(tǒng)的正常運(yùn)行，并實(shí)現(xiàn)對(duì)道路的有效監(jiān)測(cè)。它的工作原則是：安全可靠、節(jié)約成本、提升工作效率。（1）采用先進(jìn)的GPRS路由器和透?jìng)髂＝M，我們能夠進(jìn)行高效的遠(yuǎn)程傳輸，無論是在任何地點(diǎn)，都能夠滿足用戶對(duì)于無縫、穩(wěn)定的傳輸服務(wù)的要求。此外，我們還提供了多種類型的以太網(wǎng)和光纖端口，使得我們能夠更好地滿足各種場(chǎng)景的傳輸需要。所有連接都必須符合TCP/IP協(xié)議棧，以便于進(jìn)行高效且可靠的傳輸，并且能夠支持云端AP的功能。圖4-1GPRS路由器圖（2）通過使用我們的下行數(shù)據(jù)接口，您可以輕松地將ZigBee無線通訊、電力載波、RS485總線等多種通訊技術(shù)應(yīng)用到智能交通系統(tǒng)中，從而為您的智慧城市提供更加可靠的通訊服務(wù)。這種技術(shù)既可以滿足您的日常使用，也可以為您的智慧城市帶來更多的可用性。（3）RS485接口是一種特殊的接口，它可以方便地與多個(gè)功能模塊相連，比如智能電表用來監(jiān)測(cè)能源消耗，照度傳感器可以檢測(cè)周圍環(huán)境的光照情況，以及其他可能被系統(tǒng)監(jiān)控的設(shè)備。圖4-2RS485接口線路圖（4）通過集成大量的數(shù)字/輸出(DI/DO)接口和模塊化I/O接口，可以滿足各種復(fù)雜的控制需求，例如，可以直接操作接觸器，控制路燈的開關(guān)，也可以采集電壓等電氣參數(shù)，為系統(tǒng)的自動(dòng)化決策提供實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)支持。（5）通過引入輪詢技術(shù)，我們可以根據(jù)指定的時(shí)間段，及早發(fā)現(xiàn)并及時(shí)處理當(dāng)前區(qū)域內(nèi)的各種感性元件(如工作模式、電流、電壓、故障指示等)，從而使我們可以更加精細(xì)化的監(jiān)測(cè)并及早發(fā)出報(bào)告，以便于我們的后續(xù)管理人員及早發(fā)出有效的指令，從而有效的提升整個(gè)系統(tǒng)的效率。（6）當(dāng)服務(wù)器網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)故障或者暫停使用的情形，集成電腦需要擁有一套獨(dú)立的控制策略，以便根據(jù)事先設(shè)計(jì)的程序和歷史記錄，可以持續(xù)完成各項(xiàng)操作，例如根據(jù)指令和環(huán)境溫度來改變道路的亮度，以此來維持正常的照明系統(tǒng)。為了確保信息的準(zhǔn)確性，系統(tǒng)必須擁有可靠的數(shù)據(jù)緩沖區(qū)，以便在系統(tǒng)重啟之前，可以快速地將離線期間采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行上傳。（7）為了提高網(wǎng)絡(luò)的可靠性和穩(wěn)定性，我們提供了一種強(qiáng)大的加密與認(rèn)證功能。我們使用先進(jìn)的TLS/SSL等安全協(xié)議，加密并認(rèn)證了所有的上、下行通信數(shù)據(jù)，以避免任何形式的泄露和篡改。此外，我們還提供了嚴(yán)格的設(shè)備認(rèn)證和權(quán)限控制，以便唯一的授權(quán)者可以訪問。（8）該系統(tǒng)具有強(qiáng)大的故障檢測(cè)和自我修復(fù)能力，可以檢測(cè)出硬件、通信和連接設(shè)備的異常情況，并將其及時(shí)上傳至服務(wù)器。此外，系統(tǒng)還可以在網(wǎng)絡(luò)或設(shè)備出現(xiàn)故障后，自動(dòng)重新同步狀態(tài)信息，從而迅速恢復(fù)到正常運(yùn)行狀態(tài)。照明控制器的基本功能需求如下：第一，數(shù)據(jù)接口可以支持多種無線通信方式，包括ZigBee、電力載波和RS485；第二，可以單獨(dú)或聯(lián)合使用，以便對(duì)后續(xù)設(shè)備(例如燈具)進(jìn)行控制；第三，擁有一系列可調(diào)光的接口，包括PWM、0~10V和4~20mA的調(diào)光信號(hào)，可以為后續(xù)的照明系統(tǒng)提供調(diào)光服務(wù)；第四，能夠收集各種重要的工作參數(shù)，包括電流、電壓和累計(jì)電量，并且按照集成系統(tǒng)的需求將其實(shí)時(shí)地存儲(chǔ)；第五，有過壓、過流、過溫等報(bào)警功能。圖4-3照明控制器圖在選擇集成光源和照明控制器時(shí)，我們不僅會(huì)注重它們的抗水、抗灰塵、抗熱、抗震、抗干擾等特點(diǎn)，而且也會(huì)確保它們?cè)诓煌墓ぷ鳁l件下都可以正常運(yùn)行。同時(shí)，這些裝置也必須符合國(guó)家規(guī)范的電氣安全標(biāo)準(zhǔn)。與傳統(tǒng)的路燈系統(tǒng)相比，新型的智能化路燈技術(shù)更加簡(jiǎn)單、更加節(jié)能，它們的操作更加靈活，并且能夠滿足更大的網(wǎng)絡(luò)容量。此外，新型的智能化路燈技術(shù)還能夠通過安裝RS485、電力載波和其他技術(shù)來提升信號(hào)的質(zhì)量，這些技術(shù)的使用范圍也更加廣泛，比如智能化的車道管理。通常，無人機(jī)和智能手機(jī)都會(huì)被配置到電桿和道路燈的位置，但是，如果把這些設(shè)備也配置到道路照明和監(jiān)測(cè)設(shè)備的位置，就會(huì)帶來額外的工作負(fù)擔(dān)。（1）在使用前，應(yīng)進(jìn)行全面的環(huán)境評(píng)估，包括檢測(cè)電壓、諧波和載波頻率，以確保其穩(wěn)定性；此外，應(yīng)當(dāng)檢測(cè)現(xiàn)場(chǎng)的同頻無線干擾以及可能存在的障礙物，以確保無線通訊的安全性；（2）通過對(duì)節(jié)點(diǎn)分布、網(wǎng)絡(luò)狀況和配電情況的全面考量，確定最佳的集中器安裝位置；（3）安裝設(shè)備包括：安裝照明控制器和集中器，以及設(shè)計(jì)控制室；（4）在進(jìn)行設(shè)備檢查時(shí)，我們需要注意它們的位置。我們需要對(duì)這些設(shè)施進(jìn)行安全校核，以保證它們的性能。我們還需要對(duì)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行情況進(jìn)行監(jiān)督，包括查看它們的可靠性、穩(wěn)定性、可用性、可擴(kuò)展性。這些都需要我們進(jìn)行精細(xì)的操作，以便在需要的時(shí)候能夠快速地將結(jié)果傳遞給服務(wù)器。目前，這些任務(wù)主要由人力來完成。4.3無線智能路燈控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)根據(jù)圖4-4，我們提出了一種基于ZigBee的智能路燈系統(tǒng)，它將路燈照明的管理和控制有機(jī)地結(jié)合起來，由網(wǎng)關(guān)、上位機(jī)、控制器和ZigBee網(wǎng)絡(luò)四個(gè)核心部分組成，它們各司其職，協(xié)同工作，以實(shí)現(xiàn)更加高效、智能的路燈照明管理。圖4-4無線智能路燈控制系統(tǒng)圖圖4-5智能路燈控制系統(tǒng)實(shí)物圖無線路燈網(wǎng)關(guān)是智能路燈系統(tǒng)的關(guān)鍵元素，它的應(yīng)用可以極大地減少系統(tǒng)的整合和維修。它是ZigBee網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器，可以根據(jù)用戶的需求，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的快速連接，并且可以通過調(diào)整網(wǎng)絡(luò)ID、信道、加密密鑰等參數(shù)，來提高網(wǎng)絡(luò)的可靠性、穩(wěn)定性以及可用性。ZigBee技術(shù)已被廣泛應(yīng)用于各種領(lǐng)域，包括道路照明系統(tǒng)、智能家居系統(tǒng)。它可以讓所有的設(shè)備都能夠被正常訪問，并且可以對(duì)它們的身份、密碼信息進(jìn)行驗(yàn)證。此外，它還內(nèi)置了以太網(wǎng)接口，可以將它們快速、可靠的聯(lián)系到上位機(jī)。采用ZigBee技術(shù)，可以根據(jù)特定的傳輸協(xié)議(如TCP/IP、MQTT、HTTP等)，將多個(gè)節(jié)點(diǎn)的功率、電流、電壓、故障狀態(tài)等實(shí)況數(shù)據(jù)及其相關(guān)的控制指令，及時(shí)傳輸至上位機(jī)，從而可以進(jìn)行遠(yuǎn)距離的路燈管理和操作。為了維護(hù)ZigBee網(wǎng)絡(luò)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，我們需要不斷關(guān)注其中的各項(xiàng)參數(shù)，例如節(jié)點(diǎn)的實(shí)際使用率、信道的可靠性和傳輸?shù)目煽啃?。?dāng)我們檢測(cè)到任何異常，比如掉線或中斷，我們會(huì)立即向主控制器發(fā)出警告，以便盡快恢復(fù)正常。4.4網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)ZigBee技術(shù)提供了一種新的、高效的、多層次的、復(fù)雜的、支持多種應(yīng)用的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浼軜?gòu)，它為無線智能路燈控制提供了更加靈活和高效的解決方案。4.4.1星型拓?fù)湫切屯負(fù)浼軜?gòu)由PAN協(xié)調(diào)器和網(wǎng)絡(luò)終端設(shè)備共同構(gòu)成，它們的功能是協(xié)調(diào)網(wǎng)絡(luò)的建立、地址的分配、成員的加入，并且確保協(xié)調(diào)器之間、節(jié)點(diǎn)之間的數(shù)據(jù)傳輸能夠順利進(jìn)行。如圖所示，這種架構(gòu)可以有效地提高網(wǎng)絡(luò)的性能和可靠性。圖4-6星型網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湓谛切屯負(fù)浣Y(jié)構(gòu)中，每個(gè)節(jié)點(diǎn)(如照明控制器)都與一個(gè)核心節(jié)點(diǎn)(如集中器或主控制器)相連，形成一個(gè)放射狀的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)可以讓中心節(jié)點(diǎn)更加有效地控制和管理整個(gè)網(wǎng)絡(luò)，大大簡(jiǎn)化了系統(tǒng)的配置、監(jiān)控和故障排查，極大地提升了管理的效率。4.4.2樹狀拓?fù)浔疚拿枋龅氖且粋€(gè)復(fù)雜的樹形架構(gòu)，它的組成部分有協(xié)調(diào)器PAN、路由器和終端。協(xié)調(diào)器的主要目的是將數(shù)據(jù)傳輸?shù)礁鱾€(gè)節(jié)點(diǎn)，并確保它們彼此的交互。而ZigBee協(xié)調(diào)器則負(fù)責(zé)傳輸數(shù)據(jù)，它們的協(xié)同工作使得整個(gè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸更加高效和穩(wěn)定。圖4-7樹狀拓?fù)渫ㄟ^樹狀拓?fù)?，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備可以被有效地劃分為多個(gè)層次，形成一個(gè)清晰的樹狀結(jié)構(gòu)，從而實(shí)現(xiàn)分層管理和控制，其中，最高層(如主控制器或集中器)負(fù)責(zé)整體的協(xié)調(diào)與管理，而最低層(如子控制器或節(jié)點(diǎn))則負(fù)責(zé)局部區(qū)域的控制與數(shù)據(jù)采集。采用分層管理方式，可以大大減少系統(tǒng)配置、監(jiān)控和故障檢測(cè)的復(fù)雜性，從而提升運(yùn)維效率。4.4.3網(wǎng)狀拓?fù)洳捎镁W(wǎng)狀拓?fù)浼軜?gòu)可以有效地實(shí)現(xiàn)多個(gè)設(shè)備的連接，使得不同設(shè)備可以相互連接。例如，若節(jié)點(diǎn)A無法正確地傳輸數(shù)據(jù)到目的地B，則可以使用路由器或源設(shè)備來實(shí)現(xiàn)這一功能，以便更好地實(shí)現(xiàn)多設(shè)備的連接。圖4-8網(wǎng)狀拓?fù)浣?jīng)過研究發(fā)現(xiàn)，采用網(wǎng)狀拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可以有效提升網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)之間的信息交流，從而為無線智能路燈控制系統(tǒng)提供了可靠的網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍，并且可以迅速實(shí)施網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)和信息近距離傳輸。4.5主程序流程設(shè)計(jì)當(dāng)ZigBee終端開始運(yùn)行時(shí)，它會(huì)首先進(jìn)行初始化，以確保它能夠與協(xié)調(diào)器建立良好的網(wǎng)絡(luò)連接，然后才能夠正常運(yùn)轉(zhuǎn)。此時(shí)，終端節(jié)點(diǎn)會(huì)接收來自協(xié)調(diào)器的時(shí)間信息，并判斷當(dāng)前時(shí)間是否處于預(yù)定的時(shí)間段內(nèi)。隨著時(shí)間的推移，單片機(jī)將會(huì)不斷檢測(cè)光照強(qiáng)度、交通狀況和故障狀態(tài)，并采取相應(yīng)的措施來解決問題。圖4-9描繪了終端節(jié)點(diǎn)的運(yùn)行流程圖4-9主程序流程圖4.6光敏檢測(cè)程序流程設(shè)計(jì)通過采用先進(jìn)的技術(shù)，我們的系統(tǒng)能夠采集到準(zhǔn)確的光照變化，其中包括A/D采集模塊，它能夠?qū)⒛M電壓轉(zhuǎn)換為數(shù)字電平，從而實(shí)現(xiàn)模擬信號(hào)的采集，以及格式轉(zhuǎn)換。此外，為了更好地控制光照強(qiáng)度，我們還采取了PWM模式，它可以控制周期性的變化，以及占空比的變化。根據(jù)圖4-10，我們可以看到一個(gè)有效的光照管理步驟。圖4-10光敏檢測(cè)程序流程圖

第5章系統(tǒng)調(diào)試與測(cè)試5.1電路焊接盡管目前的許多工廠都在使用自動(dòng)設(shè)備來進(jìn)行電路的焊接，但由于這種技術(shù)的應(yīng)用范圍更廣，因此，在這種情況下，我們可能更傾向于選擇更先進(jìn)的技術(shù)，如智能自動(dòng)切割、激光切割、激光切割等，這些技術(shù)可能更有效地提高了產(chǎn)品的質(zhì)量，同時(shí)也可能減小了產(chǎn)品的成本，從而降低了整體的生產(chǎn)成本。焊接的基本流程包括：在第1步焊接之前，我們需要對(duì)焊接區(qū)域進(jìn)行徹底的清潔，以去除灰塵和雜質(zhì)。接著，我們需要找到需要焊接的元件，并將它們按照不同的方式進(jìn)行分類。這些元件可能是直插元件或者貼片元件。由于貼片元件的尺寸較小，所以我們需要進(jìn)行更多的焊接工作。首先，我們需要在PCB板上的一個(gè)焊盤上安裝一根高質(zhì)量的焊錫絲，以便進(jìn)行貼片元件的焊接。圖5-1擦板機(jī)清潔焊接區(qū)第2步是為焊接提供適宜的環(huán)境：首先，使用鑷子把元器件固定牢固，并且使其盡可能地貼合于電烙鐵，以便使其保持400攝氏度的高溫，并保持兩秒鐘的加熱。此外，還可以使用海綿對(duì)其進(jìn)行保護(hù)，以防止損壞。當(dāng)進(jìn)行焊接時(shí)，由于某些原因，有時(shí)候我們無法正確地完成元器件的連接，這時(shí)候就必須使用一種特殊的工具鑷鑷熱風(fēng)槍，它的功效就是通過高溫熔煉，使得元器件的連接更牢固，從而實(shí)現(xiàn)更高效的連接。圖5-2熱風(fēng)槍在第3步中，我們應(yīng)當(dāng)重點(diǎn)關(guān)注焊接表面的處理。由于一些虛焊的部分可能存在，因此我們應(yīng)當(dāng)盡可能少的使用焊料來修復(fù)它們，以避免把它們連接在一起。在第4步中，我們將對(duì)焊接點(diǎn)進(jìn)行全面檢查。我們將仔細(xì)觀察焊接點(diǎn)是否完美無缺，檢查焊盤是否松動(dòng)或者存在空焊的情況。5.2調(diào)試步驟（1）通電前檢查在進(jìn)行電路焊接之前，應(yīng)該仔細(xì)檢查連接的部位，以保證其準(zhǔn)確性。這可以避免出現(xiàn)連線的錯(cuò)誤，如一頭連在另一頭，或者安裝過程中漏掉的部分，以及連接的兩頭在電路圖上都沒有的情況。此外，應(yīng)該特別注意間距較小的部位，如引腳及焊點(diǎn)間的距離，以及各部分的使用情況，以保證其與圖紙的一致性。為了更準(zhǔn)確的檢驗(yàn)，建議使用“Ω×1”萬用表和“Ω”萬用表的蜂鳴器，并盡可能采用直接測(cè)量的方式，從而更快更精確的確定出電路中存在的故障點(diǎn)。（2）通電觀察如果電路安裝正確，請(qǐng)確保連線已經(jīng)連上。然而，請(qǐng)勿馬上檢查電路的性能。應(yīng)該仔細(xì)檢查，確保所有部分都正確。如果出現(xiàn)了問題，請(qǐng)及時(shí)修復(fù)。例如，檢查電氣部分的溫度、可靠性、絕緣性、導(dǎo)線的連續(xù)性或者其他可靠的因素。當(dāng)發(fā)生電路問題時(shí)，最好的做法就是立刻斷開電源，進(jìn)行徹底的診斷，確定原因，并且采取必要的措施，例如更換整個(gè)系統(tǒng)的電池，更換部分的零部件，并且對(duì)每個(gè)部分的電壓進(jìn)行嚴(yán)格的校準(zhǔn)，確保它們能夠安全可靠地運(yùn)行。（3）單元電路調(diào)試當(dāng)檢查一段電路時(shí)，首先需要清楚地了解該部件的檢查標(biāo)準(zhǔn)。檢查過程中，按照電路原理圖中信號(hào)流動(dòng)方式來執(zhí)行，從而使得整段電路能夠按照一定順序逐一檢查。通過這種方式，我們可以確保電路的調(diào)試過程變得高效和輕松。單元調(diào)整涉及兩種方式：靜態(tài)檢查。這種方法要求在不使用任何額外的輸入，對(duì)所有的器件進(jìn)行檢查，尤其要注意那些容易受到影響的器件。如果檢查結(jié)果顯示出某些器件正?；蛘哒幱谖ｋU(xiǎn)的狀態(tài)。通過動(dòng)態(tài)調(diào)試，可以檢驗(yàn)電路的性能，從而確保其能夠滿足預(yù)期的功能。這些檢查可能涉及到信號(hào)的幅度、特征、相位、增益、振蕩特性、頻率等方面。在實(shí)際應(yīng)用中，我們可能會(huì)將這些檢查的結(jié)果與預(yù)期的功能進(jìn)行比較，并根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行適當(dāng)?shù)母倪M(jìn)。為了保證準(zhǔn)確性，請(qǐng)務(wù)必對(duì)調(diào)試進(jìn)行全面的記錄。（4）整機(jī)聯(lián)調(diào)盡管每個(gè)單獨(dú)的電路已經(jīng)經(jīng)過了精心的調(diào)試，但仍有可能導(dǎo)致最終的總體性能無法達(dá)到預(yù)期的水平。因此，必須采取措施來確保所有的電路都達(dá)到規(guī)范的要求，這就需要進(jìn)行系統(tǒng)的整體電路調(diào)試。該過程包括：檢查、評(píng)估、校準(zhǔn)、改善，從而確保所有的電路都達(dá)到規(guī)范的最終目的。5.3硬件的實(shí)現(xiàn)為了滿足系統(tǒng)的需求，我們?cè)贑C2530控制板的基礎(chǔ)上，進(jìn)行了多項(xiàng)精心的改進(jìn)，包括采用先進(jìn)的技術(shù)、精確的配置、優(yōu)良的材料選擇以及嚴(yán)格的檢測(cè)，以確?？刂瓢宓目煽啃院头€(wěn)定性。在實(shí)施這些改進(jìn)之后，我們的控制板可以按照?qǐng)D5-3的格式進(jìn)行展現(xiàn)。圖5-3CC2530路燈控制板通過CC2530控制板，可以將路燈控制在一個(gè)特定的接口上，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)鎮(zhèn)流器的有效控制。該控制板的安裝方式可參考圖5-4。圖5-4控制板與鎮(zhèn)流器的連接鎮(zhèn)流器是一種重要的電氣設(shè)備，它可以控制路燈的開啟和關(guān)閉，從而調(diào)節(jié)其使用功率，并且可以通過圖5-5來清晰地展示它們之間的聯(lián)系。圖5-5路燈和電子鎮(zhèn)流器的連接5.4軟件的實(shí)現(xiàn)由于使用GPRS技術(shù)，智慧路燈控制系統(tǒng)可以根據(jù)需求調(diào)節(jié)燈的光度、開啟方向、模擬環(huán)境，并且可以在任何情況下都可以有效地運(yùn)轉(zhuǎn)。這種技術(shù)可以讓用戶在任何地方都可以輕松地操縱路燈，并且可以使用軟件來調(diào)節(jié)它們的狀態(tài)，使其具有更強(qiáng)的可靠性。部分測(cè)試代碼如下：圖5-6光強(qiáng)度測(cè)試代碼5.5測(cè)試結(jié)果通過光敏傳感器和人體傳感器收集路燈周圍的光線亮度，是否有人經(jīng)過從而判斷路燈是否亮起。圖5-7路燈控制系統(tǒng)上位機(jī)圖5.6系統(tǒng)性能評(píng)估通過模擬路燈在實(shí)際中的情況，對(duì)系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)光照和人體的能力進(jìn)行了測(cè)試。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，本系統(tǒng)能夠及時(shí)準(zhǔn)確的判斷周圍環(huán)境的變化，并作出及時(shí)的處理。通過對(duì)系統(tǒng)長(zhǎng)時(shí)間的監(jiān)測(cè)，沒有發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)而崩潰的現(xiàn)象，體現(xiàn)了本系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。

總結(jié)經(jīng)過深入的ZigBee無線技術(shù)應(yīng)用，我們發(fā)展出一種新型的、高效的、節(jié)省成本的無線智能路燈控制系統(tǒng)，它不僅可以有效地收集、傳輸、監(jiān)測(cè)、處置照明信號(hào)，而且還可以有效地降低人工、物質(zhì)、金錢的投入。在這篇文章中，我們將運(yùn)用ZigBee無線技術(shù)，深入研究系統(tǒng)的應(yīng)用要求，以及它的架構(gòu)，提供一個(gè)完善的、有效的解決方案。此外，我們也會(huì)根據(jù)ZigBee協(xié)議棧的不同特性，細(xì)致地探討它的每一個(gè)部件的功能、傳輸特性以及它們之間的協(xié)作關(guān)系，以便更好地滿足實(shí)際應(yīng)用的要求。接下來，我們會(huì)詳細(xì)地闡述該操作系統(tǒng)的軟、硬件配置。此外，我們也會(huì)評(píng)估該系統(tǒng)的運(yùn)行效率，并記錄下它的運(yùn)作數(shù)據(jù)。我們已經(jīng)綜合考慮到當(dāng)前路燈管理的各種問題，為解決這些問題提供了一個(gè)有效的解決辦法。我們已經(jīng)成功地設(shè)計(jì)并開發(fā)了一種使用移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的智慧路燈控制器。在這篇文章里，我們?cè)敿?xì)描述了無線智能路燈控制器的每一種功能，包括它的硬件原理和通信協(xié)議。我們還詳細(xì)地討論了驅(qū)動(dòng)模塊的設(shè)計(jì)，并分析了在實(shí)際應(yīng)用可能會(huì)碰到的實(shí)際問題。我們提出了一些潛在的解決辦法，希望能夠幫助您更好地完成這些任務(wù)。我們會(huì)仔細(xì)檢查每一步，直到完成整篇文章。通過對(duì)市場(chǎng)上的應(yīng)用和工程實(shí)踐的研究，我們確立了一個(gè)可靠的控制器模型，它綜合考慮了不同類型的系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)，最終形成一個(gè)完整的、高效的無線智能路燈控制系統(tǒng)。第二，我們根據(jù)不同的需求，對(duì)路燈的集中控制器模塊進(jìn)行了精心的組織，使其具備良好的性能和可靠性。這款路燈的單燈控制器由一塊高性能的主板構(gòu)成，它不僅可以完整地執(zhí)行多種操作，而且可以進(jìn)行有效的信息采集和傳輸，同時(shí)，它也擁有PWM旁路調(diào)節(jié)和直流電壓監(jiān)測(cè)的核心技術(shù)，為用戶提供更加安全可靠的服務(wù)。第三，本文詳細(xì)探討了如何將路燈控制系統(tǒng)的各個(gè)部分進(jìn)行整合，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)光源的調(diào)節(jié)。第四，針對(duì)嵌入式系統(tǒng)，我們建立了一個(gè)完整的系統(tǒng)框架，并詳細(xì)介紹了各個(gè)部分的工作流程。第五，經(jīng)過詳細(xì)的控制器測(cè)試，我們可以獲取控制器的運(yùn)行情況，從而提升路燈照明監(jiān)控的準(zhǔn)確率和可靠性。我們還深入探討了無線智能路燈管理單燈控制器和集成控件的實(shí)施，將其與管理系統(tǒng)完美融合，從而提升路燈照明監(jiān)控的精準(zhǔn)度和可靠性，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控路燈照明的亮度和時(shí)間，從而提升路燈照明的安全可靠。由于導(dǎo)入領(lǐng)先的智能化技術(shù)，我們可以有效地提高照明系統(tǒng)的效率，減少用電，增加燈具的耐久性，提高亮度，達(dá)成二次節(jié)能的要求。這種方法在城市路燈照亮領(lǐng)域有著巨大的發(fā)展?jié)摿?。參考文獻(xiàn)[1]占華林,徐濤濤,陳如明,等.基于Zigbee技術(shù)的路燈智能控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用,2021,11(27):3.[2]陳春燕.智能路燈控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與仿真實(shí)現(xiàn)[J].科技與創(chuàng)新,2023(7):71-74.[3]劉雪芹,朱穎,張劍云,等.基于ZigBee自組網(wǎng)Mesh網(wǎng)絡(luò)的智慧路燈系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].現(xiàn)代電子技術(shù),2023(13):19-24.[4]張衛(wèi)東.智慧城市建設(shè)背景下路燈燈桿智能化監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].黑龍江科學(xué),2023(14):122-125.[5]倪瑛,袁有成.基于ZigBee的路燈檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].價(jià)值工程,2023(16):70-72.[6]鄔志鋒,王貴恩,鐘尚敏.基于UWB的智能道路照明系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].機(jī)電工程技術(shù),2023(1):166-171.[7]謝冬冬,鮑杰.基于物聯(lián)網(wǎng)的智能路燈控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].中國(guó)科技期刊數(shù)據(jù)庫(kù)工業(yè)A,2022(5):0232-0234.[8]喬兆亮,蓋琦,張殿熙.基于NB-IoT技術(shù)的智能路燈監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].軟件,2022(4):100-102.[9]鄭瑤,吳澤森.基于ZigBee的智慧路燈控制系統(tǒng)的研究[J].電子制作,2022(22):33-36.[10]NaLiao.DesignofIntelligentEnergy-savingStreetLampControlSystemBasedonZigBee[C]//Proceedingsof20174thICMIBIInternationalConferenceonTraining,Education,andManagement(ICMIBI-TEM2017).SingaporeManagementandSportsScienceInstitute,Singapore;InternationalCommunicationSciencesAssociation,HongKong,2022:44-49.[11]WangD.-D.,GuoW.-C..DesignofwirelessstreetlampcontrolsystembasedonZigBee[J].JournalofTianjinPolytechnicUniversity,2023,28(01):84-88.

附錄A程序程序代碼CC2530串口初始化代碼：//假設(shè)使用UART0，串口通信參數(shù)為：波特率9600bps，數(shù)據(jù)位8位，無奇偶校驗(yàn)，1位停止位4#defineUART_PORTLPC_UART05#defineUART_BAUDRATE96006#defineUART_DATA_BITSUART_DATABIT_87#defineUART_STOP_BITUART_STOPBIT_18#defineUART_PARITYUART_PARITY_NONE910voidUART0_Init(void)11{12//開啟UART0和GPIO相關(guān)時(shí)鐘13LPC_SC->PCONP|=(1<<.pngU0);14LPC_SC->PCLKSEL0&=~(3<<10);//UART0時(shí)鐘源設(shè)置為IRC，分頻系數(shù)為115LPC_SC->PCLKSEL0|=(1<<10);1617//配置UART0引腳為復(fù)用功能18//假設(shè)UART0_TX連接到P0.2，UART0_RX連接到P0.319LPC_PINCON->PINSEL0&=~(0x0F<<4);//ClearP0.2andP0.3functionselectbits20LPC_PINCON->PINSEL0|=(0x03<<4);//SelectUART0_TXDonP0.2,UART0_RXDonP0.32122//初始化UART0參數(shù)23UART_CFG_TypeUART_ConfigStruct;24UART_ConfigStruct.Baud_rate=UART_BAUDRATE;25UART_ConfigStruct.Databits=UART_DATA_BITS;26UART_ConfigStruct.Stopbits=UART_STOP_BIT;27UART_ConfigStruct.Parity=UART_PARITY;28UART_ConfigStruct.Clock_mode=UART_CLOCK_DIVIDER16;//Clockdivideris16(IRC/16=1MHzforUART)29UART_ConfigStruct.Mode=UART_MODE_NORMAL;//Normalmode30UART_Init(UART_PORT,&UART_ConfigStruct);3132//使能UART0接收和發(fā)送33UART_TxCmd(UART_PORT,ENABLE);34UART_RxCmd(UART_PORT,ENABLE);35}ZigBee射頻模塊具體代碼如下所示：#include<Zigbee_API.h>//假設(shè)這是Zigbee協(xié)議棧API頭文件23//ZigBee射頻模塊初始化4voidinitZigbeeModule(){5//初始化Zigbee堆棧6zb_Init();78//調(diào)整網(wǎng)絡(luò)參數(shù)，包括通道、網(wǎng)絡(luò)ID、設(shè)備類型等，以確保網(wǎng)絡(luò)性能和可靠性。9zb_SetNetworkParameters(channel,PAN_ID,END_DEVICE);1011//注冊(cè)回調(diào)函數(shù)可以用來處理網(wǎng)絡(luò)成功、數(shù)據(jù)接收等重要事件，從而提升系統(tǒng)性能。12zb_RegisterCallback(zigbee_networkJoinedCb,zigbee_dataReceivedCb);1314//加入現(xiàn)有的Zigbee網(wǎng)絡(luò)15zb_PerformNetworkJoin();16}1718//發(fā)送數(shù)據(jù)到指定節(jié)點(diǎn)voidsendData(uint16_tdestAddr,uint8_t*data,uint8_tlen){20zb_SendData(destAddr,data,len);21}2223//數(shù)據(jù)接收回調(diào)函數(shù)原型24voidzigbee_dataReceivedCb(zigbee_rxPacket_t*rxPacket){25//在這里處理接收到的數(shù)據(jù)26processReceivedData(rxPacket->data,rxPacket->length);27}2829intmain(void){30//初始化Zigbee模塊31initZigbeeModule();3233while(1){34//獲取并處理事件35zb_ProcessEvents();36如果有數(shù)據(jù)需要傳輸，可以使用sendData函數(shù)來實(shí)現(xiàn)，其中的值為37//38if(hasDataToSend()){39sendData(destinationAddress,sendDataBuffer,sendDataLength);40}41}4243return0;44}intmain(void){delay_init();//延時(shí)函數(shù)初始化NVIC_Configuration();//設(shè)置NVIC中斷分組2:2位搶占優(yōu)先級(jí)，2位響應(yīng)優(yōu)先級(jí)clockinit_RTC();//時(shí)間初始化GPIO_Configuration();//gpio初始化LCD_1602Init();//初始化lcd1602delay_ms(100);time_display();//顯示時(shí)間uart_init_1(9600);uart_init_2(9600);while(1){read_key();if(timebz==1)//時(shí)鐘秒中斷{timebz=0;//清零timedata=RTC_GetCounter();//獲取RTC計(jì)數(shù)器的值to_tm(timedata,&systmtime);//時(shí)間轉(zhuǎn)換Lux=rec_2[1];time_display();//顯示時(shí)間}warn();//判斷delay_ms(100);}界面顯示代碼：#include"showlogform.h"#include"ui_showlogform.h"ShowLogForm::ShowLogForm(QWidget*parent):QWidget(parent),ui(newUi::ShowLogForm){ui->setupUi(this);initTableView();}ShowLogForm::~ShowLogForm(){deleteui;deletegprsModel;deleteclientModel;}voidShowLogForm::initTableView(){this->clientModel=newQStandardItemModel(this);this->clientModel->setHorizontalHeaderItem(0,newQStandardItem(tr("描述號(hào)")));this->clientModel->setHorizon