LED路灯远程控制系统使用说明演示教学

1、精品文档本方案技术重点主要分为LED照明技术和Z igBee协议组网技术 和GPR$S程传输技术。设计了一种无线 LED路灯远程控制系统，构 建为底层为路灯控制节点，中间为中心传输节点，顶层计算机控制终 端。本设计硬件由atmage16> atmega128单片机，ZigBee sz05模块 和sz11GPRSI块，和LED路灯灯头以及路灯电源相关器件组成，软 件基于Delphi的上位机设计和基于c的下位机程序设计。本设计旨 在提供一种以ZigBee无线技术为主的城市路灯照明系统解决方案， 目的是使设计低成本、高效能、全自动化的城市照明系统。终端节点终端节点终端节点终端节点精品文档精品文

2、档第一部分 上位机使用说明中央控制中心为 PC机，主要负责建立和管理路灯控制网络。PC机装有人机界面，适合监控人员操作。该 PC机通过3G能上网，打开人机界面，即可进行网络连接和管理路灯。主要功能包括：向中心控制节点发送控制命令，具体包括路灯开关，若是选择手动控制则可以直接发送亮度等级，可以根据需求采集数据光强、温度、电压电流。若是选择自动控制那么中心控制节点自行对本路灯组进行 24小时自动定时开关和调光控制，并且定时接受光强、温度、电压 电流数据，这样可以将节省的功率随时上传以供观测。一安装准备工作1、本无线路灯控制上位机不用安装，直接将应用程序拷贝到电脑适当位置，双击即可打开使用。2、在使

3、用本系统之前，要确保电脑是开放相应端口且运行在公共网络上的一台电脑主机(或服务器)，IP地址是指数据服务中心接入Internet 获得公网的IP地址，此IP地址必须为合法的公网IP地址，如果使用内网的计算机来架设数据服务中心，必须在相应的代理网关上做 NAT者DM敌置来开放数据服务中心所需要的通讯端口号。这里有两种方式解决该问题。(1) 申请固定IP地址，在GPRS1面就设置成这个固定 IP,每次上网连接的时候就都可以连接该台电脑的上位机程序。(2) 没有固定IP地址，但是该电脑能够运行在公共网络，每次连接上网IP地址都会改变。此时在该电脑上安装动态域名分析软件花生壳。那么每次上网得到相应的I

4、P地址后，打开花生壳软件(提前申请一个域名)，只要把该域名设置在电脑的上位机程序。GPRS1面，不管IP如何改变,GPR潴B会顺利的连接的该参数配置当双击 WirelessLights.exe ,出现如下界面二Ul Z工咐匚同ZO Of C =总精品文档精品文档用鼠标点击菜单栏中的系统，会出现四个下拉菜单，包括设置、启动服务器、停止服务器、退出、时点击设置，出现如下界面生TT4 首先配置端口号，端口是指数据中心服务器（电脑）的通讯端口号，具体的端口号 分配参照您的系统设计，端口号的取值范围为165535,默认端口号为：5070。并且该端口号和GPRS勺设置匹配，端口设置完成后要点击后面的设置键

5、才可以保存。* 其次配置街道数目，街道数目就是一共有多少个GPRSI要连接到数据中心，街道数目设置完成后要点击后面的设置键才可以保存。4 最后配置街道名称、以及每条街道的路灯数。点击街道名称下拉菜单，会出现刚刚 设置的街道数目，依次选择街道，然后设置下面的街道名称以及该街道下面的路灯 数目，每条街道设置完成后要点击后面的设置键才可以保存，如此设置完成所有的街道。这里我们假设有两条街道，分别为街道1呼呼，下面有两个路灯，街道 2哈哈，下面有10个路灯。精品文档精品文档 三系统运行参数全部设置结束后，即可运行1、点击系统-启动服务器，等待街道上的已经设置好的GPRS连接到上位机，此时已连接到街道左

6、侧的显示符号灯是黑色的。倒2、大概10s左右时间，就可以在已连接街道下拉菜单中看到刚才设置的街道名称（如下图），并且显示符号灯变成如下符号。中 此时每条街道都处于自动控制状态，不受上位机控制* 实时调光，即根据光强的变化而改变路灯亮度，* 每条街道都定时向上位机传输数据，包括温度、光强、电压、电流酬事M B nEI '泗：*|21尊国，t ixi h.1 iHJ- if II精品文档精品文档3、选择任意一条街道后， 点解控制-手动控制，显示符号灯变成黑色后，那么该选中的街道就变成了手动控制4、点击路灯-开（或者关、一级亮、二级亮、三级亮、四级亮） ，此时可以通过上位机控制该街道开关，亮

7、度。4、点击数据-采集数据，即可采集该条路灯数据。 此时可以选择几号路灯， 再点击现场曲线， 那么温度、光强、电压、电流四个参数的数据曲线会在下面的数据表中绘制出曲线。停止采集点击数据-停止采集（点击停止采集后会延迟5s,保证采集数据的完整性）。中 此时手动控制的只是该条选中的街道，其他没选中的街道还处在刚才的自动控制状态，只有在手动控制的情况下才能点击路灯和数据。 在除了该条街道的采集数据的任意状态，都可以切换到其他街道，对其他街道进行 控制，系统会自动记住对每条街道的控制状态。精品文档精品文档=11m配II”:叫H鼻却n aM日：说吭醇”。问出己 n i w>5、点击数据-历史数据查

8、询（或警报历史数据）会出现如下界面，通过确认查询日期（点击 起始日期和结束日期前面的小方块），再点击查询即可查询想要查询的历史数据。精品文档精品文档V-iSQI KtlJ H匚2 »*r万史做匿强网u *a iwihu 招：理府皿1tm通 Mm llJiapTT dtHT曲H小门曲 力："黑“gQA 印1上6工工:界名11 施场Ht%户 Itov 眄3>而毋不1册 SU »%*4 I 弓 :n ? m% inm 皿 Eli “纸 ujMa> 万，&-：£ km n）口 jn ：-C*-» HE ；，E5 ?n：d 上“厘*F

9、i注上3组NHJH 由上"品"蔺3 引:笛H碘同出' ?H < W 揖 K , H E 31JU-aiHS-MIM 出L24 I4SLJHMDm*BHKFE* IQ X4J H品 N-IH lila-MMAk ll» 由回垢场H降足口？ FZ。E 2KH】而口 ul.M宓电0期/文!：旦士生3 3/2/ C"型典LIU勖一一明巾用.fufeh"l F玄订七.81五.七巴；制配必喏 n6、如果因为某些不可控制因素网络中断后GPRS与上位机再次连接成功后，那么该条街道会重新恢自动控制状态， 并下发自动控制指令， 使下面的路灯与上位机保

10、持一致，但是此时重新连接的情况比较特殊还需技术人员再次确认其工作状态。精品文档精品文档第二部分硬件说明1、路灯连接部分说明厂家提供的道路灯来源于浙江百士迪科技有限公司，型号为 BSD-3005,额定电压 AC100-240V, 频率50HZ,功率104W。使用时，每盏路灯的电源 输入都为标准 220V,通过内部电源（HLG-15-36 系列）将交流电转换为直流电，理论上输出电压调整范围33-40V,电流调整范围2.5-4.2A。在DIM+和DIM-之间连接一个电阻或者一个170Vde之间的直流电源或者110PWM信号即可调节输出恒电流的数值。如图 2-1、2-2所示。F哨I位决酊AC/L博台f

11、pMTbl+叱勺2-2图每盏该道路灯下都连接控制器节点，即atmega16单片机控制盒。单片机供给路灯流出5个接口，包括电压检测，电流检测，PWM调光，两个继电器接口。这 5个接口接法如图2-3和2-4所示，用红字标出并分别写好标号。PWM 光 3地线继电器接口 4、5控制器220傩源图2-3精品文档精品文档取电压1取电压，进入放大 器，计算电路电流2最大 电压电阻全在板 子上从图2-2就根据是图2-3所画， 同样电源分为 220V输入端，直流输 出端即路灯中心串并联所示的电压 和地，还有一个调节端即 PWM波和 地。图2-4是把路灯中心拿出来分析， 将串并联的LED灯串联一个大功率电 阻，取

12、电压再进入放大器部分（稍后 详解），然后计算出整个电路电流。 将串并联的LED灯并联两个普通电阻， 取电压接入控制板，通过分压计算电 路的整体电压。这里的电阻都是在控 制板子上，为了说明方便才画出来。在电源方面，为了使电路简洁明 了，只需使用一个电源输入端（插座 220v）,其中控制盒电源直接与此相连， 路灯电源要通过继电器与此相连。地图2-42、路由、终端节点控制图2-5 LED路灯终端节点结构一个路灯组中最多可设置65535个终端路由节点。每个终端节点由单片机atmega16、无线通信ZigBee sz05温度传感器 DS18B20继电器SRD-05VDC-SL-C电压测量电路及入口、精品

13、文档精品文档电流测量电路及入口、PWM调光接口等组成。主要功能包括：通过zigbee接收中心控制节点发来的控制信号，并控制LED工作状态。接收各种传感器的信号， 包括温度传感器、电压电流检测。并将信号上传至中心控制节点。这样在中央控制中心就可以实时的观测到各个节点功率，各个节点的温度变化。通过继电器对现场 LED路灯进行开关控制通过PWM调光，对现场路灯亮度调节电路分析：A、控制盒内单片机为 ATmega16单片机，选择外部晶振11.0592MHZ,晶振部分和复位部分 如图2-6所示，下载方式为 SPI接口编程（In System Program）。B、图2-7为温度传感器测量电路，传感器型号

14、选择DALLAS公司生产的单线数字温度传感器DS18B20,它与微处理器连接时仅需要一条口线即可实现微处理器与DS18B20的双向通讯，在使用中不需要任何外围元件，测温范围：-55 +125 C。固有测温分辨率为 0.5 C。C、图2-8是路灯开关继电器原理图，三极管8550的基极B接到单片机的I/O 口，三极管的发射极E接到继电器线圈的一端，线圈的另一端接到+5V电源VCC上；继电器线圈两端并接一个二极管IN4148,用于吸收释放继电器线圈断电时产生的反向电动势，防止反向电势击穿三极管 8550及干扰其他电路。I/O 口的高低电平控制路灯开关D、图2-9是顺舟科技SZ05系列Z-BEE嵌入式

15、无线串口通信模块SZ05-STD-232-Z采用了加强型的ZIGBEE无线技术，符合工业标准应用的无线数据通信设备，它具有通讯距离远、抗干扰能力强、组网灵活等优点和特性；可实现多设备间的数据透明传输，在这里应用 它的配置方案如图 2-10 （中心节点）2-11 （路由或者终端节点）。 O-RI 10kPBi.hXCK-J.ri PBKTIi ?B2iAT?KdM2i PB3 i：AlNI.'(K；n PD4的 PBfMI'i PBi凸俺:中 PB?i：SCKiFNM， PDliW， PD冰F PD3'T<.i PD4iOC.B： PD5-OCIA) PDi：fT(

16、Ti PW心PAli'AlK；1'. PA. .'ADC.I . PA2,ADC.2. PA3,ADC3) 1JA4,：A1K4：. PB.g P疝5DCG P灯小DCQ四gHi PCI iSD.V- PC2；lTKi PCJijMSi PC4i：lDO：；PC>'TOTi PCtilTOSC.il K"T门工7GWKE5ETGND 三P5精品文档PD6R4 5.11(TO图2-6图2-7精品文档图2-8="而图2-9FIM 点nNco节网 1出C0OUN心型 X 播Oone0+输E 0 H J 3- 2FEJ 6 o + A FEds

17、 rtlsa 2 o H F- 9 N 8 D 刁 B乙ilE:粉影勤ID:Q2窑 oM地名频编蜃验位超源 NC点点点卷线址送特据口据HU-+-XXT网网无地串数 S力利寻ml金靠yOri地名频编蜃验位超源NC点点点急线址送特据口据Hu-H-卫1T网网无地串数?-BEE CONFIG：t： oom）；： SHUNCOMw中继路由 星型网D： 22J： OF3 ： HEXb主从Nodp8+0+1图 2-10图 2-11E、图2-12是电路采集和光强控制部分，之前说到在电源的 DIM+和DIM-之间连接一个电阻或者一个110Vde之间的直流电源或者 110PWM信号即可调节输出，ff电流的数值。1

18、6单片机可提供的 PWM波范围是1-5V,为了提高电压，再加上电阻调节，即可满足要求。电压取值点也可以在上述路灯整体分解图中看出，即串并联LED灯的最大电压处，再通过控制板上的分压电阻测出电压，然后接入单片机ADD。电流采集取值点是在串并联LED灯的的电压最低端，然后串联上大功率电阻，测出电电压再接入放大电路，放大后的电压直接接入单片机ADD。这里的放大电路选择芯片为OP07,该芯片是一种低噪声，非斩波稳零的双极性运算放大器集成电路。由于OP07具有非常低的输入失调电压，所以OP07在很多应用场合不需要额外的调零措施。图 2-12精品文档精品文档3、中心节点控制图2-13 LED路灯中心控制节

19、点结构一个路灯组中有一个中心节点，放在路灯地区的中心。最多可以组网65535个路灯终端节点，采用星形网组网。由单片机 atmega128、光强传感器、无线通信 ZigBee sz05模块和 sz11 GPRSII 块组成。主要功能包括：中央控制中心通过 GPRS发送控制命令给这个中心节点控制器，此中心节点控制器再向附 近终端控制器通过 zigbee发送已经接收的并经过处理的控制命令信号。此中心节点控制器也可以通过zigbee接受附近终端控制器的信号，再通过GPRS专送给中央控制中心。该中心控制节点可实现在 GPRS莫块掉网等不可控制情况下，GPRS自行主动连接服务器，以保证联网正常。接收本节点

20、的光强传感器的信号， 感知这一片路灯的光照强度。在需要上传数据的时候和 各个节点的温度，电压，电流信号一并传到中央控制中心。 还有在自动控制的时候可以通过 光强自行对该路灯组调光。电路分析：A、控制盒内单片机为 ATmega128单片机，选择外部晶振 11.0592MHZ,下载方式为 SPI接 口编程(In System Program)。B、 ATmega128单片机有两个串行口 USART0和USART1,其中USART0W ZIGBE或块连接，USART1与GPRS莫块连接。这里选择的GPRS莫为顺舟科技推出一款新型远程无线数传设备， 整机采用嵌入式设计，内嵌TCP/UDP协议，同时采用

21、了功能强大的微电脑处理器芯片，配合内置硬件看门狗功能，性能稳定，外观小工5,性价比高。它的配置文件如图2-14所示精品文档精品文档设备信息一UEND(IR=SHUNCOM DEUICE=GPRSOTU UERSI0N1.H用户界面配置工工工爨数3923特选电出时包 =1=1盘隔大 话码口口 口口息.目隼 也密a昌昌吕信包包 户户试富6 = = 一一 = ±s _一45春位位¥问长1 fl t t2 0 i i1 6 -IL b b 06 9 3 8 1 1数据中心配置即妙接入点名称MMNETCPK接用户名=GPR喝入密的。主口区服务器IP地址=218.2 92.228-15

22、1副DNS月磬器IP地址=211 J36 J5tL66 主数据中心地址3a5叫in -5070-TCP8.0.0 = 8800 -TCP主数据口心端口 登璃门心传输 副数用口心地址数据口心端口数据口心传输工作参数配置方质义包义重重下修义 但定跳定线线雪定 自空下自ibr在功曹容间器功容 包内保界次3包内 册包间包隔q商兽 希送跳理率时智 .密茶连连线送住匕-I-可胥二Ia于HU12-S -REGISTER TESTHEARTBEAT TEST于Hll -S Jaa+ .B -SHUTDOWN TEST扩展功能配置数超包降标啰显示关ifeSMW23Utfll.HUNCOM.CDH06.06.11

23、:16:33图 2-14精品文档精品文档第三部分软件说明1、路由终端节点ATmega16流程图开始图3-2串口流程图'Uart_recvflag 0允许接收下一个数搪言,进入下一个大循环图3-1主函数流程图精品文档精品文档2、中心节点ATmega128流程图（红字为定时器用处）0XBX0XB1光强采集轮询采集数 据存放在数 组（异常情 况按0处理）（轮询的时 候都需要定 时器2配合）判惭商有刚接受到 族辐苞一-Uart_recvflag1=1?一_YESNO判断接收到的第二个自己数据0XCX0XDX0XEX0XFX0XCF0XC00XC10XC20XC30XC40XD0OXD10XEE

24、0XFF开关情况下 （CFC0）轮 询开始关闭，存放在数组（异常情况按眦理），其他情况下整体发送不返回数实现自动控制与手动控制切换自动控制打开定时器0GPRS接时协议定时查询协议定时器1管理GPRS 启数组整体上传操作结束后 Uart_recvflag1 1#0 允许接收下一个频据包，进入下一个大循环图3-3主函数流程图精品文档精品文档接收到的数据存在 预存数组中接收到的数据存在 预存数组中同关灯模式（省 略）一至7个字节判断该数组前三个字节构成的节点号与发送的路灯号是否一致.至J 3个字节判断该数组第一个字节节点号一一一，与发送的路灯号是否一致一 1NO该路久号卜日勺数据全清0放在大数组中，准备上传YESYESNO数据存放在大数组中，准备上传*-数据存放在大数组中，准备上传该路灯号没有正常关闭全，准备上传图3-4串口 0流程图图3-5 串口 1流程图精品文档精品文档ATmega128与上位机数传表格按钮下发数据（十六进制）等待