智能led控制終端的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明提供了智能LED控制終端的構(gòu)造結(jié)構(gòu)。智能LED控制終端包含兩部分，第一部分是協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)，第二部分為照明控制器節(jié)點(diǎn)。協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)通過(guò)TTL串行接口與智能網(wǎng)關(guān)相連，負(fù)責(zé)構(gòu)建和維持Zigbee網(wǎng)絡(luò)、監(jiān)控照明控制器節(jié)點(diǎn)入網(wǎng)和轉(zhuǎn)發(fā)智能網(wǎng)關(guān)與照明控制器節(jié)點(diǎn)之間的信息。照明控制器節(jié)點(diǎn)負(fù)責(zé)向協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)申請(qǐng)入網(wǎng)，接收協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)的控制命令并控制照明燈的狀態(tài)，監(jiān)控照明燈的物理信息并發(fā)送到協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】智能LED控制終端

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域，具體涉及智能LED控制終端。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，構(gòu)建智能化社會(huì)的概念已經(jīng)萌生。智能化社會(huì)是物聯(lián)網(wǎng)的一個(gè)分支，本發(fā)明所提供的智能LED控制終端則是構(gòu)建智能化社會(huì)的一種嘗試。
[0003]智能LED控制終端通過(guò)嵌入式軟件的設(shè)計(jì)，可以檢測(cè)照明燈的物理狀態(tài)，通過(guò)反饋機(jī)制可以達(dá)到節(jié)能效果。另外還可能通過(guò)不同的場(chǎng)景對(duì)照明燈進(jìn)行不同的設(shè)置，從而可以實(shí)現(xiàn)智能控制。
[0004]智能LED控制終端采用的Zigbee技術(shù)主要特色有低速、低功耗、低成本、支援大量網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)、支援多種網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?、低?fù)雜度、快速、可靠、安全。它工作于2.4GHz (全球)、868MHz (歐洲)及915MHz (美國(guó))的ISM頻段，其基礎(chǔ)是IEEE802.15.4，這是IEEE無(wú)線個(gè)人區(qū)域網(wǎng)工作組的一項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)，被稱(chēng)作IEEE802.15.4(ZigBee)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于打破照明控制的傳統(tǒng)，提供一種智能化控制的照明技術(shù)方案，具體技術(shù)方案如下。
[0006]智能LED控制終端，包含協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)，照明控制器節(jié)點(diǎn)。協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)通過(guò)TTL串行接口與智能網(wǎng)關(guān)模塊相連，負(fù)責(zé)構(gòu)建和維持Zigbee網(wǎng)絡(luò)、監(jiān)控照明控制器節(jié)點(diǎn)入網(wǎng)和轉(zhuǎn)發(fā)智能網(wǎng)關(guān)與照明控制器節(jié)點(diǎn)之間的信息。照明控制器節(jié)點(diǎn)負(fù)責(zé)向協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)申請(qǐng)入網(wǎng)，接收協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)的控制命令并控制照明燈的狀態(tài)，監(jiān)控照明燈的物理信息并發(fā)送到協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)。
[0007]上述智能LED控制終端中，包括協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)與照明控制器節(jié)點(diǎn)均包含以CC2530為主芯片的Zigbee模塊。以STM32F103為主芯片的ARM模塊。Zigbee模塊與ARM模塊之間通過(guò)TTL串行接口進(jìn)行連接。
[0008]上述智能LED控制終端中，包括協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)通過(guò)TTL串行接口與智能網(wǎng)關(guān)模塊直接相連，接收智能網(wǎng)關(guān)模塊的控制命令和發(fā)送照明控制器節(jié)點(diǎn)的命令執(zhí)行反饋信息或照明燈狀態(tài)反饋信息。
[0009]上述智能LED控制終端中，包括協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)負(fù)責(zé)構(gòu)建和維持Zigbee網(wǎng)絡(luò)，通過(guò)NRF24L01+模塊接受照明控制器節(jié)點(diǎn)的入網(wǎng)申請(qǐng)消息，并給照明控制器節(jié)點(diǎn)分配入網(wǎng)地址參數(shù)。
[0010]上述智能LED控制終端中，包括協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)通過(guò)Zigbee網(wǎng)絡(luò)廣播智能網(wǎng)關(guān)模塊的控制命令和接收照明控制器節(jié)點(diǎn)的命令執(zhí)行反饋信息或照明燈狀態(tài)反饋信息。
[0011]上述智能LED控制終端中，包括照明控制器節(jié)點(diǎn)通過(guò)NRF24L01+模塊往協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)發(fā)送入網(wǎng)申請(qǐng)消息，并接收協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)分配的入網(wǎng)地址參數(shù)。
[0012]上述智能LED控制終端中，包括照明控制器節(jié)點(diǎn)接收協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)廣播的智能網(wǎng)關(guān)模塊的控制命令后對(duì)控制命令進(jìn)行解析和執(zhí)行，完成解析和執(zhí)行后往協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)單播命令執(zhí)行反饋信息或照明燈狀態(tài)反饋信息。
[0013]上述智能LED控制終端中，包括照明控制器節(jié)點(diǎn)通過(guò)4條信號(hào)控制線，以PWM調(diào)制法對(duì)照明燈的狀態(tài)進(jìn)行控制。4條信號(hào)控制線包括紅色通道控制線、綠色通道控制線、藍(lán)色通道控制線和電路地線。照明燈的狀態(tài)包括顏色狀態(tài)、亮度狀態(tài)、開(kāi)關(guān)狀態(tài)和閃爍狀態(tài)。
[0014]上述智能LED控制終端中，包括照明控制器節(jié)點(diǎn)的電路地線為紅綠藍(lán)三種顏色通道控制線提供零電位基準(zhǔn)。照明燈的狀態(tài)改變體現(xiàn)在紅綠藍(lán)三種顏色通道控制線分別輸出的PWM方波占空比的改變。
[0015]上述智能LED控制終端中，包括照明控制器節(jié)點(diǎn)控制的照明燈顏色狀態(tài)分為0-255級(jí)，亮度狀態(tài)分為0-255級(jí)，顏色狀態(tài)級(jí)數(shù)、亮度狀態(tài)級(jí)數(shù)與單顏色通道控制線輸出的PWM方波占空比關(guān)系如下公式所示。
[0016]PWM方波占空比=(顏色狀態(tài)級(jí)數(shù)X亮度狀態(tài)級(jí)數(shù))/ (255x255)
上述智能LED控制終端中，包括照明燈處于開(kāi)狀態(tài)時(shí)PWM方波占空比由顏色狀態(tài)級(jí)數(shù)和亮度狀態(tài)級(jí)數(shù)決定，處于關(guān)狀態(tài)時(shí)強(qiáng)制三顏色通道PWM方波占空比為0。照明燈的閃爍狀態(tài)以周期性使照明燈在開(kāi)、關(guān)狀態(tài)間來(lái)回切換等效。
[0017]上述智能LED控制終端中，包括照明控制器節(jié)點(diǎn)通過(guò)傳感器監(jiān)控照明燈的電流、電壓、亮度、熱度等物理信息。若某一物理狀態(tài)參數(shù)超出給定的參數(shù)范圍，則通過(guò)Zigbee網(wǎng)絡(luò)往協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)單播照明燈狀態(tài)信息，從而達(dá)到智能調(diào)控和故障排查的要求。
[0018]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的技術(shù)效果和優(yōu)點(diǎn)包括:
1.能夠通過(guò)各種傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)控照明燈的物理狀態(tài)，包括照明燈的電流、電壓、亮度、熱度等，若某一物理狀態(tài)參數(shù)異常，則通過(guò)Zigbee網(wǎng)絡(luò)往協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)單播反饋信息后，再由協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)智能網(wǎng)關(guān)模塊的控制消息到照明控制器節(jié)點(diǎn)，從而調(diào)整照明燈的狀態(tài)，達(dá)到智能調(diào)控照明燈和節(jié)能的效果。
[0019]2.若通過(guò)智能調(diào)控?zé)o法使照明燈的所有物理狀態(tài)參數(shù)回歸正常范圍內(nèi)，則照明控制器節(jié)點(diǎn)通過(guò)Zigbee網(wǎng)絡(luò)往協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)單播故障信息，包括故障類(lèi)型及故障地點(diǎn)。從而減輕人工排查故障的成本。
[0020]3.可根據(jù)特定情景預(yù)設(shè)照明燈的亮度狀態(tài)、顏色狀態(tài)及閃爍狀態(tài)。通過(guò)協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)智能網(wǎng)關(guān)模塊的控制消息到照明控制器節(jié)點(diǎn)，可快速切換照明燈的預(yù)設(shè)狀態(tài)，營(yíng)造所需要的氣氛。
[0021]4.采用Zigbee無(wú)線組網(wǎng)技術(shù)，組網(wǎng)可擴(kuò)展性強(qiáng)，信號(hào)抗干擾性強(qiáng)，易于與智能網(wǎng)關(guān)模塊相結(jié)合。從而易于擴(kuò)大照明控制器節(jié)點(diǎn)的部署范圍并保證控制消息被準(zhǔn)確無(wú)誤地執(zhí)行。
[0022]5.采用Zigbee無(wú)線組網(wǎng)技術(shù)，只需要協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)與智能網(wǎng)關(guān)模塊相結(jié)合，連入互聯(lián)網(wǎng)即可正常工作。照明控制器節(jié)點(diǎn)與協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)聯(lián)網(wǎng)，只需照明控制器節(jié)點(diǎn)與協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)同時(shí)按下NRF24L01+的控制按鍵，即可使照明控制器節(jié)點(diǎn)與協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)交換入網(wǎng)信息，為照明控制器節(jié)點(diǎn)提供方便快捷的入網(wǎng)方式，從而達(dá)到一鍵入網(wǎng)的效果。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0023]圖1為智能LED控制終端的結(jié)構(gòu)圖。
[0024]圖2為智能LED控制終端的協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)的結(jié)構(gòu)圖。
[0025]圖3為智能LED控制終端的照明控制器節(jié)點(diǎn)的結(jié)構(gòu)圖。
[0026]圖4為智能LED控制終端對(duì)照明燈的顏色狀態(tài)控制的處理流程。

【具體實(shí)施方式】
[0027]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施作進(jìn)一步的說(shuō)明，但本發(fā)明的實(shí)施不限于此。
[0028]智能LED控制終端包含協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)和照明控制節(jié)點(diǎn)。在部署智能LED控制終端時(shí)，在Zigbee信號(hào)所能覆蓋的物理空間中應(yīng)部署一個(gè)協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)，而照明控制節(jié)點(diǎn)的數(shù)量則沒(méi)有限制。每一個(gè)照明控制節(jié)點(diǎn)負(fù)責(zé)控制一個(gè)或一組狀態(tài)相同的照明燈。在Zigbee信號(hào)所能覆蓋中的物理空間中，所有照明控制節(jié)點(diǎn)通過(guò)Zigbee網(wǎng)絡(luò)與協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)相連，并且受協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)控制。智能LED控制終端的部署圖如圖1所示。
[0029]所述的智能LED控制終端的協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)的結(jié)構(gòu)如圖2所示。協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)包含STM32F103C8T6、Zigbee CC2530 模塊以及 NRF24L01+ 模塊。STM32F103C8T6 通過(guò) TTL 串行接口分別和Zigbee CC2530模塊以及NRF24L01+模塊進(jìn)行連接。另外，STM32F103C8T6通過(guò)TTL串行接口與智能網(wǎng)關(guān)模塊連接。
[0030]所述的智能LED控制終端的照明控制器節(jié)點(diǎn)的結(jié)構(gòu)如圖3所示。照明控制器節(jié)點(diǎn)包含STM32F103C8T6、Zigbee CC2530模塊、NRF24L01+模塊和各種傳感器。STM32F103C8T6通過(guò)TTL串行接口分別和Zigbee CC2530模塊以及NRF24L01+模塊進(jìn)行連接。STM32F103C8T6通過(guò)通用10接口與各種傳感器進(jìn)行連接。另外，STM32F103C8T6通過(guò)通用10接口與照明燈進(jìn)行連接。各種傳感器通過(guò)自身的接口與照明燈連接。
[0031]作為一個(gè)實(shí)例，智能LED控制終端對(duì)照明燈的顏色狀態(tài)控制的處理流程如圖4所示，處理的步驟如下:
1.智能網(wǎng)關(guān)模塊向終端模塊的協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)發(fā)送改變顏色的控制命令。
[0032]2.協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)接收到控制命令之后，將控制命令向所有照明控制器節(jié)點(diǎn)進(jìn)行廣播。
[0033]3.受協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)控制的所有照明控制器節(jié)點(diǎn)均收到協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)廣播的控制命令。照明控制器節(jié)點(diǎn)在控制命令中過(guò)濾出需要執(zhí)行命令的目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)地址。
[0034]4.所有命中目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)地址的照明控制器節(jié)點(diǎn)根據(jù)新的顏色要求改變照明燈的顏色狀態(tài)。
[0035]5.所有命中目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)地址的照明控制器節(jié)點(diǎn)在執(zhí)行命令后往協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)單播命令執(zhí)行結(jié)果的反饋信息。
[0036]6.協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)接收到照明控制器節(jié)點(diǎn)的反饋信息后，將反饋信息發(fā)送到智能網(wǎng)關(guān)模塊。
[0037]7.一次執(zhí)行顏色改變的控制命令流程結(jié)束。
【權(quán)利要求】
1.智能LED控制終端，其特征在于包含協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)和照明控制器節(jié)點(diǎn)；協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)通過(guò)TTL串行接口與智能網(wǎng)關(guān)模塊相連，負(fù)責(zé)構(gòu)建和維持Zigbee網(wǎng)絡(luò)、監(jiān)控照明控制器節(jié)點(diǎn)入網(wǎng)和轉(zhuǎn)發(fā)智能網(wǎng)關(guān)與照明控制器節(jié)點(diǎn)之間的信息；照明控制器節(jié)點(diǎn)負(fù)責(zé)向協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)申請(qǐng)入網(wǎng)，接收協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)的控制命令并控制照明燈的狀態(tài)，監(jiān)控照明燈的物理信息并發(fā)送到協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能LED控制終端，其特征在于協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)與照明控制器節(jié)點(diǎn)均各自包含以CC2530為主芯片的Zigbee模塊和以STM32F103為主芯片的ARM模塊；Zigbee模塊與ARM模塊之間通過(guò)TTL串行接口進(jìn)行連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能LED控制終端，其特征在于協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)通過(guò)TTL串行接口與智能網(wǎng)關(guān)模塊直接相連，該TTL串行接口用于接收智能網(wǎng)關(guān)模塊的控制命令和發(fā)送照明控制器節(jié)點(diǎn)的命令執(zhí)行反饋信息或照明燈狀態(tài)反饋信息。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能LED控制終端，其特征在于協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)負(fù)責(zé)構(gòu)建和維持Zigbee網(wǎng)絡(luò)，通過(guò)NRF24L01+模塊接受照明控制器節(jié)點(diǎn)的入網(wǎng)申請(qǐng)消息，并給照明控制器節(jié)點(diǎn)分配入網(wǎng)地址參數(shù)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能LED控制終端，其特征在于協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)通過(guò)Zigbee網(wǎng)絡(luò)廣播智能網(wǎng)關(guān)模塊的控制命令和接收照明控制器節(jié)點(diǎn)的命令執(zhí)行反饋信息或照明燈狀態(tài)反饋信息。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能LED控制終端，其特征在于照明控制器節(jié)點(diǎn)通過(guò)NRF24L01+模塊往協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)發(fā)送入網(wǎng)申請(qǐng)消息，并接收協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)分配的入網(wǎng)地址參數(shù)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能LED控制終端，其特征在于照明控制器節(jié)點(diǎn)接收協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)廣播的智能網(wǎng)關(guān)模塊的控制命令后對(duì)控制命令進(jìn)行解析和執(zhí)行，完成解析和執(zhí)行后往協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)單播命令執(zhí)行反饋信息或照明燈狀態(tài)反饋信息。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能LED控制終端，其特征在于照明控制器節(jié)點(diǎn)通過(guò)4條信號(hào)控制線，以PWM調(diào)制法對(duì)照明燈的狀態(tài)進(jìn)行控制；4條信號(hào)控制線包括紅色通道控制線、綠色通道控制線、藍(lán)色通道控制線和電路地線；所述照明燈的狀態(tài)包括顏色狀態(tài)、亮度狀態(tài)、開(kāi)關(guān)狀態(tài)和閃爍狀態(tài)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能LED控制終端，其特征在于照明控制器節(jié)點(diǎn)的電路地線為紅綠藍(lán)三種顏色通道控制線提供零電位基準(zhǔn)；照明燈的狀態(tài)改變體現(xiàn)在紅綠藍(lán)三種顏色通道控制線分別輸出的PWM方波占空比的改變；照明控制器節(jié)點(diǎn)控制的照明燈顏色狀態(tài)分為0-255級(jí)，亮度狀態(tài)分為0-255級(jí)，顏色狀態(tài)級(jí)數(shù)、亮度狀態(tài)級(jí)數(shù)與單顏色通道控制線輸出的PWM方波占空比關(guān)系為: PWM方波占空比=(顏色狀態(tài)級(jí)數(shù)X亮度狀態(tài)級(jí)數(shù))/ (255x255) 照明燈處于開(kāi)狀態(tài)時(shí)PWM方波占空比由顏色狀態(tài)級(jí)數(shù)和亮度狀態(tài)級(jí)數(shù)決定，處于關(guān)狀態(tài)時(shí)強(qiáng)制三顏色通道PWM方波占空比為O ;照明燈的閃爍狀態(tài)以周期性使照明燈在開(kāi)、關(guān)狀態(tài)間來(lái)回切換等效。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能LED控制終端，其特征在于照明控制器節(jié)點(diǎn)通過(guò)傳感器監(jiān)控照明燈的電流、電壓、亮度、熱度的物理狀態(tài)信息；若其中任一物理狀態(tài)參數(shù)超出給定的參數(shù)范圍，則通過(guò)Zigbee網(wǎng)絡(luò)往協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)單播照明燈狀態(tài)信息，從而達(dá)到智能調(diào)控和故障排查的要求。
【文檔編號(hào)】H05B37/02GK104320877SQ201410569664
【公開(kāi)日】2015年1月28日 申請(qǐng)日期:2014年10月23日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月23日
【發(fā)明者】高英, 黃永燊, 黃維雍, 蔣重陽(yáng), 龍信文 申請(qǐng)人:華南理工大學(xué)