智能led控制終端的制作方法
【專利摘要】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，第二部分為照明控制器節(jié)點。協(xié)調(diào)器節(jié)點通過TTL串行接口與智能網(wǎng)關(guān)相連，負責構(gòu)建和維持Zigbee網(wǎng)絡、監(jiān)控照明控制器節(jié)點入網(wǎng)和轉(zhuǎn)發(fā)智能網(wǎng)關(guān)與照明控制器節(jié)點之間的信息。照明控制器節(jié)點負責向協(xié)調(diào)器節(jié)點申請入網(wǎng)，接收協(xié)調(diào)器節(jié)點轉(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。
【專利說明】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]隨著社會經(jīng)濟的不斷發(fā)展，構(gòu)建智能化社會的概念已經(jīng)萌生。智能化社會是物聯(lián)網(wǎng)的一個分支，本發(fā)明所提供的智能LED控制終端則是構(gòu)建智能化社會的一種嘗試。
[0003]智能LED控制終端通過嵌入式軟件的設計，可以檢測照明燈的物理狀態(tài)，通過反饋機制可以達到節(jié)能效果。另外還可能通過不同的場景對照明燈進行不同的設置，從而可以實現(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)絡節(jié)點、支援多種網(wǎng)絡拓撲、低復雜度、快速、可靠、安全。它工作于2.4GHz (全球)、868MHz (歐洲)及915MHz (美國)的ISM頻段，其基礎是IEEE802.15.4，這是IEEE無線個人區(qū)域網(wǎng)工作組的一項標準，被稱作IEEE802.15.4(ZigBee)技術(shù)標準。


【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，照明控制器節(jié)點。協(xié)調(diào)器節(jié)點通過TTL串行接口與智能網(wǎng)關(guān)模塊相連，負責構(gòu)建和維持Zigbee網(wǎng)絡、監(jiān)控照明控制器節(jié)點入網(wǎng)和轉(zhuǎn)發(fā)智能網(wǎng)關(guān)與照明控制器節(jié)點之間的信息。照明控制器節(jié)點負責向協(xié)調(diào)器節(jié)點申請入網(wǎng)，接收協(xié)調(diào)器節(jié)點轉(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。
[0007]上述智能LED控制終端中，包括協(xié)調(diào)器節(jié)點與照明控制器節(jié)點均包含以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TTL串行接口進行連接。
[0008]上述智能LED控制終端中，包括協(xié)調(diào)器節(jié)點通過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)點負責構(gòu)建和維持Zigbee網(wǎng)絡，通過NRF24L01+模塊接受照明控制器節(jié)點的入網(wǎng)申請消息，并給照明控制器節(jié)點分配入網(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)點通過Zigbee網(wǎng)絡廣播智能網(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)點通過NRF24L01+模塊往協(xié)調(diào)器節(jié)點發(fā)送入網(wǎng)申請消息，并接收協(xié)調(diào)器節(jié)點分配的入網(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)點接收協(xié)調(diào)器節(jié)點廣播的智能網(wǎng)關(guān)模塊的控制命令后對控制命令進行解析和執(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)點通過4條信號控制線，以PWM調(diào)制法對照明燈的狀態(tài)進行控制。4條信號控制線包括紅色通道控制線、綠色通道控制線、藍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)點的電路地線為紅綠藍三種顏色通道控制線提供零電位基準。照明燈的狀態(tài)改變體現(xiàn)在紅綠藍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)點控制的照明燈顏色狀態(tài)分為0-255級，亮度狀態(tài)分為0-255級，顏色狀態(tài)級數(shù)、亮度狀態(tài)級數(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)級數(shù)X亮度狀態(tài)級數(shù))/ (255x255)
上述智能LED控制終端中，包括照明燈處于開狀態(tài)時PWM方波占空比由顏色狀態(tài)級數(shù)和亮度狀態(tài)級數(shù)決定，處于關(guān)狀態(tài)時強制三顏色通道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、關(guān)狀態(tài)間來回切換等效。
[0017]上述智能LED控制終端中，包括照明控制器節(jié)點通過傳感器監(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Zigbee網(wǎng)絡往協(xié)調(diào)器節(jié)點單播照明燈狀態(tài)信息，從而達到智能調(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)點包括:
1.能夠通過各種傳感器實時監(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Zigbee網(wǎng)絡往協(xié)調(diào)器節(jié)點單播反饋信息后，再由協(xié)調(diào)器節(jié)點轉(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，從而調(diào)整照明燈的狀態(tài)，達到智能調(diào)控照明燈和節(jié)能的效果。
[0019]2.若通過智能調(diào)控無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)點通過Zigbee網(wǎng)絡往協(xié)調(diào)器節(jié)點單播故障信息，包括故障類型及故障地點。從而減輕人工排查故障的成本。
[0020]3.可根據(jù)特定情景預設照明燈的亮度狀態(tài)、顏色狀態(tài)及閃爍狀態(tài)。通過協(xié)調(diào)器節(jié)點轉(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，可快速切換照明燈的預設狀態(tài)，營造所需要的氣氛。
[0021]4.采用Zigbee無線組網(wǎng)技術(shù)，組網(wǎng)可擴展性強，信號抗干擾性強，易于與智能網(wǎng)關(guān)模塊相結(jié)合。從而易于擴大照明控制器節(jié)點的部署范圍并保證控制消息被準確無誤地執(zhí)行。
[0022]5.采用Zigbee無線組網(wǎng)技術(shù)，只需要協(xié)調(diào)器節(jié)點與智能網(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)點與協(xié)調(diào)器節(jié)點聯(lián)網(wǎng)，只需照明控制器節(jié)點與協(xié)調(diào)器節(jié)點同時按下NRF24L01+的控制按鍵，即可使照明控制器節(jié)點與協(xié)調(diào)器節(jié)點交換入網(wǎng)信息，為照明控制器節(jié)點提供方便快捷的入網(wǎng)方式，從而達到一鍵入網(wǎng)的效果。

【專利附圖】

【附圖說明】
[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)點的結(jié)構(gòu)圖。
[0026]圖4為智能LED控制終端對照明燈的顏色狀態(tài)控制的處理流程。

【具體實施方式】
[0027]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施作進一步的說明，但本發(fā)明的實施不限于此。
[0028]智能LED控制終端包含協(xié)調(diào)器節(jié)點和照明控制節(jié)點。在部署智能LED控制終端時，在Zigbee信號所能覆蓋的物理空間中應部署一個協(xié)調(diào)器節(jié)點，而照明控制節(jié)點的數(shù)量則沒有限制。每一個照明控制節(jié)點負責控制一個或一組狀態(tài)相同的照明燈。在Zigbee信號所能覆蓋中的物理空間中，所有照明控制節(jié)點通過Zigbee網(wǎng)絡與協(xié)調(diào)器節(jié)點相連，并且受協(xié)調(diào)器節(jié)點控制。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)點的結(jié)構(gòu)如圖2所示。協(xié)調(diào)器節(jié)點包含STM32F103C8T6、Zigbee CC2530 模塊以及 NRF24L01+ 模塊。STM32F103C8T6 通過 TTL 串行接口分別和Zigbee CC2530模塊以及NRF24L01+模塊進行連接。另外，STM32F103C8T6通過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)點的結(jié)構(gòu)如圖3所示。照明控制器節(jié)點包含STM32F103C8T6、Zigbee CC2530模塊、NRF24L01+模塊和各種傳感器。STM32F103C8T6通過TTL串行接口分別和Zigbee CC2530模塊以及NRF24L01+模塊進行連接。STM32F103C8T6通過通用10接口與各種傳感器進行連接。另外，STM32F103C8T6通過通用10接口與照明燈進行連接。各種傳感器通過自身的接口與照明燈連接。
[0031]作為一個實例，智能LED控制終端對照明燈的顏色狀態(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)點發(fā)送改變顏色的控制命令。
[0032]2.協(xié)調(diào)器節(jié)點接收到控制命令之后，將控制命令向所有照明控制器節(jié)點進行廣播。
[0033]3.受協(xié)調(diào)器節(jié)點控制的所有照明控制器節(jié)點均收到協(xié)調(diào)器節(jié)點廣播的控制命令。照明控制器節(jié)點在控制命令中過濾出需要執(zhí)行命令的目標網(wǎng)絡地址。
[0034]4.所有命中目標網(wǎng)絡地址的照明控制器節(jié)點根據(jù)新的顏色要求改變照明燈的顏色狀態(tài)。
[0035]5.所有命中目標網(wǎng)絡地址的照明控制器節(jié)點在執(zhí)行命令后往協(xié)調(diào)器節(jié)點單播命令執(zhí)行結(jié)果的反饋信息。
[0036]6.協(xié)調(diào)器節(jié)點接收到照明控制器節(jié)點的反饋信息后，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)點和照明控制器節(jié)點；協(xié)調(diào)器節(jié)點通過TTL串行接口與智能網(wǎng)關(guān)模塊相連，負責構(gòu)建和維持Zigbee網(wǎng)絡、監(jiān)控照明控制器節(jié)點入網(wǎng)和轉(zhuǎn)發(fā)智能網(wǎng)關(guān)與照明控制器節(jié)點之間的信息；照明控制器節(jié)點負責向協(xié)調(diào)器節(jié)點申請入網(wǎng)，接收協(xié)調(diào)器節(jié)點轉(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。
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)點與照明控制器節(jié)點均各自包含以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TTL串行接口進行連接。
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)點通過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)點負責構(gòu)建和維持Zigbee網(wǎng)絡，通過NRF24L01+模塊接受照明控制器節(jié)點的入網(wǎng)申請消息，并給照明控制器節(jié)點分配入網(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)點通過Zigbee網(wǎng)絡廣播智能網(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)點通過NRF24L01+模塊往協(xié)調(diào)器節(jié)點發(fā)送入網(wǎng)申請消息，并接收協(xié)調(diào)器節(jié)點分配的入網(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)點接收協(xié)調(diào)器節(jié)點廣播的智能網(wǎng)關(guān)模塊的控制命令后對控制命令進行解析和執(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)點通過4條信號控制線，以PWM調(diào)制法對照明燈的狀態(tài)進行控制；4條信號控制線包括紅色通道控制線、綠色通道控制線、藍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)點的電路地線為紅綠藍三種顏色通道控制線提供零電位基準；照明燈的狀態(tài)改變體現(xiàn)在紅綠藍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)點控制的照明燈顏色狀態(tài)分為0-255級，亮度狀態(tài)分為0-255級，顏色狀態(tài)級數(shù)、亮度狀態(tài)級數(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)級數(shù)X亮度狀態(tài)級數(shù))/ (255x255) 照明燈處于開狀態(tài)時PWM方波占空比由顏色狀態(tài)級數(shù)和亮度狀態(tài)級數(shù)決定，處于關(guān)狀態(tài)時強制三顏色通道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、關(guān)狀態(tài)間來回切換等效。
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)點通過傳感器監(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Zigbee網(wǎng)絡往協(xié)調(diào)器節(jié)點單播照明燈狀態(tài)信息，從而達到智能調(diào)控和故障排查的要求。
【文檔編號】H05B37/02GK104320877SQ201410569664
【公開日】2015年1月28日 申請日期: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, 龍信文 申請人:華南理工大學