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ZigBee技术在LED路灯照明系统中的应用ZigBee技术在LED路灯照明系统中的应用随着我国城市化步伐的加快，城市照明建设作为体现城市形象的作用日益受到重视，在城市照明系统中，如何节约能源，提高路灯能源的利用率已成为急需解决的问题。
而ZigBee 技术以其低功耗、通信可靠、网络容量大等特点为路灯自动控制领域提供了较合适的解决方案。
LED路灯节能控制系统就是通过采用ZigBee技术与各种新型传感器、功率控制器结合，实现路灯的智能控制，节约了大量能源。
1 ZigBee技术简介随着数字通信和计算机技术的发展，无线技术的网络化、标准化要求逐渐出现在人们面前，ZigBee技术便是其中之一。
ZigBee技术是依据IEEE802.15.4标准的一种短距离、低复杂度、低功耗、低数据速率、低成本的无线网络技术，主要应用在短距离范围内并且数据传输速率不高的各种电子设备之间，在数千个微小的传感器之问相互协调实现通信。
ZigBee采用了2003年发布的IEEE802.15.4协议标准作为其物理层和媒体接入（MAC）层的标准协议。
2001年8月成立的ZigBee技术联盟为不同厂家生产的设备提供了统一的解决方案，解决其相互问的兼容性问题。
ZigBee技术的网络层由ZigBee技术联盟制定，应用层则由用户根据自己的应用需要对其开发利用。
2 传统路灯的控制方式传统的路灯控制方式有人工控制，时控方式，电力载波控制，GSM短消息控制，CDPD （CellularDigital Packet Data）蜂窝数字分组数据等。
人工方式是工作人员根据开关灯的时间表手动进行开关灯的操作，时控方式是以时间作为开关灯的唯一根据，电力载波控制易受电力线强磁场的干扰，GSM短消息控制必须通过手机，费用较高。
上述五种传统的路灯控制方式存在的问题是：运行操作结果不能集中监视，记录和统计，达不到量化管理的要求，不适应城市现代化的发展。
在路灯的控制方面，ZigBee技术结合传感器技术组成的网络同样解决传统控制中存在的问题：1）选用特殊的亮度传感器可以实时采集光亮强度，大大降低了特殊环境，特殊时间误开误关的几率，脱离了人工干预。
基于ZigBee无线传感网络的LED智能照明控制系统的研究基于ZigBee无线传感网络的LED智能照明控制系统的研究随着科技的不断发展，LED（Light Emitting Diode）照明逐渐成为照明领域的主流技术。
相较于传统的白炽灯和荧光灯，LED照明具有更高的能效、更长的寿命和更广泛的应用前景。
为了进一步提高LED照明的使用体验和效果，研发基于ZigBee无线传感网络的LED智能照明控制系统逐渐受到关注。
ZigBee是一种低功耗的无线通信技术，被广泛应用于低数据速率、无线传感和控制网络。
基于ZigBee技术的LED智能照明控制系统主要包括无线网络、控制器和LED灯具三个部分。
无线网络由多个无线传感节点组成，节点之间通过ZigBee协议进行通信。
控制器作为系统的核心，负责与用户进行交互，并向节点发送控制命令。
LED灯具根据控制器的命令进行相应的照明调节。
在LED智能照明控制系统中，无线传感节点起到数据采集和传输的作用。
节点通过内置的光照传感器感知环境中的光强度，并将采集到的数据发送给控制器。
通过收集多个节点的数据，控制器可以了解到整个照明区域的光照情况。
在此基础上，控制器可以根据用户的需求和环境条件，智能地调节LED灯具的亮度、色温和颜色，以提供最佳的照明效果。
与传统的照明系统相比，基于ZigBee无线传感网络的LED智能照明控制系统具有许多优势。
首先，由于无线传感节点的引入，系统的安装和维护更加简便，不需要复杂的布线工作。
其次，系统具有灵活性好的特点，可以根据不同的照明需求进行自适应调节，提供舒适的照明环境。
此外，由于LED照明的低功耗特性和无线传感节点的低能耗设计，系统的能效更高，节能效果显著。
最后，系统具有良好的可扩展性，可以根据需要增加或减少无线传感节点，以满足不同规模的照明需求。
然而，基于ZigBee无线传感网络的LED智能照明控制系统也面临一些挑战和问题。
首先，信号干扰和传输距离限制可能导致数据传输不稳定，影响系统的可靠性。
基于Zigbee技术的LED灯光控制器的设计及应用本设计主要是将Zigbee 无线技术应用在LED 照明工程中，解决了白炽灯耗电严重，使用寿命短的问题，同时解决照明工程中布线复杂、高功耗、资源浪费大、受距离限制、维护困难的问题。
基于Zigbee 技术具有短距离、低功耗、低数据速率、低成本、低复杂度等优点，设计出基于Zigbee 技术的智能家居LED 灯光无线控制系统。
主要利用Zigbee 无线自组网技术，实现了对LED 灯的开关和亮度调节的无线控制，并且功能细致可以分为单个灯光控制和局域灯光控制。
目前我国大力推行用LED 灯取代白炽灯的政策，而且将在五年内实施完成，这一政策解决了照明耗电严重，使用寿命短的问题，此外，工程布线繁琐安装复杂，不易移动控制，能量消耗大、施工周期长、后期维护困难等这些问题仍然需要解决，Zigbee 技术的广泛应用给目前的问题提供了一种解决方式，并且对于家庭生活和办公楼宇而言达到了方便快捷的目的，对于综合管理人员达到高效安全目的。
文中提出了一种Zigbee 无线自组网技术与LED 节能灯相结合的设计方案，实现对LED 灯的亮度进行连续调节和远程控制的功能，详细的介绍了软硬件设计系统。
1 Zigbee 无线技术Zigbee 技术是一种应用于短距离范围内，低传输数据速率下的各种电子设备之间无线通信技术，是一组基于IEEE 批准通过的802.15.4 无线标准研制开发的，这就确定了可以再不同制造商之间共享的应用纲要。
Zigbee 兼容的产品工作在2.4 GHz 这个全球通用的免费开放频段，这个频段提供了16 个传输信道，每次通信都会自主选择一个最干净干扰最小的信道进行数据传输。
在网络层方面，可以采用星形和网状拓扑，根据节点的不同功能，可分为中央协调。
zigbeeled灯方案ZigBee LED灯方案ZigBee是一种低功耗、近距离无线通信技术，适用于物联网（IoT）中的各种应用。
而LED灯作为一种高效、环保的照明解决方案，正逐渐取代传统的白炽灯和荧光灯。
本文将介绍基于ZigBee技术的LED灯方案，以及其在智能照明领域的应用。
一、ZigBee LED灯方案概述ZigBee LED灯方案是一种将LED灯与ZigBee技术相结合的智能化照明解决方案。
通过ZigBee通信协议，可以实现无线控制、智能调光和状态反馈等功能，为用户提供更便捷、舒适的照明体验。
二、ZigBee LED灯方案的技术细节1. ZigBee通信协议：基于IEEE 802.15.4低功耗无线个人局域网（WPAN）标准的ZigBee通信协议，能够提供可靠的无线连接和较低的功耗。
LED灯可以使用ZigBee通信模块与其他设备进行通信，如智能手机、智能网关等。
2. 网络拓扑结构：ZigBee LED灯方案通常采用星型、网状或混合型的网络拓扑结构。
LED灯作为网络中的终端设备，可以通过与其他设备的无线通信来实现智能控制和管理。
3. 灯具控制模块：LED灯内部集成了ZigBee通信模块和灯具控制模块。
通过灯具控制模块，用户可以实现对灯光的调光、开关、色温和色彩等功能的控制。
4. 智能网关：智能网关是ZigBee LED灯方案中的关键组件之一。
它可以实现与云平台或智能手机的连接，并提供远程控制、时间控制、场景设置等高级功能。
5. 兼容性与互操作性：ZigBee LED灯方案具有较高的兼容性和互操作性，可以与其他ZigBee设备和智能家居系统进行集成。
用户可以通过智能手机的APP或其他智能设备，对LED灯进行控制和管理。
三、ZigBee LED灯方案的应用1. 家居照明：通过ZigBee LED灯方案，用户可以使用智能手机APP或语音助手实现对家中LED灯的控制。
可以随时随地进行开关、调光、定时等功能的操作，同时也可以根据需求创建不同的场景模式，提升家居生活的舒适度和便捷性。
ZigBee技术在LED 灯控制中的应用研究通信技术就是该领域中的“一员”。
ZigBee 技术在“物联网”领域中的身影随处可见。
除此之外ZigBee 技术还可以运用到智能电网中，提高电力系统系统的稳定性。
物联网热潮也影响到了各大芯片制造商，它们都开始涉足具有实现ZigBee 最底层也就是物理层功能的芯片。
作为最强大的芯片制造商，德州仪器也推出了一系列有关ZigBee 的开发工具和芯片。
最新的硬件平台CC2530 开发板就是，它集成了加强型8051 单片机作为它的核心，结合德州仪器Z-Stack 协议，有着十分强大的功能，能够完成制作者各种各样的制作要求。
它还具有更优良的RF 性能，可编程的256KB 内存，更小的封装和IR 产生电路，并且不仅仅只支持ZigBee 一种协议，它所组成的通信网络一般的传输距离可达百米以上。
1 ZigBee 无线通信技术ZigBee 的来源是蜜蜂，蜜蜂如果发现花蜜，就会透过“ZigZag”字形飞舞的方式与同伴交流，从而传递信息，召集同伴过来采花蜜，由于这种生物信息的传递方式很有特点，有很高的效率，因此将该技术系统命名为“ZigBee”。
从本质上来说ZigBee 基于IEEE 发布的802.15.4 无线通信标准的技术。
它不仅只是IEEE 802.15.4 的名字，因为其中IEEE 仅仅开发和处理低级介质存取层和物理层协议这两层，而其他的层是由ZigBee联盟在后期进行完善的，他们在IEEE 的基础层上又加入了网络层和应用规范层，并对他们进行了标准化。
完整的ZigBee 协议系统由高层的应用软件层、应用规范层;底层由基本的物理层也就是所谓的硬件，介质存取层，也就是传输介质，一般是指电磁波，还有数据链路层组成。
这样才形成了一套完整的ZigBee 协议系统，它可直接用于一个网络中的基本中枢或路由器上的协调器。
2 ZigBee 硬件电路设计(1)网络传输类型ZigBee 的全功能型设备就是整个网络中的中心，也就是主设备，它可以和以它为中心的网络中的任何设备进行无线通信，就相当于是网络中的神经中枢，这类设备一般都是功能比较多，比较强大的设备;相反的，还有一种简化功能设备，它又被称为子设备，它不具有成为整个网络中枢的能力，它只被允许和中心主设备进行通信。
ZigBee在照明控制系统中的应用ZigBee是一种低功耗、低数据速率、低成本的无线通信协议，其在照明控制系统中的应用极为广泛。
ZigBee技术的应用可以实现照明系统的智能化控制，提高能源利用效率。
ZigBee技术与传统的照明系统相比，最大的优势是其数据传输量小，能够实现低功耗、低成本的通信。
在照明控制系统中，ZigBee技术可以用于连接传感器或开关，控制灯光的开关和亮度调节。
例如，可通过无线开关来远程控制灯光的开启和关闭，实现无人值守照明控制；同时也可以根据光线强度和时间设置灯光开关和亮度，节约能源。
在一个智能家居环境中，ZigBee技术可以用于控制不同灯光的开启和关闭，调整灯光的颜色，亮度和温度，以适应不同场景和不同环境需求。
此外，通过WIFI连接，用户可以通过手机APP远程实现对家庭灯光的控制，提高家居体验和便利度。
另外，在大型商场、学校和医院等公共场所中，采用ZigBee技术可以实现对不同区域的灯光进行分区控制，满足不同场所的需求；同时也可通过无线传感器来实现灯光节能控制，从而大幅降低能源消耗和节能支出。
总之，ZigBee技术在照明控制系统中应用广泛，可实现灵活的控制和低成本的通信，是未来照明系统的重要技术手段之一。
数据分析（500字）在现代信息时代，大量的数据被收集和处理，这些数据可以为企业和机构提供有价值的信息和指导。
本文将分析照明系统中ZigBee技术的应用数据，以探究其在照明领域中的实际应用情况和效果。
根据市场调查数据，全球应用ZigBee技术的照明系统数量和应用规模迅速扩大。
截至2020年，全球ZigBee应用的照明系统达到1.12亿套，其中智能照明系统包括智能开光、智能灯光控制和灯具的占比达到70%以上，说明智能照明系统已经成为ZigBee照明控制的主流。
进一步分析市场数据发现，ZigBee技术在照明领域的应用主要集中在商用、产业和家庭领域。
在商用方面，ZigBee技术主要应用于商场、超市、酒店和餐厅等场所，用于实现照明控制和能源管理。
浅谈Zigbee在LED亮度调节方面的应用
摘要：能源是二十一世纪的主体，就目前大多数高校而言虽然照明设备可以按作息时间自动关停，但照明亮度无法随光强自动调节；；学校整个照明系统开关控制需要人位操作，不能上位机操作没法统一管理。
基于此背景，智能照明系统应运而生。
LED与无线传感网络技术给照明系“智能化”的数字家园带来了广阔的应用空间。
本文着重对学校教室内的智能照明控制系统进行了研究，控制对象采用白光LED灯，并集成恒流驱动与PWM脉冲调光技术，完成根据光强变化PWM线性调光。
采用
CC2530芯片与Zigbee无线传感网络技术完成控制，并与网状拓扑结构的Zigbee2007协议栈结合而，采集LED照明现场的环境参数，实现点对点通信，通过CC2530芯片逻辑判断与智能分析，实现根据外界光强变化智能调节LED光照强度等功能。
对完成这些功能的所需的关键技术Zigbee的组建以及实现进行了探讨。
关键词：学校照明，ZigBee，无线传感网络，白光LED，智能照明，CC2530
1 ZigBee节点主控芯片的选取
本课题无线通信网络节点硬件电路选取了CC2530为核
心芯片，其是由挪威的Chipcon公司生产的符合2.4GHz射频系统的ZigBee技术的单芯片，用于各类ZigBee 无线网络节点，包括协调器、路由器和终端设备等。
CC2530 芯片内部集成了ZigBee 射频（RF）前端、存储器和微处理器。
它内部集成了1个8位8051处理器，还含有1个16位和2个8位定时器（Timer）、模数转换器（ADC）、看门狗（Watchdog-timer）、AES-128 协同处理器、上电复位电路、掉电检测电路及21个可编程的输入/输出（I/O）口等。
其中的RF无线收发电路符合IEEE802.15.4标准协议的2.4GHz 频段，其具有高灵敏度无线接收能力和强抗干扰能力。
2 ZigBee节点收发电路
CC2530 芯片只要外接很少的部件就可以实现信号的收发功能，如图3―2所示。
电路采用了一个非平衡天线，连接一个非平衡变压器目的是为了让天线性能更好。
电路中的电感、电容及一根PCB微波传输线组成了非平衡变压器，整个电路满足RF 输入/输出匹配电阻（50Ω）的要求。
内部T/R交换电路任务是完成LNA 和PA 间的交换。
偏置电阻主要用来提供一个合适的工作电流给32MHz 的晶振。
32MHz 的石英谐振器（XTAL2），电容C331 和C321 组成了32MHz 晶振电路。
32.768 kHz 的石英谐振器
（XTAL1），电容C221 和C231 构成了32.768 kHz 的晶振电路。
所有 1.8 V 电压引脚和内部电源均有电压调节器供
电，电容C401为去藕合电容，用作电源滤波以稳定电压，提高芯片工作的稳定性。
3 Zigbee协议栈
ZigBee协议栈由物理层（Physical layer，PHY）、媒体接入控制层（Media AccessControl，MAC）、网络层（Network layer，NWK）和应用层（Application layer，APL）构成。
协议栈每层都是为其上层提供服务接口，上层调用下层函数时很方便。
ZigBee技术符合无线个人区域网IEEE 802.15.4协议标准，PHY层和MAC层都符合IEEE 80.15.4协议标准，这些标准都是由IEEE协会制定的。
网络层、安全层和API 是由ZigBee联盟制定的，应用层可由用户自定义。
ZigBee标准协议定义了868/915MHz和2.4 GHz两个物理层标准。
物理层定义了物理无线信道和MAC 层之间的接口，由两个服务点（SAP）提供PHY 数据服务与PHY 管理服务：a.为PHY 层提供数据服务，是通过PHY 数据服务接入点（PD-SAP）来实现的；b.为PHY 管理提供服务，这是通过PHY 管理实体（PLME）服务接入点（PLME-SAP）来实现的。
所以物理层有开关收发器、链路质量指示、信道能量检测、信道空闲评估、信道选择及通过物理介质收发数据包等六大功能。
MAC 层经两个服务访问点提供了两种服务，即MAC 数据服务和MAC 管理服务，分别通过MAC子层公共部分
的服务访问点（MCPS-SAP）和MAC 子层管理实体服务访问点（MLME-SAP）实现。
MAC数据服务的MAC 协议数据单元（MPDU）的收发通过使用PHY 数据服务来实现，MAC层的管理服务即维护MAC层信息数据库。
MAC层处理所有PHY层无线信道的接入，主要实现信道访问机制的维护、数据通信、网络管理及安全机制四类功能。
网络层（NWK）主要功能为提供一些必要的函数，确保ZigBee的MAC 层正常工作，且为应用层提供合适的接口。
网络层需有NWK层数据实体（NLDE）和NWK 层管理实体（NLME）两个功能服务实体。
MAC 层公共子层服务接入点（MCPS-SAP）与MAC 层管理实体服务接入点（NLME-SAP）都是为MAC 层提供接口的，NWK数据实体服务接入点（NLDE-SAP）和NWK 管理实体服务接入点则为应用层提供接口。
4 ZigBee网络拓扑结构
在ZigBee无线网络中，设备角色可定义为协调器（Coordinator）、路由器（Router）和终端节点（End Device）三种。
三种设备的硬件电路结构相同，主要区别为ZigBee 协议栈应用层对其定义的不同。
ZigBee 协议从能力上还定义了全功能设备（Full Function Device，FFD）和精简功能设备（Reduce Function Device，RFD）两种。
FFD 可担任网络中三种角色的任一种，而RFD 只能为终端设备。
ZigBee协议栈网络层定义了星型、树状和网状网三种拓扑结构。
星型结构：协调器在中心发挥协调作用，所有节点只与协调器通信，协调器必须是FFD，其它设备可以是完FFD，也可以是RFD。
簇树状网：协调器在中心其协调作用，网络中有多个路由器和终端节点，远距离终端节点只能经过路由器才能与协调器通信，路由器都为FFD，终端节点可为RFD 或FFD。
网状网：以协调器为中心，网络中存在多个路由器和终端设备，任意两个路由器可互相通信，终端节点则只能经路由器与协调器通信，其实树状网为网状网结构的一个特例。
5 无线网络的组建
ZigBee 网络中的各节点组网或入网流程，第一个全功能设备被成功的上电激活后，首先进行所有物理层信道能量扫描，检测一些可能的干扰，并对已检测到的有效信道按能量值进行排序。
然后再主动扫描一次以选择一个最佳信道确定为当前工作信道。
成功建立的第一个网络节点即协调器节点，在MSSTATE_LRWPAN 协议栈定义中，在网络建立过程中不对此节点进行信道扫描，可直接根据天线的设计频点使用指定的信道进行通信，目的是为了让通信效果达到最佳。
网络建立后，其它所有节点（FFD 或RFD）均可作为网络中的子节点发送入网请求，去寻找在自己通信范围内的网络，若找到了网络，节点会根据获取的网络信息选择一个
父节点发送入网申请信号，并等待父节点的允许请求响应。
父节点经过判断后，若父节点允许其加入，将发出请求响应信号，通知子节点。
子节点收到请求响应信号后，父节点将会分配它的一个网络地址（短地址）作为其在在网络中的唯一身份标识符，至此节点则成功的加入了网络。
第一个激活的FFD 节点作为网络里的一个协调器广播信标帧，与其同时其也接受新节点的入网请求，种方式一级级的进行短地址分配，即可完成网络内所有节点的组网。
参考文献
[1]李智华、周峰等，基于Zigbee的LED智能照明控制系统，现代建筑电气.2013.4.6
[2]汤镇辉、张正明，基于CC2530的Zigbee无线路灯节能智能监控系统，微型机与应用，2011。
