基于无线传感网的LED照明控制系统[4]

　　3　系统的软件设计

　　该系统的软件设计可分成遥控器模块STC89LE516RD+单片机的C语言程序设计和LED灯监控器STC12LE4052AD单片机的C语言程序设计.实现该系统软件前，首先要考虑SZ05模块的通信数据格式，具体如下.

　　3.1　通信数据格式

　　该系统通讯的数据命令包括遥控器或监控中心发给LED监控器的数据和监控器反馈给遥控器或监控中心的数据，定义该系统部分通信数据的格式，具体如表2所示.该表的数据为部分通信数据，发送数据命令是15140000000YXX，其中15代表命令头，14代表数据位数，0000000Y代表节点号，XX代表节点LED灯的亮度，其取值范围是00-99和FF.当XX是00时，关闭LED灯.当XX是FF时，以100%状态点亮LED灯，其他值代表LED灯的亮度状态.遥控器或监控中心以广播的方式发送给各监控器节点，每个节点都接收数据，并判断遥控器或监控中心所要控制的终端节点是否是自己，若是，监控器读取亮度，在此时刻LED灯的情况反馈数据给遥控器，反馈数据的格式是1510000000Y0070.001071.00　404Z70EXX　809+000.0，其中1510代表命令头，0000000Y代表节点号，404Z表示LED灯的开关状态，Z=0时LED灯关，Z=1时LED灯开.70EXX表示节点当前的亮度状态，其中XX的取值范围是00-99和FF，和具体定义发送命令一样.其他数据位是为以后的开发留用，如0070.00代表电压值，1071.00代表电流值，809+000.0代表温度值.该数据最后还留有两个空格，所以在软件设计里有个数据格式判断就是对这些数据进行判断，防止数据在发送的过程中丢失，这样使系统具有更高稳定性。

　　3.2　LED监控器的软件设计

　　该单片机程序主要用Keil　uVision4软件完成.LED监控器通过SZ05模块接收遥控器或监控中心过来的命令数据，读取有效信息，控制LED灯的状态，最后反馈监控器的状态给遥控器或监控中心.如软件流程图6所示，单片机首先初始化串口和其他相关参数，通过SZ05模块等待接收遥控器或监控中心的命令数据.其次，如果接收到数据，对接收数据进行判断，是否命令数据和控制对象是否来自LED监控器，若不是，则返回到接收状态，不做任何处理.若是，再读取并判断数据中的亮度值.如果亮度值是00，P1.4口置1，通过继电器关闭LED灯电源，PWM 管脚置低电平.如果是亮度值FF，P1.4口置0，通过继电器开启LED灯，PWM 管脚置高电平，通过CAT4101芯片100%亮度驱动LED灯.如果亮度值是01-99，P1.4口置0，通过继电器开启LED灯.亮度根据亮度值启动PCA的16位计数器，单片机的PWM 管脚产生相应占空比的PWM 波并送给LED驱动芯片CAT4101，这样根据当前的亮度值，通过LED驱动芯片点亮LED灯.成功完成LED灯驱动后，通过SZ05模块反馈信息给遥控器或监控器，告知目前的各个状态信息.最后返回到等待接收遥控器或监控中心的命令数据.

　　3.3　遥控器的软件设计

　　图7是遥控器软件的流程图.首先，软件初始化液晶屏、串口和一些相关参数.定义按键S1、S5和S9分别控制LED灯1、2和3的开关，定义S2、S6和S10分别累加LED灯1、2和3的亮度值，每按一次键，递增10.定义S3、S7和S11分别累减LED灯1、2和3的亮度值，每按一次键，递减10.其次，检测4×4矩阵键盘，检测到按键S1、S5和S9时，修改控制指令的相关地址，并判断是按键次数奇次还是偶次.如果是奇次，默认以50%点亮LED灯，即修改控制指令的亮度值为50.否则，关闭LED灯，即修改控制指令的亮度值为00.如果检测到按键S2、S6和S10时，修改控制指令的相关地址，并在原来设定的亮度值上累加10.如果检测到S3、S7和S11时，修改控制指令的相关地址，并在原来设定的亮度上累减10.修改完控制指令后，通过SZ05发送指令给LED监控器.如果按键检测到其他值，直接跳到指令发送命令，执行液晶屏显示程序.接着，可通过串口接收中断，接收到LED监控器反馈的状态信息，存储在相关数组中，检测到状态数据的结束符(两个空格)，标志变量Flag置1.最后判断标志变量Flag是否为1.如果是1，Flag置0，处理反馈状态信息的相关数据，修改液晶屏显示数组，重新刷屏并显示LED灯的状态，返回按键检测.

　　4　总　结

　　针对城市照明低效率、高能耗、光污染等问题，实现基于无线传感网的LED照明控制系统.首先，分析了该系统的背景.其次，给出了系统的总体方案，设计了系统的硬件和软件.最后，经过实际电路调试后，完成系统所要的内容.总之，该系统利用无线传感网技术，很好地解决了有线传输的缺点，而且操作简单方便，灵活性高，提供了良好的人机交互界面，能够无线控制LED灯的亮度.具有一定的应用价值，主要应用于现在电力资源紧张、光污染严重的大城市，使得这些城市能够更加合理地供电，达到人机和谐的一种关系。

编辑：妮子