江苏师范大学本科生毕业设计 基于Zigbee网络的路灯监控系统设计
图3-2 MAX232引脚图
3.5.1 RS232 (DB9)引脚定义
1 ：DCD :载波检测。主要用于检测拨号音，是否处于在线状态，然后告知计算机其当前状态。
2 ：RXD:用于接收外部数据；当使用Modem检测时，RXD指示灯在闪烁，说明RXD引脚正在进行接收。
3 ：TXD:将数据发送给外部设备；当使用Modem检测时，TXD指示灯在闪烁，说明TXD引脚正在发送数据。
4 ：DTR:数据终端就绪；当此引脚处于高电平时，计算机做好准备，Modem可以进行数据传输。
5 ：GND:信号地；此位不做过多解释。
6 ：DSR:数据设备就绪；此引脚处于高电平时，通知计算机Modem可以进行数据传输。
7 ：RTS:请求发送；计算机控制该引脚决定Modem是否可以进行数据传输；否则所有收到的数据都会被放入缓冲区中。
8 ：CTS: 清除发送；此脚由Modem控制决定是否将数据送至Modem。 9 ：RI : Modem通知计算机有通讯请求，是否接听呼叫由计算机决定
3.5.2 MAX232原理
MAX232由三个部分组成其内部结构：
第一部分是电荷泵电路。由1、2、3、4、5、6脚和4只电容构成。主要产生-12v和+12v两个电源，供RS-232串口电平使用。
第二部分是数据转换通道。由7、8、9、10、11、12、13、14脚构成两个数据通道。其中13脚（R1IN）、12脚（R1OUT）、11脚（T1IN）、14脚（T1OUT）为第一数据通道。8脚（R2IN）、9脚（R2OUT）、10脚（T2IN）、7脚（T2OUT）为第二数据通道[12]。
江苏师范大学本科生毕业设计 基于Zigbee网络的路灯监控系统设计
TTL/CMOS数据从T1IN/T2IN输入转换成RS232数据从T1OUT、T2OUT送至电脑的DB9插头；DP9插头的RS-232数据从R1IN、R2IN输入转换成TTL/CMOS数据后从R1OUT、R2OUT输出。
第三部分是供电。15脚DNG、16脚VCC（+5v）。
3.6 GPRS模块解决方案
本设计中协调器通过无线方式与监控中心进行数据传输，可以有效降低通信成本。
GPRS（General Packet Radio Service)的全称是通用分组无线业务，是一种新的GSM数据业务，它可以给移动用户提供无线分组数据接入服务。GPRS主要是在移动用户和远端的数据网络之间提供一种连接，从而给移动用户提供高速无线数据传输业务。在业务的承载能力和支持上，GPRS比GSM具有明显的改善，数据传输速率更高。
GPRS采用分组交换技术，多个用户共同使用一组信道，但是只有当某用户收发数据时才占用该信道。采用时分复用额方式能够更加有效的利用无线信道，GPRS有着灵活的计费方式，有流量计费方式和包月方式，可以根据实际情况有效降低通信成本。
江苏师范大学本科生毕业设计 基于Zigbee网络的路灯监控系统设计
4 路灯监控系统的硬件设计
基于Zigbee技术的LED路灯监控系统由路灯节点、路由器和协调器组成。系统通过路由器进行数据转发，将终端和协调器进行无线连接，然后对路灯进行无线控制。
路由器 路由器 路由器 终端节点 网络协调器
图4-1 路灯无线网络结构
系统中有一个网络协调器，起到监控整个网络的作用，有若干个路由器和终端节点。网络协调器负责建立一个网络并且对其进行管理。路由器作为无线控制中继器，起到扩充网络容量和增加网络覆盖范围的作用，同时，路由器也可以作为终端使用，用来控制路灯的开关，而终端节点只用来采集信息并且只能和路由器或者协调器进行通信。
在整个系统正常工作时，路由器接收协调器的控制信号，并且转发给下一个节点进而控制路灯工作状态，而终端节点只用来采集路灯状态信息和接收路由器的控制指令并控制路灯的状态[13]。
4.1 终端硬件电路的设计与实现
终端硬件电路的设计包括电路设计和PCB版的设计，在本设计中，单个路灯的监控系统由直流稳压电源模块、LED检测模块以及CC2430组成。系统框图如图4-2所示
江苏师范大学本科生毕业设计 基于Zigbee网络的路灯监控系统设计
直流稳压电源 LED检测 CC2430 交流电 （220V，50Hz） LED驱动电路 LED路灯
图4-2 单个路灯监控系统设计
4.1.1直流稳压电源的供电电路设计
220V交流电经过变压器降压后得到9V交流电，然后经过整流桥全波整流，电容滤波稳压后得到稳定的5V直流电源。本设计采用稳压芯片7805来获得所需直流稳压电源。7805的电压输入范围较宽，输入电压在7V-36V之间都可实现良好的稳压效果。考虑芯片的热效应及稳压的准确性，所以尽量减少输出电压与输入电压的电压差，同时为了保证电源可以提供足够的功率，电压压差至少要大于3V，所以本系统的输入电压定位9V，足以保证电源所能提供的功率，且芯片不会过热[15]。
D1是整流桥，选用耐压值AC600V电流为2A的KBP206。C1、C2、C3是
用来吸收低频脉动和滤波的电容，可以是电压更为平稳。为使直流电源更加稳定，本电路中使用电容C2吸收其他频率成分的谐波。U1是7805稳压芯片，该芯片稳定性、可靠性较高，且能产生稳定额5V直流电源[14]。C3除了启动吸收谐波的作用外，还可防止出现稳压后的直流电源随后级负载的加重而逐渐降低的情况。
除去需给检测电路提供5V直流电源外，Zigbee芯片需要3.3V的直流电压，
故需要使用一个三端稳压器把5V电压转换为3.3V直流电源。本设计中中采用AMS1117芯片，输出电压为3.3V，输出电流可高达1A。
直流电源的供电电路分别如图4-3、4-4所示。
江苏师范大学本科生毕业设计 基于Zigbee网络的路灯监控系统设计
1220VT1D1C1470μF220VTRANS1 GNDC210μFVINGNDVOUT3VCCU378052C310μF 图4-3 直流电源供电电路
+5V1VINVOUTu3AMS11173VDDGND2C422μFGNDC5470μFGND
图4-4 3.3V直流电源供电电路
4.1.2 光敏检测电路
目前常用的光敏器件是光敏电阻，利用其光线越强电阻越低，光线越暗电阻越大的特点，可将光信号转换成电信号，再经过电压比较器的方式，可以有效地完成对光线信息的采集。在本设计中，保证系统在光线临界状态时的稳定性，是设计的重难点所在。由于光敏电阻对光线变化较敏感且电阻值变化是连续的，故当光线达到临界点时，输出信号极不稳定，在设计中可采用将运放接成电压比较器的方式，可以实现较为精确的控制。
方案一：直接用光敏电阻串联电阻，然后将检测到的电压信号送至CC2430的P1.0口。当光线较强时光敏电阻阻值很小，P1.0口输入高电平；当光线不足时光敏电阻阻值升高，P1.0口输入地电平。但光敏电阻阻值比较敏感，在检测信号的高低电平间进行切换时容易导致误判。