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
方案二：本设计采用方案二，其在方案一的基础上加入电压比较器。如图4-5所示。
当电压比较器的同相端输入电压大于反向端输入电压时，比较器输出高电压，反之则输出低电压。本方案中将触发高点电平的门限电压变为由R2和R3共同控制的任意电平，从而扩大高电平区间，故在本设计中使用本方案。
VCCR150KR210k823LM358R4R310KU4A1P0.24 图4-5 光敏检测电路
4.1.3支路控制电路的设计
该支路的控制电路是由CC2430的处理器直接控制继电器来实现的，每一个路灯都是用一个单独的继电器来控制，容易实现且操作简单。当光敏电路检测光线明暗时会向CC2430输入一个检测信号，然后CC2430输出一个控制信号决定NPN型三极管B极和E极间的电压，控制三极管是否导通，从而控制继电器的断开与闭合，达到控制路灯开关的目的[15]。电路图如图4-6所示。
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VCCP0.1R1200ΩQ1PNPVDDD1341482Q15R12425ΩDS1LAMPJDQ1 图4-6 支路控制电路
4.1.4 工作电流检测电路
采用光敏电阻对路灯是否正常工作进行检测很容易实现，但是由于光敏电阻对光线强弱的反应很灵敏，很难准确控制，无法对路灯的工作状态进行较为准确的检测。所以在本设计中为了保证系统的稳定性和准确性，在LED路灯的驱动电路中串联一个采样电阻。因为采样电阻是对路灯工作电流进行检测，故采样电阻不能太大，否则影响LED路灯的工作状态，本电路中使用的采样电阻为1欧姆，所以采样信号要远小于CC2430所能检测到的高电平信号，所以在检测信号后加入一级电压信号放大器，放大倍数约为15倍[16]。当取样电压为0时，认为电路发生短路故障，当采样电压超过某个值时，认为工作电路过电流故障。本设计中放大电路采用OP07芯片，该芯片是一款低噪声的双极性运放集成电路，OP07拥有较低的输入失调电压，所以在很多场合不需要额外的调零措施。电路图如图4-7所示。
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680R7R810K712VVCCDS12LAMPR61ΩU26381OP074P0.0
图4-7 故障检测电路
4.2 协调器硬件电路的设计与实现
无线路灯监控系统的网络协调器需要显示当前网络的各种工作状态，且要讲接受到的各种数据打包后上传至监控中心，所以网络协调器由CC2430、串口通信组成[6]。电路框图如图4-8所示。
天线部分 TXD MAX232 RXD RF-P RF-N TXD CC2430 RXD
图4-8 网络协调器框图
4.2.1 MAX232串口通信电路设计
如图4-12所示，为异步串行通信TTL电平与RS232电平相互转换的电路，MAX232是美信公司专门为电脑的RS232标准串口设计的一种单电源电平转换
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
芯片，该芯片有两路数据通道，本设计只使用了期中的一个数据通道，标准九针串口连接和CC2430的连接如图所示。
J1594837261DB9TXU1138111013R1 INR2 INT1 INT2 INC1+C1 -MAX232ACPE(16)R1 OUTR2 OUTT1 OUTT2 OUTC2+C2 -12914745RXC2105C1105 图4-9 串口通信电路
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
5 路灯监控系统的软件流程图设计
软件部分主要是道路照明系统的监控部分的应用层和网络层。应用层的程序由路灯控制、故障检测等几部分组成。无线通信系统中最重要的功能是收发数据。网络层中有协议栈的路由设置以及网络拓扑结构的设置[17]。物理层中则主要配置程序需要设置的PANID和信道，只有设置好这些参数系统才能正常通信，并与其他Zigbee网络区分开。
5. 1 网络协调器流程图设计
在系统工作过程中，网络协调器作为整个系统的中心控制平台，其任务是首先建立新网络，完成组网的工作，接收各网络节点发送的数据，进行数据处理，并发送相应的控制信号[18]。
网络协调器的软件流程图如图所示，在协调器上，系统上电后首先对CC2430芯片进行初始化，然后程序对协议栈初始化并打开中断[19]。协调器首先建立一个无线通信网络，监听网络中有无请求信号加入该网络并显示网络地址，若网络中有节点请求加入，则给其分配网络地址，如果没有则检查是否有控制命令下达，然后将控制命令转发至指定节点。。如图5-1所示。