西安思源学院本科毕业论文（设计）
3.2 系统总体设计方案
智能家居照明系统是一个较为复杂的系统，涉及到通信技术、智能控制技术以及计算机技术等方面，本课题经过充分的认证后决定采用基于ZigBee无线传感器网络技术来设计本系统。本系统的主要组成部分有感知节点、接入节点、路由节点、终端节点和数据中心/远端用户。如图3-1所示。
图3-1 系统结构图
在本系统中，系统中的所有节点通过自适应方式组成一个网状的无线传感器网络,在该网络中接入节点承担zigbee网络中的协调器,该节点上电后会自动建立网络,随后路由节点和终端节点能自由地加入网络。
在本系统中,各部分的作用如下。
路由器节点
环境数据的采集与发送 传感器节点 LED灯具亮度的自适应调节 网络的管理 数据转发
10
西安思源学院本科毕业论文（设计）
网络的建立 接入节点 接入节点节点的管理 节点的管理；数据的处理以及对外的接口 数据的处理以及对外的接口数据中心/远端用户： 实现对智能照明节点的集中控制与管理 。
3.3 系统硬件设计方案
本课题中的硬件部分的设计本质上就是无线传感器网络中的节点的设计。由于系统需要实现无线方式照度的调节，灯具的开与关，因此本系统的硬件设计主要有微处理器模块、光控模块、无线射频收发模块、电源模块、串口单元和调试接口等的设计,系统的结构框图如图3-2所示。在该系统中,微处理器单元需要与光控模块、射频模块、串口单元以及调试接口进行通信，是系统的核心部件。
电源模块
光控模
串口 调试 J
G
SMSP430F2619 微控制器模块
CC2530 G
图3-2 节点结构框图
3.4 系统软件设计方案
系统的硬件是系统正常运行的基础，而系统中的软件部分则是系统的灵魂，一个好的系统离不开优秀的软件系统。为了实现本课题中的智能家居照明系统的
11
西安思源学院本科毕业论文（设计）
设计，在该系统中的数据中心/远端用户、接入节点、路由节点和终端节点部分的软件功能如下应做到以下几个方面5。
数据中心 ? 实时地显示家居环境信息（自然光照度）
远端用户 接入节点 路由节点 终端节点
? 用户能够通过数据中心对网络中节点的管理、控制智能灯
光节点上灯具的开关等;
? 可以实时远程监控家居环境信息
? 可以通过短信的形式向感知节点发送查询、控制命令,
并接收感知节点反馈的信息; ? 组建无线传感器网络 ? 发送与接收网络数据与指令 ? 实现与数据中心/远端用户的通信;
? 实现数据包的路由与转发,扩大网络覆盖范围 ? 具备终端节点的所有功能 ? 实现对室内环境信息的采集
? 通过无线传感器网络发送监测数据及拓扑信息到接入节点 12
西安思源学院本科毕业论文（设计）
第四章 智能照明系统的硬件设计与实现
按照系统的规划，智能家居照明系统的硬件部分的设计与实现也就是微控制器模块、射频模块、光控模块、传感器采集模块、电源模块、串口单元及调试接口的设计与实现。
4.1微控制器模块设计
4.1.1 MSP430F2619 微控制器芯片
微控制器（MCU），也被称为单片机，可以被认为在其内部集成了许多完成算术运算和逻辑运算等功能的逻辑电路模块。微控制器的每一条汇编指令对应一个逻辑电路模块。微控制器依靠所运行的程序来完成工作。这个程序是设计者对微控制器的一组完整的指令，指令告诉微控制器其操作的每一步应该去调用什么逻辑电路模块，以及如何调用这个逻辑电路模块。这些指令以二进制代码的形式存储在存储器中，微控制器从存储器中一次读取一条指令代码，并完成由指令代码指定的操作。
通过编写设计文件，或者程序，可以在可编程逻辑器件内部产生希望的硬件电路，或者控制微控制器完成不同的工作，正时由于这个特点，使得硬件系统的设计变得非常方便。当由于需求的更改而需要修改系统的部分设计时，设计者只需要进行少量的工作就可以完成。
由于微控制器一次只能执行一条指令，因此它的主要局限性是工作速度。采用硬件方案设计的数字系统总是比软件方案设计的数字系统的工作速度快6。可编程逻辑器件在下载设计文件以后，在它的内部将形成对应的硬件电路，这些电路是可以同时工作的。例如向2个数码管传送显示代码，这时可以同时进行。在微控制器中，向2个数码管传送显示代码的工作只能是逐个传送。可编程逻辑器件内部电路模块中信号处理的时间只来源于硬件电路产生的时间延迟，不存在指
13
西安思源学院本科毕业论文（设计）
令读取和执行产生的时间延迟。上述工作特点使得可编程逻辑器件的工作速度比微控制器芯片快。
在本课题的设计中采用MSP430F2619微控制器模块，该芯片是由德州仪器（TI）公司生产的64管脚PM包装。MSP430F2619芯片管脚排列图和功能方框图分别如图4-1和图4-2所示。
图4-1 MSP430F2619芯片管脚排列图
图4-2 MSP430F2619芯片功能方框图
14