基于ZigBee技术的开放性实验室管理系统设计

第一篇：基于ZigBee技术的开放性实验室管理系统设计

基于ZigBee技术的开放性实验室管理系统设计

【摘 要】本文基于ZigBee无线网络，结合超高频射频识别（UHF RFID）技术设计出能够通过互联网进行远距离监控的开放性实验室设备管理系统。系统将ZigBee网络与以太网结合，使用RFID完成对实验室现场的监控，能够对实验室设备进行全生命周期的跟踪和定位，实现了对实验室安全的自动化监控，从而有效提高了开放性实验室设备管理的效率和实验室智能化管理水平，满足实验室设备管理和安全管理对实时性和便捷性的要求。

【关键词】开放性实验室；设备管理；Zigbee；RFID

Design of Open Laboratory Management System Based on Zigbee

YE Heng-xiao WANG Qing-quan HE Peng-fei XIANG Wei-kai

（Mechanical & Electrical Engineering College，Jiaxing University，Jiaxing Zhejiang 314001，China）

【Abstract】An open laboratory equipment management system is designed for remote monitoring via the Internet based on ZigBee wireless network，combined with UHF radio frequency identification（UHF RFID）technology.The system complete the automation of laboratory site monitoring and achieve tracking and positioning laboratory equipment in full life cycle.In practice，it is effectively improved that the equipment management efficiency and intelligent management level.The system meet laboratory equipment management and security management for real-time and convenience requirements.【Key words】Open laboratory；Equipment management；Zigbee；RFID

0 引言

近年来，为培养学生的创新意识和综合素质，引导学生的自主学习，使学生科技活动大众化、日常化，我院陆续建立了机械设计创新基地、电子信息创新实验室等开放性实验室，为学生自主开展科学研究和科技竞赛活动提供了实验室空间和资源。但与教学型实验室相比，开放性实验室的人员和设备流动性较大，开放时间长，增大了实验室管理人员的设备管理工作量和安全监管难度。因此，如何实现实验室全方位开放和实验室安全高效的管理已成为实验室管理人员亟待解决的重要问题。在此背景下，本文基于ZigBee无线网络，结合超高频射频识别（UHF RFID）技术设计出能够通过互联网进行远距离监控的开放性实验室设备管理系统[12-14]。系统将ZigBee网络与以太网结合，使用RFID完成对实验室现场的监控，能够对实验室设备进行全生命周期的跟踪和定位，实现了对实验室安全的自动化监控，从而有效提高了开放性实验室设备管理的效率和实验室智能化管理水平，满足了实验室设备管理和安全管理对实时性和便捷性的要求。系统总体结构设计

系统由粘贴在设备上的电子标签、ZigBee终端节点（RFID读写器/阅读器）、ZigBee路由节点、ZigBee协调器（ZigBee/Ethernet网关）、应用管理服务器等几部分组成[6]，系统总体结构图如图1所示。

电子标签采用超高频无源射频标签[15]，内部贮存设备的编号、规格型号、维修记录、存放地点、价格等相关信息。终端节点的超高频RFID读写模块读取辐射范围内的电子标签的数据，经由板载的ZigBee射频模块把RFID采集的设备信息发送给ZigBee网关//协调器。终端节点同时接收来自ZigBee协调器的控制信息并传输给RFID读写模块。根据工作方式划分，终端节点又可划分为固定式RFID读写器和手持式RFID读写器两类[5]。其中，固定式RFID读写器分布在各个实验室入口处，主要负责设备出入定位，手持式RFID读写器用于日常设备巡检和电子标签管理。ZigBee网关/协调器安装于ZigBee无线传感网和以太网之间，收集来自各终端节点的数据，并将数据通过以太网传递给以太网中的应用管理服务器。通过网关实现了ZigBee数据包和以太网 TCP / IP数据包的透明传输，用户无需访问无线传感网中的各个终端节点就可以收集相关设备数据。应用管理服务器负责通过以太网接口接收来自ZigBee网关/协调器节点上传输来的设备数据，并保存在服务器中的数据库中。同时服务器通过以太网向ZigBee网关/协调器节点发出用于控制RFID读写模块的命令。另一方面，服务器提供局域网web服务，方便实验室管理人员通过访问服务器查看设备记录数据库[7]。

图1 系统总体结构图系统硬件设计

系统硬件包括ZigBee网关/协调器、ZigBee路由节点、终端节点。

2.1 ZigBee网关/协调器设计

ZigBee网关/协调器由以下部件构成：STM32F107VCT核心板、EMZ3118 ZigBee射频通信板、扩展底板。核心板包括STM32F107VCT微控制器、复位电路、时钟电路和调试电路等，构成微控制器最小系统。EMZ3118射频通信板实现ZigBee网络中协调器节点功能。EMZ3118是上海庆科公司生产的基于STM32W108的嵌入式ZigBee可编程应用模块，提供了ZigBee/IEEE802.15.4兼容的无线解决方案，其发射功率达到100mW，发射距离远，信号稳定，可满足低成本的无线传感网需求。采用该模块降低了使用STM32W108芯片时硬件设计的难度。扩展底板上包含电源电路、以太网接口电路、液晶驱动电路、键盘接口等。

2.1.1 ZigBee通信接口结构

EMZ3118整合了ZigBee射频（RF）前端，带有外部射频功率放大器，最大传输功率输出在-7～20dbm之间可编程，其视野范围内最大传输距离可达1.6km，RF数据速率250kb/s。模块有36个输出引脚，其中有24个GPIO输出端口引脚，4个中断端口引脚，6路12位A/D端口引脚，支持两路串行接口（UART/SPI/I2C）。设计中EMZ3118模块通过SPI接口与STM32F107VCT连接。模块的外部功放是通过STM32F108W的4个引脚来控制，其中PA3口控制外部功放电源，PA6口控制外部功放使能，PC5控制模块发射/接收操作模式，PA7控制输出天线接口类型。

2.1.2 以太网接口电路

网关主控制器STM32F107VCT内部已集成介质访问控制器（MAC），支持 10M/100M 的以太网通信，提供了MII和 RMII两种接口模式。设计中主控芯片需要通过外部物理层接口芯片才能连接到物理层LAN总线。设计中使用DP83848VV，该芯片是TI公司生产的全功能低功耗10M/100M单端口物理层接口芯片。为了简化设计，设计中主控芯片和DP83848VV间采用RMII接口模式，这样RMII数据收发上比MII接口少了一倍的信号线。RMII接口模式下要求的50M总线时钟则由外部有源晶振SM7745DEV提供。网关与外部以太网通信还需要 RJ-45 接口，设计中选用了汉仁公司的网络变压器HR911105A，该网络变压器集成了网络变压器和RJ-45接口，可满足IEEE 802.3的电气隔离要求，解决前端信号因衰减、损耗等原因引起的数据丢包、传输中断等问题，从而有效保障了无失真传输以太网信号，并抑制辐射发射。

2.1.3 人机交互接口电路设计

人机接口包括4个通用彩色LED指示灯，带选择键的 4 向操作杆，通用按键、唤醒键和入侵检测按键，带触摸屏的3.2“TFT 彩色 LCD 显示屏。LCD 显示屏采用AM-240320D4TOQW，内置驱动器ILI9320，分辨率240（RGB）×320像素，可选SPI串行数据接口和18位RGB 并行数据接口。设计中数据接口采用SPI接口，触摸屏的4位数据接口通过外部I/O 扩展芯片STMPE811连接。

2.2 ZigBee终端节点设计

ZigBee终端节点由主控制器、超高频RFID读写单元、ZigBee射频单元、液晶驱动、温湿度传感器、键盘、调试电路等组成。基于成本考虑，终端节点的主控制器采用STM32F103，而ZigBee射频单元和人机交互电路与网关采用相同设计。设计中主控制器通过ZigBee无线接口接收服务器发送的指令并解析，实现对超高频RFID读写单元的控制和操作，同时将超高频RFID读写单元所采集的信息无线传输给服务器。因此，终端节点设计中超高频RFID读写单元是设计中的重点和难点。

2.2.1 超高频RFID射频电路设计[8-9]

RFID射频模块采用超高频RFID读写器专用芯片AS3993[3]。AS3993是奥地利微电子公司最新推出的EPC Class 1 Gen 2 RFID阅读器芯片，实现了完备的RFID功能，可在普通模式下兼容ISO 18000-6C标准，在直接阅读模式下兼容ISO 18000-6A/B标准。该芯片集成度高，集成了模拟前端和底层协议处理，内置压控震荡器（VCO）和最大20dBm功率放大器，接收灵敏度达到90dB，支持跳频、数据底层传输编解码、数据组帧和循环冗余校验，具有低功耗的特点，并且对由天线反射回波等引起的干扰具有免疫效果。这对本文中移动式巡检器和固定式阅读器的设计极其重要。因为在RFID读写器设计中，天线设计经常遭受成本或尺寸限制。高灵敏度可使RFID读写器设计在达到自身要求的同时，可以使用更简单和便宜的天线，从而降低了系统成本和设计难度。本文设计中把以AS3993为核心的阅读器模拟前端设计成模块，这样模块可以很方便的与控制器STM32F103通过SPI接口实现数据交互。

2.2.2 传感器电路设计

终端节点的温湿度传感器和光强传感器用于检测实验室的环境参数。设计中温湿度传感器采用SHT11，其内置14位AD，串行数字输出，相对湿度精度达到±3RH，温度测量精度±0.4℃，使用中采用I2C接口与控制器通讯。光强传感器采用TAOS公司的TSL256x。TSL256x提供了I2C接口和中断输出接口，可编程设置光强度上下阀值，其模拟增益和数字输出可程控控制，适用于实验室光照控制和安全照明的应用。ZigBee无线组网策略[11]

ZigBee有星型（Star）、树型（Cluster Tree）和网状（Mesh）三种组网方式。考虑到各个开放实验室分布在同一楼层的不同房间，覆盖面广，并且距离相距较远，需要ZigBee网络能够覆盖整个楼层，并具有较远的通信距离，同时要求ZigBee具有较高的可靠性和健壮性。综合考虑三种组网方式的优缺点，设计中采用网状拓扑结构组网。各个安装在实验室出入口的固定式阅读器的ZigBee节点全部作为全功能设备，与分布在实验室内的各路由节点组成的的网状拓扑结构覆盖了整个楼层，提高了网络的可靠性和覆盖范围，便于移动式巡检器在整个楼层范围内的可靠有效工作。系统软件设计

4.1 网关软件设计

网关软件采用uCOS-II嵌入式实时操作系统，主要包括系统和外围模块底层驱动、网关应用层协议和应用程序设计等部分。根据网关的功能需求，应用程序划分为系统驱动和控制任务、文件管理任务、人机交互任务、Zigbee组网任务、WSN通信交互任务、以太网通信交互任务、协议转换任务等，由uCOS-II内核统一调度管理。

4.2 终端节点软件设计

第二篇：基于ZigBee的精密仪器实验室温湿度测控系统

龙源期刊网 http://.cn

基于ZigBee的精密仪器实验室温湿度测控系统

作者：袁金正 石奋苏

来源：《现代电子技术》2013年第04期

摘 要： 针对精密仪器实验室对温湿度的严格要求，和在控制调节方面的延迟现象，设计了基于ARM和ZigBee的精密仪器实验室温湿度自动测控系统。系统以ZigBee无线传感器网络为温湿度数据来源，以AT91RM9200嵌入式微处理器为中心，使用RS 232C接收接口，通过对GPIO的电压输出控制，从而操纵以继电器为中心的控制电路；系统采用嵌入式Linux为上位机开发平台，使用Qt/E和多线程技术实现了图形用户界面，完成了温湿度的实时显示、查询和设置，根据精密仪器实验室温湿度的变化，系统可以准确地进行自动测控。关键词： 温湿度； ZigBee； GPIO； 精密仪器实验室； RS 232C； 继电器

中图分类号： TN919⁃34； TP273 文献标识码： A 文章编号： 1004⁃373X（2013）04⁃0147⁃04

第三篇：基于ZigBee的火灾报警系统设计-开题报告

本科毕业设计（论文）开题报告

课题名称：基于ZigBee的灾报警系统设计 学院（系）： 年级专业： 学生姓名： 指导教师： 完成日期：

一、综述本课题国内外研究动态，说明选题的依据和意义

随着经济的发展，高层建筑、地下建筑以及大型综合性建筑日益增多,火灾隐患也随之增加,火灾发生的数量及其造成的损失都呈逐年上升趋势。因此，有效的火灾报警系统成为保护人身生命财产安全的重要设施。

从火灾报警系统的发展过程来看[1]，大致可以分成三个阶段：多线性火灾报警系统，总线型火灾报警系统[2]和无线型火灾报警系统[3-4]。多线性报警系统由于电路复杂、布线多、可靠性差，已经逐渐被总线型报警系统取代，这种自动报警系统己采用微处理器控制，通过总线与控制器实现信号传送，它同以前的产品相比有了很大的飞跃，布线工作显著减少，安装调试变得容易，降低了安装和维修费用，目前国内生产的火灾自动报警系统大多数为此类产品[5]。

但随着社会的发展，这一系统已逐渐暴露出它的问题。由于采用了有线连接，线路容易老化或遭到腐蚀、磨损，系统耗材多、造价高、功耗大、扩展能力差、设计、施工与维护复杂[6]。在火灾发生前后不能有效地发挥其作用。解决这些问题的最佳方法就是取消硬线连接，使用可以即插即用的无线系统。

国际上许多著名的大学和公司纷纷从不同的层次、不同的角度对无线传感器网络进行了研究和开发。目前，国外在无线传感器网络方面的研究已经取得了一些积极的研究成果，他们已经成功地开发了全功能传感器。极少数企业已经开始使用无线传感器网络技术[7]。但是目前国外的类似产品，主要是作为楼宇自控系统的附属子系统，不符合我国有关火灾报警必须自成系统的设计原则，因此国外目前的无线火灾自动报警系统在我国消防消防领域的应用受到了限制。

主要的无线网络技术有蓝牙技术[8]、红外线技术、Wi-Fi技术、ZigBee技术等，这些技术各有优缺点[9]。火灾报警系统除了要求具有较好的可靠性，稳定性和实时性外，我们还希望火灾报警器的成本较低，方便我们大规模地在楼宇内布置节点，但蓝牙技术集成复杂，成本高，红外线技术只能在两种设备之间连接，Wi-Fi技术功耗大，都不适用于火灾报警。而ZigBee技术由于低功耗，低成本，组网能力强，成为火灾报警系统的最佳选择。

在国内，对于无线传感器网络的火灾报警系统的研究主要是在许多大学的研究所进行的，由于研究的目的不同，而所釆取的硬件设计平台也不近相同。这些研究主要集中于网络体系结构、能量管理、路由算法及通信协议等，例如，基于ZigBee的无线楼宇火灾监测网络设计，基于ZigBee的智能火灾报警系统设计等。随着ZigBee技术逐步成熟，国内多家单位将基于ZigBee的无线传感器网络应用于环境监测、煤矿安全、远程抄表、智能家居等领域开展了研究，从理论和实践上获得了突破，火灾报警系统无线化的时代即将到来。

二、研究的基本内容，拟解决的主要问题

ZigBee作为一种低功耗、低成本、高可靠性的无线通信技术，是非常理想的选择[10-11]。而近年来各国学术界在无线传感器理论研究和实践中所积累的理论和经验，为我们搭建基于ZigBee的无线火灾报警系统提供了重要的技术支撑。

1、本系统是基于ZigBee技术的无线火灾报警系统[12-15]，系统一改传统火灾自动报警系统的总线结构，采用ZigBee网状结构网络进行数据传输。解决了传统火灾自动报警系统布线难、后期维护复杂、误报率高、一些特殊场合不适用等一系列问题。

2、系统的总体设计。本系统分为三个模块：传感器模块、无线传输模块，上位机模块，传感器模块用于探测各个区域的温度、湿度、烟雾情况，通过无线传输模块送到上位机系统，完成对环境中温度、湿度及烟雾的测量。

3、系统的监控。本系统采用相应上位机软件，用于操作人员进行全网监控。系统完成对环境温度、湿度及烟雾气体检测，某项值超标即出发报警，同时实时记录报警信息。

4、系统的软硬件设计。系统采用CC2530单片机，作为无线传输模块，DHT11温湿度传感器，QM-2型烟雾传感器制作传感器模块，并设计PCB电路板。软件方面采用TI公司的Z-Stake协议栈，进行C语言编程。

三、研究步骤、方法及措施

1、对ZigBee技术进行深入的了解：了解无线网络技术，ZigBee协议栈结构，网络配置和拓扑结构。

2、确定系统总体设计方案：系统设计原则，系统软硬件设计方案，系统的功能。

3、系统硬件设计及分析：本系统采用CC2530芯片，作为无线传输模块，其中QM-2型烟雾传感器[16]，DHT11温度湿度传感器，作为传感器模块。

4、系统软件设计及分析：CC2530采用IAR Embedded Workbench 5.4进行C语言编程，用protel 99se软件进行传感器模块PCB板的制作，用Labview软件进行上位机系统的设计。

四、研究工作进度

1-4周，查阅ZigBee技术的相关书籍和文献，选择所需的芯片型号和所需的传感器型号，确定总体的设计方案。

5-8周，CC2530单片机的调试，实现CC2530的基本无线传输功能，protel 99se软件的学习，简单PCB板的的制作。

9-12周，进行无线传输模块和传感器模块的调试，实现简单地温湿度无线传输。

13-16周，学习Labview软件，设计人机界面，实现火灾报警系统的监控。

17周，撰写论文，准备答辩。

五、主要参考文献 施承,宋铁成.基于Zigbee协议的无线传感器网络节点的制作.广东通信技术, 2006,(1):10~12 2 潘倩姿,钱学荣.CAN总线协议的分析及其应用技术的研究.今日科苑, 2008,(06):192~19 3 瞿雷.一种新的无线网络通信技术ZigBee.单片机与嵌入式系统应用, 2006,(01):12~14 4 赵娜.无线火灾报警控制器的研制,硕士学位论文.哈尔滨工业大学, 2006, 6:3~4 5 张泽.中国消防产业发展调研报告(2010年).中国科学技术出社, 2011: 60~61 刘胜福,刘和平.基于ZIGBEE的分布式智能复合探测无线消防报警系统.自动化技术与应用,2008,27(7):67~70 7 汤文亮,曾祥元,曹义亲.基于ZigBee无线传感器网络的森林火灾监测系统.实验室研究与探索, 2010,29(6):49~53.8 李卓.蓝牙技术在火灾自动报警系统中的应用探讨.消防设备研究,2005, 24(03):64~65 9徐汉文.近距离无线技术的介绍和对比.数字社区&智能家居.2008, 1:33~36 10 Sinem Coreli Ergen.Zigbee/IEEE802.15.4 summary.Sep 10 2004:2~3 11 高守伟,吴灿阳.ZigBee技术实践教程.北京航空航天大学出版社,2009.6 12黄建华.基于ZigBee2006的无线传感器网络设计与实现.西安电子科技大学,2009,6 13 Andreas Vlissidis, Stavros Charakopoulos, Emmamouil Makryqiannakis.Thedevelopment of a platform based on wireless sensors etwoek and ZigBee protocol for the easy detection of the forest ire.Advances in Intelligent and SoftComputing,2010:391~399.14 Wang guozhu, Zhang Junquo, Li Wenbin,etc.A forest fire monitoring system on GPRS and ZigBee wireless sensor network.Proceedings of the 2010 5th IEEE Conference on Industrial Electronices and ApplicationsJCIEA, 2010:1859~1862.15 吴凤泉,李杰.胡德双.基于ZigBee的楼宇火灾报警系统的设计.微计算机信息,2009,25(7):42~44.16 济南联诚创发科技有限公司.烟雾传感器MQ-2规格书,2011

第四篇：基于Zigbee技术的LED灯光控制器的设计及应用

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。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，可分为中央协调器 Coordinator，路由节点Router 和终端节点FFD.在这3 种拓扑结构中，在星型网络中不易实现Zigbee 的高级特色功能，即路由功能的，每个Zigbee 设备只能和PANC 直接通讯。网状网络是最复杂的，允许路由，而且路由的路径是自动计算出来的最佳路径，而且网络建立后，任何一个设备失效，网络中的设备会重新计算路由的路径，使得不影响网络其他设备正常通讯。

所以本系统采用的是树状网络结构，简单且易于实现功能。1.1 Zigbee 的优点与特性

1)低功耗是Zigbee 技术最具优势的地方。在通信状态，Zigbee 终端耗电在几十毫瓦左右，在省电模式下，耗电仅仅几十μW，相当有一节干电池可以工作近一年。

2)可靠性：采用避免碰撞机制，同时为需要固定带宽的通信业务预留了专用时隙，避免发送数据时产生冲突;节点模块之间具有自动动态组网的功能，传递的信息在整个Zigbee 网络中通过自动路由的方式进行传输，从而保证了信息传输的可靠性。

3)网络容量大：在同一个WPAN 上，可以存在65 536 个ZigBee 装置，彼此可通过多重跳点的方式传递信息，而且具有无线网络自愈功能。4)有效范围大：有效范围在10~75 m 之间，如果前置功放可以达到1 000 m 的通信距离。

5)成本低：Zigbee 数据传输速率低，协议简单且免收专利费，所以降低成本。1.2 Zigbee 无线组网原理

在网络层中，ZigBee 定义了3 种角色： 第一个是中央协调器(Coordinator)，负责建立网络，以及分配网络各个节点地置;第二个是路由器(Router)，主要负责查找网络、建立以及修复数据的路由路径，并负责转送数据，路由器可以与协调器通信，也可以与终端节点进行通信，路由之间也可以进行通信;第三个是终端节点(FFD)，只能选择加入已经形成的网络，可以与路由器进行收发数据信息，但不能转发信息，不具备路由功能。通信图解如图1 所示。

图1 通信图解

工作原理：系统中每个终端节点或路由器分别控制一盏灯或多盏灯，每个节点会有单独的网络地址，手持控制终端通过无线模块发送命令到协调器，协调器将收到的命令通过无线传输发送到各个节点。系统硬件设计

调光功能的实现方法可分为两种：类比和脉冲宽度调变(PWM)。采用类比调光技术时，只需将白光 LED 的电流降至最大值的一半，就能让屏幕亮度减少50%.这种方法的缺点是LED 光色会移动，且需要类比控制讯号，所以本系统采用PWM 调光技术。PWM 调光技术会提供完整电流给白光LED，但会减少电流负载周期，进而达成调光的要求，例如要将亮度减半，只需50%的负载周期提供完整电流。PWM 讯号频率通常会超过100 Hz，确保这个脉冲电流不会被眼睛察觉，PWM 频率的最大值需视电源供应的启动和反应时间而定;为了得到最大弹性，同时让整合更简单，白光LED 驱动器最高应能接受50 kHz 的PWM 频率。

硬件系统是由LED 灯驱动模块、LED 电源驱动模块和Zigbee 无线传输模块等组成。硬件电路逻辑框图如图2 所示。

图2 硬件电路逻辑框图。

LED 灯驱动部分采用PT4207 驱动芯片，PT4207 是一款高压降压式LED 驱动控制芯片，用于驱动一颗或多颗LED灯，其输入电压范围为20~450 V，可以实现在85~265 VAC范围内稳定可靠的工作，并保证系统的高效能。同时内置的输入电压补偿功能极大地改善了不同输入电压下LED 电流的稳定性。PT4207 还具有负载短路保护、开路保护和过温保护等功能。其专用调光管脚可直接接受PWM 脉冲调光，将PWM 信号加到DIM 脚。PWM 信号低电平要小于0.35 V，高电平在2.5~5 V 之间，为达到较好调光效果，PWM 信号脉冲频率最好小于最低工作频率的1%.简单驱动原理图如图3 所示。

图3 PT4207 的驱动原理图。

Zigbee 无线通信模块主要采用CC2530.CC2530 是用于2.4-GHz IEEE 802.15.4、ZigBee 和RF4CE 应用的一个真正的片上系统(SoC)解决方案。它具有极高的接收灵敏度和抗干扰性能，能够以非常低的总的材料成本建立强大的网络节点。CC2530 结合了领先的RF 收发器的优良性能，业界标准的增强型8051 CPU，系统内可编程闪存，8-KB RAM 和许多其他强大的功能。CC2530 具有32/64/128/256KB 四种不同的闪存版本，本系统采用的是256KB 闪存。CC2530 具有不同的运行模式，使得它尤其适应超低功耗要求的系统，运行模式之间的转换时间短进一步确保了低能源消耗。本系统是通过改变PWM 输出进而改变灯光亮度，CC2530 的定时器1 是一个16 位定时器，具有定时器/PWM 功能。它有一个可编程的分频器，一个16 位周期值，和五个各自可编程的计数器/捕获通道，每个都有一个16 位比较值。一个16 位捕获寄存器也用于记录收到/发送一个帧开始界定符的精确时间，或传输结束的精确时间，还有一个16 位输出比较寄存器可以在具体时间产生不同的选通命令(开始RX，开始TX，等等)到无线模块。每个计数器捕获通道可以用作一个PWM 输出或捕获输入信号边沿的时序。定时器2 是专门为支持IEEE802.15.4 MAC 或软件中其他时槽的协议设计。定时器3 和定时器4 是8 位定时器，具有定时器/计数器/PWM 功能。系统软件设计

软件开发环境选择IAR Embedded Workbench for MCS-51 7.51A 作为Zigbee 开发的IDE.在TI Z Stack 协议栈的基础上，编写了系统的应用程序代码，用VC 编写上位机程序。

Z Stack 提供了丰富的调试函数调试接口。系统软件主要包括协调器节点程序、路由器节点程序。协调器是第一级节点，负责组建网络，网络组建好后会分配节点ID 地址，协调器接收到手持控制终端发送的命令，发送控制命令到节点就可以实施相应控制，如图4 是协调器的工作流程图。

图4 协调器工作流程图。

以下扩展到第2 级、第3 级甚至多级，只要在同一网络就可以实施相应控制，协调器接收命令同时将控制命令发送到路由器或者终端节点，如果直接发送命令给路由器，路由器就会执行相应命令，也可以通过路由器发送给终端节点，由终端节点执行相应命令。如图5 是路由器(包含终端节点)工作流程图。

图5 路由器(包含终端节点)工作流程图。功能实现

控制终端是一手持遥控器，遥控器内设置了无线收发模块，在组建网络时将遥控器加入网络，遥控器会自动识别每一节点的ID 地址，通过对节点发送命令实现控制。可以对单个灯进行亮度调节，即向单个节点发送控制命令，也可以将部分节点组建一个局域网络存储到遥控器中，对这个局域网络发送命令就可以实现局域网内所有节点的灯光控制。结论。

通过Zigbee 技术实现了对灯光的无线控制，解决了家庭内部网布线复杂、扩展性差、价格高、功耗高和通信范围存在盲区等问题，实现了家庭住宅或者办公场所的无线通讯，所构建控制系统具有低功耗、低成本，开发方便，易于扩展等特点，而且通过手持遥控器进行控制给人们带来了便利。由于国家大力推行使用LED 节能照明灯，所以Zigbee 无线灯光控制方面具有广阔的市场，同时可以进一步扩展到智能家居中对家用电器进行无线控制，甚至远程无线控制。基于Zigbee 技术的各种优点，其在物联网上的发展空间会很大，尤其是学校的宿舍，教学楼，图书馆或者食堂。

第五篇：计算机实验室上机管理系统

计算机实验室上机管理系统

1.毕业设计（论文）的主要任务及目标

1、初步掌握进行科学研究的基本方法和步骤，阅读相关的学术期刊，具有较强的纸质和电子文献的检索能力。适当了解本研究相关的一些国内外动态。

2、分析在计算机实验室上机管理系统的相关需求，熟悉相关的编程语言与技术。

3、合理设计数据库，完成计算机实验室上机管理系统的总体设计，独立完成系统功能模块的分析设计，并编程实现。

4、对计算机实验室上机管理系统进行检测与调试，最终实现一个完整的计算机实验室上机管理系统。

5、严格遵守学校就毕业设计制定的各项规章制度和进程安排。

2.毕业设计（论文）的主要内容

本设计拟开发一个计算机实验室上机管理系统，所开发的系统主要包括以下主要模块：

1、进行计算机实验室基本信息的设置

2、学生基本信息的维护

3、学生课表的设定

4、自由上机费用的设定。

5、用户管理等功能

3.毕业设计（论文）的基本要求 在WINODWS 操作系统下开发，开发工具为VC++，建议使用SQ Lserver数据库。要求所开发的系统界面美观，方便实用，能有效提高企业的工作效率，通过本课题的毕业设计，全面掌握系统开发理论与技术，以达到锻炼与提高软件开发动手能力之目的。4.主要参考文献（要求至少外文两篇，中文三篇）

[1] 孙鑫.VC++深入详解,电子工业出版社,2012-7-1

[2] 霍尔顿(Horton, I.).Visual C++ 2012入门经典 ,清华大学出版社,2013-5-1

[3] 明日科技.Visual C++从入门到精通,清华大学出版社,2012-9-1

[4]Gordon Hogenson.C++/Cli The Visual C++ Language For.Net [M].Wiley India Pvt.Ltd., 2007.[5]Clare Churcher.Beginning SQL Queries: From Novice to ProfessionalApress Series[M].Apress, 2008

进度安排