劉玉良，楊偉明，張志允

(天津科技大學(xué)電子信息與自動(dòng)化學(xué)院，天津 300222)

基于CC2530的無線自組網(wǎng)太陽能路燈控制系統(tǒng)

劉玉良，楊偉明，張志允

(天津科技大學(xué)電子信息與自動(dòng)化學(xué)院，天津 300222)

為解決現(xiàn)有太陽能路燈控制器硬件成本高、通信效果差等問題，基于美國德州儀器公司ZigBee模塊CC2530設(shè)計(jì)了具有無線自組網(wǎng)功能的太陽能路燈系統(tǒng)．詳細(xì)闡述系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)和上位機(jī)、下位機(jī)軟件設(shè)計(jì)．在控制器電壓、電流采集電路應(yīng)用了負(fù)阻轉(zhuǎn)換器(NIC)設(shè)計(jì)，使蓄電池電壓可更真實(shí)地反饋到運(yùn)算放大器的反向輸入端；過采樣技術(shù)的運(yùn)用使采集到的電壓、電流值更精確．現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試結(jié)果表明，該系統(tǒng)不僅實(shí)現(xiàn)了無線自組網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)采集、控制等功能，而且提高了通信質(zhì)量，降低了系統(tǒng)的制造成本．

無線自組網(wǎng)；太陽能路燈控制器；Z-STACK；狀態(tài)機(jī)

光伏照明作為新能源、新光源領(lǐng)域的新興產(chǎn)業(yè)，能提供夜間道路照明，其不消耗電網(wǎng)電能、不架設(shè)輸電線路、不污染環(huán)境、產(chǎn)品附加值高．在穩(wěn)定國際市場(chǎng)的同時(shí)，大力開拓國內(nèi)市場(chǎng)，光伏照明發(fā)展的前景廣闊[1–3]．

光伏照明的主要應(yīng)用就是太陽能路燈．現(xiàn)有的太陽能路燈控制器一般為單機(jī)版和網(wǎng)絡(luò)版．單機(jī)版通常按照獨(dú)立光伏系統(tǒng)設(shè)計(jì)．控制器只監(jiān)測(cè)本路燈的太陽能電池板、蓄電池電壓，采用電流控制路燈的開啟、關(guān)閉，多采用恒流模式充電．這種單機(jī)版的控制器不能實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)太陽能路燈的狀況，例如燈具損壞、太陽能電池板損壞等故障，要由巡視人員進(jìn)行定期檢查，提高了太陽能路燈的維護(hù)成本．網(wǎng)絡(luò)版太陽能路燈控制器利用Internet網(wǎng)絡(luò)或手機(jī)網(wǎng)絡(luò)對(duì)路燈系統(tǒng)工作狀況進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控和匯總[4–7]．由于Internet網(wǎng)絡(luò)需要鋪設(shè)網(wǎng)絡(luò)線路，應(yīng)用場(chǎng)合受限制．手機(jī)網(wǎng)絡(luò)需配置的無線通信設(shè)備及通信費(fèi)用的成本較高，實(shí)用性不好．楊超等[8]提出利用無線自組網(wǎng)來控制太陽能路燈系統(tǒng)，通過分離的控制器與無線透?jìng)髯越M網(wǎng)節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)路燈系統(tǒng)的自動(dòng)控制．在系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)過程中，每個(gè)太陽能路燈配備1個(gè)控制器和1個(gè)無線節(jié)點(diǎn)．控制器僅僅作為1個(gè)多節(jié)點(diǎn)控制終端，成本較高，而且控制器與無線自組網(wǎng)節(jié)點(diǎn)間的串口通信干擾較大，通信效果不好．

近年來，一種短距離、低功耗的無線通信網(wǎng)絡(luò)模塊——ZigBee模塊在自動(dòng)控制領(lǐng)域得到了迅速的應(yīng)用．本文基于美國德州儀器公司CC2530F256微控制器設(shè)計(jì)了無線自組網(wǎng)太陽能路燈控制系統(tǒng)，具有數(shù)據(jù)采集、終端控制和自組網(wǎng)功能，能實(shí)時(shí)監(jiān)控太陽能路燈系統(tǒng)的工作，同時(shí)降低了硬件成本，提高了通信質(zhì)量．

1 系統(tǒng)工作原理

無線自組網(wǎng)太陽能路燈控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示．系統(tǒng)由上位機(jī)與ZigBee無線路燈網(wǎng)絡(luò)組成．上位機(jī)與ZigBee無線路燈網(wǎng)絡(luò)通過協(xié)調(diào)器相連；協(xié)調(diào)器通過ZigBee協(xié)議接收無線路燈網(wǎng)絡(luò)上傳的數(shù)據(jù)，然后通過RS–232與上位機(jī)通信，并接收上位機(jī)控制命令下發(fā)給無線路燈網(wǎng)絡(luò)．

圖2 太陽能路燈控制器節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)框圖Fig. 2 Structure diagram of the solar energy streetlight control unit

上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)具有路燈監(jiān)控、控制參數(shù)設(shè)置、ZigBee無線數(shù)據(jù)通信等功能；此外，可根據(jù)需要打開或關(guān)閉單燈、組燈，可通過控制單燈電流，達(dá)到節(jié)能目的；可對(duì)路燈模塊數(shù)據(jù)通信超時(shí)、狀態(tài)出錯(cuò)、燈具故障等進(jìn)行報(bào)警，可報(bào)告故障路燈的位置，以便及時(shí)維修，保證燈亮率．

協(xié)調(diào)器負(fù)責(zé)網(wǎng)絡(luò)的建立及參數(shù)配置．組建網(wǎng)絡(luò)包括網(wǎng)絡(luò)初始化及節(jié)點(diǎn)加入網(wǎng)絡(luò)2個(gè)主要步驟[9]．

圖1 無線自組網(wǎng)太陽能路燈控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖Fig. 1Structure diagram of the solar energy streetlight control system based on wireless Ad Hoc network

太陽能路燈控制器節(jié)點(diǎn)是無線路燈網(wǎng)絡(luò)的重要組成部分．節(jié)點(diǎn)由太陽能電池板、太陽能路燈控制器、蓄電池和燈具等組成，如圖2所示．

太陽能路燈控制器在無線自組網(wǎng)太陽能路燈系統(tǒng)中起重要作用，其控制功能有：(1)當(dāng)外界光照條件符合要求時(shí)，控制太陽能電池板向蓄電池充電，當(dāng)光照條件變化時(shí)，如黑夜或自然照明條件差時(shí)，控制蓄電池向負(fù)載供電；(2)通過對(duì)太陽能電池板和蓄電池電量進(jìn)行精確檢測(cè)，防止蓄電池過充與過放，延長(zhǎng)蓄電池使用壽命；(3)通過時(shí)控與人工控制確定路燈負(fù)載情況，使路燈工作更加人性化，從而延長(zhǎng)系統(tǒng)的使用壽命，節(jié)約能源；(4)控制路燈節(jié)點(diǎn)穩(wěn)定運(yùn)行、自動(dòng)加入無線網(wǎng)絡(luò)、接收并執(zhí)行上位機(jī)的控制命令、上傳節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)．

2 硬件設(shè)計(jì)

無線自組網(wǎng)太陽能路燈控制系統(tǒng)的控制器采用CC2530F256．它提供了1個(gè)真正的片上系統(tǒng)(SoC)解決方案，能夠以較低的成本建立強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，其整合了領(lǐng)先的RF收發(fā)器、增強(qiáng)型8051CPU、強(qiáng)大的AES-128安全加密功能、2個(gè)可支持多種串行通信協(xié)議的USART、具有12位分辨率可配置的ADC和8路輸入，并且具有不同的運(yùn)行模式，使得此控制器尤其適應(yīng)超低功耗要求的系統(tǒng)．由于具有高集成度和強(qiáng)大的功能，使得CC2530F256只需很少的外圍設(shè)備，就可搭建無線自組網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)．

系統(tǒng)采用閥控密封式鉛酸(valve-regulated lead acid，VRLA)蓄電池，整體密封，不存在普通鉛酸蓄電池的氣脹、電解液滲漏等現(xiàn)象，安全可靠、使用壽命長(zhǎng)．但是，過充電會(huì)引起VRLA蓄電池正極析氧，促使活性物質(zhì)與板柵結(jié)合力變壞，導(dǎo)致蓄電池容量下降．過放電還會(huì)導(dǎo)致VRLA蓄電池表面生成PbSO4結(jié)晶，降低極板活性物質(zhì)的孔率，縮短使用壽命．所以，控制器必須具有良好的防過充、過放電功能．

2.1 VRLA蓄電池閾值電壓溫度補(bǔ)償

圖3 VRLA蓄電池充、放電電路Fig. 3 Circuit of charge and discharge of the VRLA

VRLA蓄電池的閾值電壓與溫度有很大關(guān)系，充電器的輸出電壓必須隨VRLA蓄電池的電壓溫度系數(shù)改變．系統(tǒng)采用DS18B20數(shù)字溫度傳感器，將DS18B20通過液態(tài)硅膠緊貼在VRLA蓄電池表面采集VRLA蓄電池外殼的表面溫度．VRLA蓄電池的充電閾值電壓補(bǔ)償系數(shù)a為－4mV/(℃·單體)，補(bǔ)償后閾值電壓[10]為Uh＝U＋an(t－25)，其中U為25℃時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)閾值電壓，t為VRLA蓄電池外殼的表面溫度，n為串聯(lián)單體數(shù)．

2.2 VRLA蓄電池充、放電電路

VRLA蓄電池充電電路工作在浮充、均充、停止充電狀態(tài)，并在浮充、均充、停止充電間自動(dòng)切換．VRLA蓄電池放電電路工作在穩(wěn)流放電、停止放電狀態(tài)，并當(dāng)蓄電池低于放電電壓時(shí)自動(dòng)切換到停止放電狀態(tài). VRLA蓄電池充、放電電路如圖3所示．

運(yùn)算放大器U2A、U2B、U2C，U2D，大功率達(dá)林頓三極管Q1，三極管Q2、Q3、Q4等組成蓄電池充電電路．其中Q4由程序控制，從而控制充電電路是否工作：當(dāng)K1輸入高電平，Q4飽和導(dǎo)通，充電電路正常工作；當(dāng)K1輸入低電平，Q4截至，關(guān)閉充電電路[11]．

運(yùn)算放大器U2C用來消除電流取樣電阻R11上的壓降對(duì)蓄電池電壓測(cè)量的影響，它與R6、R7組成負(fù)阻轉(zhuǎn)換器(NIC)[12]，以提高蓄電池電壓采樣精度．R11上的壓降為正，U2C與R5、R6、R7組成反向差動(dòng)放大器，輸出電壓為負(fù)，目的是在AD1的取樣信號(hào)中減去R11上的壓降，采集到真實(shí)的蓄電池電壓值．輸出電壓經(jīng)R3、R4組成的分壓電路由AD1輸出做相應(yīng)處理，同時(shí)送入U(xiǎn)2A反向輸入端，完成充電電壓調(diào)節(jié)[13]．

充電電路中電壓調(diào)整三極管Q1的輸出電壓為

R11上的電壓為

蓄電池電壓為

將式(1)、式(2)代入式(3)得

設(shè)Uh為VRLA蓄電池溫度補(bǔ)償后浮充電壓值，Iq為蓄電池均充電流值．設(shè)置Upwma＝Uh，當(dāng)UBat＞Upwma時(shí)，U2A工作在比較器狀態(tài)，U1A輸出低電平，截止，充電停止，實(shí)現(xiàn)防過充功能；當(dāng)UBat＜Upwma時(shí)，U2A工作在線性放大器狀態(tài)，此時(shí)U2A輸出控制Q2實(shí)現(xiàn)浮充功能；當(dāng)UBat?Upwma時(shí)，U2A工作在比較器狀態(tài)，U1A輸出高電平，飽和導(dǎo)通，此時(shí)由Upwmb(運(yùn)算放大器U2B輸入端的電壓)控制Q3，實(shí)現(xiàn)均充．

U2B、U2D與三極管Q3等組成穩(wěn)流電路．取樣電阻R11上流過的電流與U2D組成跨阻放大器，輸出電壓送入由U2B組成的反向放大器，完成電流調(diào)節(jié)和均流充電，電流值由式(4)得出．

充電電路工作在浮充、均充是由微控制器通過AD4端口測(cè)量運(yùn)放U2A輸出電壓進(jìn)行控制的，當(dāng)U2A輸出電壓＞11V，Q2工作在飽和導(dǎo)通狀態(tài)，充電模式為由Upwmb控制的均充．當(dāng)U2A輸出電壓＜1V時(shí)，充電模式為由Upwma控制的浮充模式．

由U1A、U1B、Q5、Q6、Q7、Q8等組成的放電電路可工作在穩(wěn)流放電、停止放電狀態(tài)．當(dāng)蓄電池低于放電電壓時(shí)，自動(dòng)切換到停止放電狀態(tài)，工作原理與充電電路原理相同．

3 軟件設(shè)計(jì)

軟件設(shè)計(jì)包括上位機(jī)監(jiān)控軟件與下位機(jī)軟件．下位機(jī)軟件包括路燈控制器節(jié)點(diǎn)軟件和協(xié)調(diào)器軟件，路燈控制器節(jié)點(diǎn)軟件實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、接收并轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)的路由功能；協(xié)調(diào)器軟件實(shí)現(xiàn)組網(wǎng)，按照ZigBee協(xié)議接收無線網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)并通過RS–232與上位機(jī)監(jiān)控軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)交互．

3.1 下位機(jī)軟件

下位機(jī)軟件基于Z-STACK協(xié)議棧進(jìn)行開發(fā)，ZSTACK協(xié)議棧提供名為操作系統(tǒng)抽象層OSAL的協(xié)議棧調(diào)度程序，其庫代碼封裝了ZigBee協(xié)議棧的實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)，向開發(fā)人員提供ZigBee協(xié)議描述的各層功能組件模塊的API接口．開發(fā)人員在協(xié)議棧調(diào)度程序中調(diào)用API接口進(jìn)行應(yīng)用程序開發(fā)，Z-STACK底層封裝了自動(dòng)組建網(wǎng)絡(luò)、加入節(jié)點(diǎn)、數(shù)據(jù)收發(fā)等功能，其應(yīng)用程序開發(fā)包括為3個(gè)步驟：(1)應(yīng)用程序涉及的軟、硬件初始化編碼；(2)在Z-STACK協(xié)議棧中注冊(cè)該事件編碼；(3)在合適的地方調(diào)用功能函數(shù)編碼．在協(xié)議棧中，每個(gè)任務(wù)都是1個(gè)事件，且有相應(yīng)的標(biāo)志位．協(xié)議棧以任務(wù)輪詢方式工作，輪流查詢所有標(biāo)志位，若標(biāo)志位有效，則調(diào)度程序執(zhí)行該任務(wù)事件處理函數(shù)；若同時(shí)有多個(gè)事件發(fā)生，則調(diào)度程序根據(jù)優(yōu)先級(jí)順序執(zhí)行相應(yīng)事件處理函數(shù)．圖4為ZSTACK協(xié)議棧工作流程．

圖4 Z-STACK 協(xié)議棧工作流程Fig. 4 Working process of the Z-Stack

應(yīng)用軟件是在Z-STACK提供的示例工程SampleApp.eww基礎(chǔ)上開發(fā)的．首先在APP文件夾中SampleApp.c與SampleApp.h中用戶添加事件初始化函數(shù)，包括定時(shí)器、I/O口、ADC、PWM初始化和事件處理函數(shù)；其次在SampleApp_Init()函數(shù)中調(diào)用應(yīng)用程序初始化函數(shù)與注冊(cè)任務(wù)號(hào)，進(jìn)行功能初始化并把相應(yīng)的事件號(hào)添加到協(xié)議棧的事件數(shù)組中；最后根據(jù)要求觸發(fā)該事件來調(diào)用用戶功能函數(shù)，把采集到的數(shù)據(jù)通過void SampleApp_ SendPeriodicMessage(void)函數(shù)發(fā)送出去，或者將通過void SampleApp_ MessageMSGCB(afIncoming MSGPacket_t *pkt)函數(shù)接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行解析、處理．

在事件處理函數(shù)中，對(duì)電壓、電流數(shù)據(jù)采集應(yīng)用過采樣技術(shù)．過采樣是犧牲速度來換取分辨率的軟件手段，在軟件中將1個(gè)和采樣頻率相關(guān)的PWM白噪聲疊加到輸入端，按照過采樣理論，增加4倍采樣可提高1位分辨率，增加256倍采樣，理論上可提高4位分辨率，此時(shí)ADC每秒采樣4,000次，能夠滿足系統(tǒng)需要．采用過采樣技術(shù)使CC2530片上ADC的分辨率由12位提高到16位[14–15]，大大提高了數(shù)據(jù)采集的精度．

編譯SampleApp工程后，通過CoodinatorEB-Pro下載程序到協(xié)調(diào)器中．協(xié)調(diào)器運(yùn)行軟件后，能夠自動(dòng)加入無線網(wǎng)絡(luò)，收發(fā)無線自組網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)，也能夠通過串口與上位機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)交互．

3.2 上位機(jī)軟件

在上位機(jī)軟件中主要實(shí)現(xiàn)了以下3個(gè)功能：

(1)協(xié)調(diào)器與上位機(jī)監(jiān)控軟件通過RS–232串口通信．首先把SerialPort控件添加到主窗口中，選擇DtaReceived事件生成SerialPort1_DataReceived()函數(shù)，初始化串口屬性．DataReceived事件是在輔線程被觸發(fā)的，當(dāng)接收到1條完整的數(shù)據(jù)返回主線程中處理時(shí)，需要進(jìn)行跨線程處理．程序采用同步委托方法Invoke．首先聲明委托delegate void mydelegate1 (StringBuilder sb)，其次定義1個(gè)委托實(shí)例并實(shí)例化委托對(duì)象mydelegate1mydelegate＝new mydelegate1 (updateReceiveSB)，然后定義1個(gè)實(shí)例方法private void updateReceiveSB(StringBuilder sb)，最后進(jìn)行調(diào)用this.Invoke(mydelegate，sb)．

(2)協(xié)調(diào)器與上位機(jī)監(jiān)控軟件之間傳輸數(shù)據(jù)的編碼與解碼，解析出控制命令與數(shù)據(jù)．監(jiān)控軟件處理協(xié)議數(shù)據(jù)時(shí)采用有限狀態(tài)機(jī)模式，把復(fù)雜的協(xié)議數(shù)據(jù)分解成有限個(gè)穩(wěn)定的狀態(tài)，在每個(gè)狀態(tài)上判斷事件，將連續(xù)處理變?yōu)殡x散數(shù)字處理，符合計(jì)算機(jī)的工作特點(diǎn)，同時(shí)因?yàn)橛邢逘顟B(tài)機(jī)具有有限個(gè)狀態(tài)，所以在實(shí)際的工程中更容易實(shí)現(xiàn)．

(3)實(shí)時(shí)對(duì)上傳的數(shù)據(jù)進(jìn)行解析，并根據(jù)解析的控制命令字和數(shù)據(jù)進(jìn)行快速響應(yīng)處理，程序采用事件觸發(fā)方式對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)處理．以上傳模塊控制測(cè)試數(shù)據(jù)事件為例：

首先定義委托public delegate void delegateRequestUploadModuleTstData(string recStr)；

定義事件public event delegateRequestUpload-ModuleTestData eventRequestUploadModuleTestData；

定義事件觸發(fā)函數(shù)public void requestUpload-ModuleTestDataFun(){

eventRequestUploadModuleTestData(_recStr)；}.

然后，在可能有該事件產(chǎn)生的窗口中注冊(cè)該事件mainform.eventRequestUploadModuleTestData＋＝ret-SuccessRequestUploadModuleTestData. 其中retSuccessRequestUploadModuleTestData為該事件處理函數(shù).

最后，在產(chǎn)生該事件的地方調(diào)用事件觸發(fā)函數(shù)requestUploadModuleTestDataFun()．

4 測(cè)試實(shí)驗(yàn)

基于CC2530無線自組網(wǎng)太陽能路燈系統(tǒng)方案已在常州某太陽能電池板公司的廠區(qū)道路進(jìn)行了性能測(cè)試，包括無線自組網(wǎng)測(cè)試和遠(yuǎn)程控制測(cè)試．廠區(qū)鋪設(shè)太陽能路燈的道路寬約10m，兩路燈間距約40m，共50盞路燈、1臺(tái)上位機(jī)與1個(gè)協(xié)調(diào)器組成測(cè)試系統(tǒng)．

無線自組網(wǎng)測(cè)試分別在晴天、霧天、陰天和雨天4種天氣條件下進(jìn)行．為了簡(jiǎn)化測(cè)試，在測(cè)試自組網(wǎng)絡(luò)成功率時(shí)屏蔽了傳感器數(shù)據(jù)發(fā)送環(huán)節(jié)．測(cè)試表明，在實(shí)驗(yàn)條件下節(jié)點(diǎn)的組網(wǎng)成功率均達(dá)到100%．

進(jìn)行遠(yuǎn)程控制測(cè)試實(shí)驗(yàn)時(shí)，廠區(qū)的車輛較少，基本上沒有障礙物，在上位機(jī)操作界面對(duì)太陽能路燈的平均響應(yīng)時(shí)間進(jìn)行測(cè)試．將50個(gè)路燈節(jié)點(diǎn)平均分為5組，進(jìn)行了全開、全閉、組開、組閉、單燈控制和上傳數(shù)據(jù)6項(xiàng)控制，結(jié)果見表1．

表1 太陽能路燈遠(yuǎn)程控制測(cè)試結(jié)果Tab. 1Result of remote control test of the solar energy streetlight control system

測(cè)試結(jié)果表明：該設(shè)計(jì)性能組網(wǎng)穩(wěn)定，在有效距離內(nèi)，能準(zhǔn)確控制路燈的亮與滅；電路設(shè)計(jì)和通信方式的改進(jìn)，使得控制器的利用率較高，降低了硬件成本，也明顯改善了組網(wǎng)、數(shù)據(jù)傳輸通信質(zhì)量；系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)采集、控制等功能，提高了設(shè)備的智能化控制程度，方便對(duì)照明系統(tǒng)進(jìn)行管理．

5 結(jié) 語

本文以ZigBee模塊CC2530為控制核心，實(shí)現(xiàn)了無線自組網(wǎng)太陽能路燈系統(tǒng)設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了過充、過放保護(hù)和溫度補(bǔ)償功能，并進(jìn)行了測(cè)試．設(shè)計(jì)中利用電流采樣電阻分壓技術(shù)進(jìn)行補(bǔ)償，使得測(cè)量值更接近蓄電池端電壓．利用過采樣技術(shù)，進(jìn)一步提高了電壓測(cè)量精度．由于硬件結(jié)構(gòu)和通信方式的改進(jìn)，控制器的利用率較高，降低了硬件成本，也明顯改善了通信質(zhì)量．

該無線自組網(wǎng)系統(tǒng)不僅可以應(yīng)用在太陽能路燈控制，還可以推廣應(yīng)用到農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉、池塘水產(chǎn)養(yǎng)殖等無人值守現(xiàn)場(chǎng)的監(jiān)測(cè)和控制．

［1］ 魏政，于冰清. 我國光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀與對(duì)策探討[J].中外能源，2013，18(6)：15–24.

［2］ 付靜. 我國光伏產(chǎn)業(yè)國際競(jìng)爭(zhēng)力現(xiàn)狀及提升路徑[J].河北大學(xué)學(xué)報(bào)：哲學(xué)社會(huì)科學(xué)版，2013，38(2)：53–57.

［3］ Femia N，F(xiàn)ortunato M，Vitelli M. Light-to-light：PV-fed LED lighting systems[J]. IEEE Transactions on Power Electronics，2013，28(8)：4063–4073.

［4］ 白金柯. 基于手機(jī)網(wǎng)絡(luò)的太陽能路燈遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J]. 價(jià)值工程，2011(35)：168–169.

［5］ Muselli M，Notton G，Louche A. Design of hybridphotovoltaic power generator，with optimization of energy management[J]. Solar Energy，1999，65(3)：143–157.

［6］ Tse K K，Ho M T，Chung H S H，et al. A novel maximum power point tracker for PV panels using switching frequency modulation[J]. IEEE Transactions on Power Electronics，2002，17(6)：980–989.

［7］ Alippi C，Galperti C. An adaptive system for opimal solar energy harvesting in wireless sensor network nodes[J]. IEEE Transactions on Circuits and Systems I：Regular Papers，2008，55(6)：1742–1750.

［8］ 楊超，王雷. 無線自組網(wǎng)太陽能路燈控制器設(shè)計(jì)[J].自動(dòng)化儀表，2012，33(5)：25–27，31.

［9］ Gislason D. ZigBee Wireless Network[M]. Amsterdam，Holland：Elsevier，2008.

［10］ 周志敏，紀(jì)愛華. 太陽能LED路燈設(shè)計(jì)與應(yīng)用[M]. 2版. 北京：電子工業(yè)出版社，2012.

［11］ 鈴木雅臣. 晶體管電路設(shè)計(jì)[M]. 周南生，譯. 北京：科學(xué)出版社，2011.

［12］ 賽爾吉?dú)W·弗朗哥. 基于運(yùn)算放大器和模擬集成電路的電路設(shè)計(jì)[M]. 劉樹棠，朱茂林，榮玫，譯. 3版. 西安：西安交通大學(xué)出版社，2011.

［13］ 岡村迪夫. OP放大電路設(shè)計(jì)[M]. 王玲，徐雅真，李武平，譯. 北京：科學(xué)出版社，2010.

［14］ 楊偉明，劉全璽，劉成臣，等. 基于STM32微控制器的數(shù)控穩(wěn)壓穩(wěn)流電源設(shè)計(jì)[J]. 天津科技大學(xué)學(xué)報(bào)，2012，27(5)：56–60.

［15］ 施文康，余曉芬. 檢測(cè)技術(shù)[M]. 3版. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2010.

責(zé)任編輯：常濤

Solar Energy Streetlight Control System Based on Wireless Ad Hoc Network with CC2530

LIU Yuliang，YANG Weiming，ZHANG Zhiyun
(College of Electronic Information and Automation，Tianjin University of Science & Technology，Tianjin 300222，China)

In order to solve the problem of high costs，poor communications effect of the solar energy streetlight control system，a new design of control system with wireless Ad Hoc network was developed based on TI CC2530 model. The hardware and software of the system were described. The design of controller adoption NIC was applied in order to calculate the battery voltage feed back on the inverting input of the amplifier more accuratly. Over sampling was also used to make the measurement more precise. Field test showed that the new system can not only realize the function of wireless Ad Hoc network and better data collection，but also reduce the cost of the system greatly.

wireless Ad Hoc network；solar energy streetlight control system；Z-STACK；state machine

TK513

A

1672-6510(2014)01-0059-06

10.13364/j.issn.1672-6510.2014.01.012

2013–10–12；

2013–11–13

天津市高等學(xué)?？萍及l(fā)展基金資助項(xiàng)目(20130707)；天津科技大學(xué)科學(xué)研究基金資助項(xiàng)目(20110123)

劉玉良（1972—），男，河北遷安人，副教授；通信作者：楊偉明，實(shí)驗(yàn)師，yangwm@tust.edu.cn.