基于Zigbee技術的LED燈光控制器的設計及應用

　　2 系統(tǒng)硬件設計

　　調(diào)光功能的實現(xiàn)方法可分為兩種：類比和脈沖寬度調(diào)變(PWM)。采用類比調(diào)光技術時，只需將白光 LED 的電流降至最大值的一半，就能讓屏幕亮度減少50%.這種方法的缺點是LED 光色會移動，且需要類比控制訊號，所以本系統(tǒng)采用PWM 調(diào)光技術。PWM 調(diào)光技術會提供完整電流給白光LED，但會減少電流負載周期，進而達成調(diào)光的要求，例如要將亮度減半， 只需50%的負載周期提供完整電流。PWM 訊號頻率通常會超過100 Hz，確保這個脈沖電流不會被眼睛察覺，PWM 頻率的最大值需視電源供應的啟動和反應時間而定;為了得到最大彈性，同時讓整合更簡單，白光LED 驅(qū)動器最高應能接受50 kHz 的PWM 頻率。

　　硬件系統(tǒng)是由LED 燈驅(qū)動模塊、LED 電源驅(qū)動模塊和Zigbee 無線傳輸模塊等組成。硬件電路邏輯框圖如圖2 所示。

　　圖2 硬件電路邏輯框圖。

　　LED 燈驅(qū)動部分采用PT4207 驅(qū)動芯片，PT4207 是一款高壓降壓式LED 驅(qū)動控制芯片， 用于驅(qū)動一顆或多顆LED燈， 其輸入電壓范圍為20~450 V， 可以實現(xiàn)在85~265 VAC范圍內(nèi)穩(wěn)定可靠的工作，并保證系統(tǒng)的高效能。同時內(nèi)置的輸入電壓補償功能極大地改善了不同輸入電壓下LED 電流的穩(wěn)定性。PT4207 還具有負載短路保護、開路保護和過溫保護等功能。其專用調(diào)光管腳可直接接受PWM 脈沖調(diào)光，將PWM 信號加到DIM 腳。PWM 信號低電平要小于0.35 V，高電平在2.5~5 V 之間， 為達到較好調(diào)光效果，PWM 信號脈沖頻率最好小于最低工作頻率的1%.簡單驅(qū)動原理圖如圖3 所示。

　　圖3 PT4207 的驅(qū)動原理圖。

　　Zigbee 無線通信模塊主要采用CC2530.CC2530 是用于2.4-GHz IEEE 802.15.4、ZigBee 和RF4CE 應用的一個真正的片上系統(tǒng)(SoC)解決方案。它具有極高的接收靈敏度和抗干擾性能， 能夠以非常低的總的材料成本建立強大的網(wǎng)絡節(jié)點。CC2530 結(jié)合了領先的RF 收發(fā)器的優(yōu)良性能，業(yè)界標準的增強型8051 CPU，系統(tǒng)內(nèi)可編程閃存，8-KB RAM 和許多其他強大的功能。CC2530 具有32/64/128/256KB 四種不同的閃存版本，本系統(tǒng)采用的是256KB 閃存。CC2530 具有不同的運行模式，使得它尤其適應超低功耗要求的系統(tǒng)，運行模式之間的轉(zhuǎn)換時間短進一步確保了低能源消耗。本系統(tǒng)是通過改變PWM 輸出進而改變燈光亮度，CC2530 的定時器1 是一個16 位定時器，具有定時器/PWM 功能。它有一個可編程的分頻器，一個16 位周期值，和五個各自可編程的計數(shù)器/捕獲通道，每個都有一個16 位比較值。一個16 位捕獲寄存器也用于記錄收到/發(fā)送一個幀開始界定符的精確時間，或傳輸結(jié)束的精確時間， 還有一個16 位輸出比較寄存器可以在具體時間產(chǎn)生不同的選通命令(開始RX，開始TX，等等)到無線模塊。每個計數(shù)器捕獲通道可以用作一個PWM 輸出或捕獲輸入信號邊沿的時序。定時器2 是專門為支持IEEE802.15.4 MAC 或軟件中其他時槽的協(xié)議設計。定時器3 和定時器4 是8 位定時器，具有定時器/計數(shù)器/PWM 功能。