基于Zigbee技术的LED灯光控制器的设计及应用

　　2 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。