引言
　　路燈和景觀燈是城市夜晚一道亮麗的風景線，也是城市中必需的公用照明設施。城市照明監控系統是一種監測與控制的集成系統。一套高效的城市照明監控系統可以節省大量的人力物力。但目前，我國城市照明監控技術還比較落后，存在很多問題。主要表現在目前的城市照明燈光大多采用分散手控和時控的方式，即在路燈配電箱中安裝定時器，按預定的時間自行開/關燈，當季節變化時需要人工干預來調整開關時間；而有些景觀燈開關通常是人工手動控制方法，即根據開關燈時間表由值班人員手動進行開、關燈操作?，F行的城市照明監控系統既不能及時調整開/關燈的時間，又無法及時反映照明設施的運行情況，并且故障率高、維修困難［1］。
　　基于ZigBee的城市照明監控系統可以很好地解決這些問題，它采用了GPRS［2］和ZigBee［3］技術，不但可以采用電感降功率和電子整流器無級變功率等方法來節省路燈的用電量，還可以實時檢測并控制照明設施狀態。本文主要闡述照明監控系統中網關［45］節點的軟硬件設計方案。
　　1　照明監控系統架構
　　基于ZigBee技術的城市照明監控系統采用“監控中心—網關節點—單燈測控節點”的三層結構，通過GPRS的技術將監控中心的城市照明控制系統軟件和網關節點聯系起來，而網關節點又通過ZigBee路燈網絡將路燈的數據信息發送到相關的路燈節點。城市照明監控系統的架構如圖1所示。
　　
　　圖1　城市照明監控系統架構
　　圖1中的路燈節點1至N通過網絡協議實現了路燈通信的網絡結構，每個網關節點作為該條道路的主控節點。通過GPRS通信技術和ZigBee技術的結合，可以將路燈的狀態信息發送到中心服務器，并存入數據庫中。監控中心通過對服務器的數據庫進行操作就可以實現對路燈狀態的監測和控制。
　　2　網關節點硬件設計
　　2.1　網關節點硬件架構
　　本設計的網關節點主要由主控芯片MCF52223、GPRS通信模塊、宏電H7710 DTU、ZigBee通信模塊MC13213［6］、EEPROM模塊AT24C256、液晶顯示模塊、按鍵以及應用程序等組成。網關節點的體系結構如圖2所示。
　　
　　圖2　網關節點體系結構
　　2.2　主控芯片
　　主控芯片采用了Freescale公司生產的Codefire系列32位單片機MCF52223。該芯片不僅擁有UART、I2C、SPI、USB接口，還有A/D轉換接口、定時器接口等。它具有穩定性好、可靠性高、接口豐富等優點，可大大簡化外圍硬件電路設計，降低設計成本與復雜度。它主要用來采集和處理從路燈節點上傳的狀態信息，并通過接收監控中心發送的監控命令對ZigBee網絡路燈節點進行監控操作。
　　2.3　GPRS模塊
　　GPRS模塊采用宏電的H7710 DTU模塊，它是基于GPRS移動通信數據通信網路的終端產品。可為用戶提供高速、永遠在線、透明數據傳輸的虛擬專用數據通信網絡。同時擁有RS232/422/485及TTL電平接口，適用于環境惡劣的各種工業監控、交通管理、氣象等應用場合，易于集成。
　　H7710 DTU屬智能性數據通信終端，安裝設置完成后，接入用戶數據源即可使用。正常運行時無需用戶介入，且H7710正常運行時，無需日常維護。在許多嵌入式應用環境下通常只需通過數據中心發送檢測和維護信息來確認終端是否正常運行。用戶只需將數據送入H7710 DTU的串口，或者通過串口接收H7710 DTU傳輸來的命令幀進行解析。
　　本設計方案中H7710 DTU通過UART1與MCF52223芯片進行通信，H7710 DTU與MCF52223的接口電路如圖3所示。MAX3232是H7710DTU的外圍電路連接芯片。其中，TXD1為MCF52223的UART1發送數據引腳，RXD1為UART1接收數據引腳，DIN為串行數據輸入端引腳。