基于嵌入式系統(tǒng)的燈光控制器設(shè)計(jì).pdf

總第 卷 第 期電測(cè)與儀表 0 基于嵌入式系統(tǒng)的燈光控制器設(shè)計(jì) 李海峽 李濟(jì)順 李振峰 河南科技大學(xué) 河南 洛陽(yáng) 中色科技股份有限公司電力室 河南 洛陽(yáng) 4微控制器 AB 為核 心的智能燈光控制器的設(shè)計(jì) 該燈光控制器具有調(diào)光控制 場(chǎng)景設(shè)置等功能 通過(guò) C DE總線與家庭以太網(wǎng)網(wǎng)關(guān)連接 實(shí)現(xiàn)了對(duì)燈光亮度的遠(yuǎn)程控制和查詢(xún) 關(guān)鍵詞 AB 8 F C DE接口 中圖分類(lèi)號(hào) GA 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 H文章編號(hào) I I I J32IK23 L2I5M68 NM 8IO 8P 智能燈光控制系統(tǒng) 網(wǎng)絡(luò)化智能燈光控制系統(tǒng)是由掛在 C DE總線 上的智能節(jié)點(diǎn) 智能燈光控制器組成 各燈光控制 器通過(guò) C DE總線與家庭以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)終端通信 用以 實(shí)現(xiàn)對(duì)燈光亮度的遠(yuǎn)程控制和查詢(xún) 系統(tǒng)框圖如圖 所示 智能燈光控制器設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)目標(biāo) 該智能控制器提供無(wú)線遙控 輕觸式燈光控制 場(chǎng)景組合 預(yù)設(shè)存儲(chǔ)等豐富功能 通過(guò)遙控器上的場(chǎng) 景設(shè)置按鍵 可以方便地設(shè)定燈光場(chǎng)景和迅速切換 也可以通過(guò)面板上的輕觸按鈕 控制燈光的開(kāi)關(guān)和亮 度 或者使多盞燈進(jìn)入某種預(yù)設(shè)的場(chǎng)景 各燈光控制 器通過(guò) C DE總線與家庭以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)終端通信 可以 實(shí)現(xiàn)對(duì)燈光亮度的遠(yuǎn)程控制和查詢(xún) 圖 網(wǎng)絡(luò)化智能燈光控制系統(tǒng)框圖 國(guó)家高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃 0 總第 卷 第 期電測(cè)與儀表 0 總第 卷 第 期電測(cè)與儀表 0 總第 卷 第 期電測(cè)與儀表 0 總第 卷 第 期電測(cè)與儀表 0 總第 卷 第 期電測(cè)與儀表 0 總第 卷 第 期電測(cè)與儀表 0 總第 卷 第 期電測(cè)與儀表 0 總第 卷 第 期電測(cè)與儀表 0 總第 卷 第 期電測(cè)與儀表 0 總第 卷 第 期電測(cè)與儀表 0 總第 卷 第 期電測(cè)與儀表 0 總第 卷 第 期電測(cè)與儀表 0 總第 卷 第 期電測(cè)與儀表 0 總第 卷 第 期電測(cè)與儀表 0 總第 卷 第 期電測(cè)與儀表 0 總第 卷 第 期電測(cè)與儀表 0 總第 卷 第 期電測(cè)與儀表 0 總第 卷 第 期電測(cè)與儀表 0 總第 卷 第 期電測(cè)與儀表 0 系統(tǒng)分為接收外來(lái)控制信號(hào)和執(zhí)行控制操作兩 部分 為了接收控制信號(hào) 系統(tǒng)需具備無(wú)線接收功能 按鍵輸入面板 為了對(duì)燈具執(zhí)行控制 需要設(shè)計(jì) 3 調(diào)光電路 利用 的 AB在線刷新 A 能力 設(shè) 計(jì)了一套可重用的內(nèi)核 通過(guò)與內(nèi)核的交互可以方便 地在線下載應(yīng)用層的程序 應(yīng)用層的程序包括以下功 能芯片構(gòu)成末級(jí)電源電路 輸出 G 的直流電壓 8J 與 的連接 8J 無(wú)線通信收發(fā)芯片在一個(gè) 引腳的芯 片集成了高頻發(fā)射K接收 合成 AL調(diào)制K解調(diào) 和多頻道切換等功能 在低成本數(shù)字通信應(yīng)用中具 有突出的技術(shù)優(yōu)勢(shì) 8J 與 連接有多種選擇 如M N JO等 從硬件連接及通信協(xié)議最簡(jiǎn)化來(lái)看 選 擇串口與無(wú)線模塊相連是最佳方案 選擇N JO 的 OPC JPC 分別與8J 的C C NO連接 8J 與 接口電路如圖 所示 由圖 可見(jiàn) 嵌入式 N對(duì)無(wú)線模塊的控制接 口主要由D根信號(hào)線組成 分別是C C NO OPQ RJSN A 其中 OP 是發(fā)送使能端 通過(guò) M 口進(jìn)行控制 通過(guò)對(duì)OP 置位和復(fù)位實(shí)現(xiàn)發(fā) 送狀態(tài)和接收狀態(tài)的切換 RJSN 是節(jié)能控制端 利用 的一個(gè)M 口對(duì)其進(jìn)行編程 以實(shí)現(xiàn) 無(wú)線模塊的工作模式和休眠狀態(tài)的切換 A進(jìn)行頻 道選擇 可用M 設(shè)置 可以利用 的 N JO 串口控制C C NO 信號(hào) 為了節(jié)能 8J 平時(shí)大多數(shù)情況下應(yīng)處于關(guān) 閉狀態(tài) 由于無(wú)線部分硬件上是不具備自動(dòng)喚醒功能 的 為了達(dá)到節(jié)能的目的 必須通過(guò)軟件方式采用合 理的通信協(xié)議以保證節(jié)能同時(shí)不丟失數(shù)據(jù) JA GD接口電路 JA GD接口電路的主要功能是口灌電流的方法控制雙向可控硅 實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)和調(diào)光控制 用內(nèi)部有過(guò)零檢測(cè)電路的光電 耦合器4 作為雙向可控硅的驅(qū)動(dòng)器 同時(shí)能 圖 智能燈光控制器原理框圖 8J 圖 與8J 的接口電路 總第 卷 第 期電測(cè)與儀表 0 圖 電路 實(shí)現(xiàn)強(qiáng) 弱電的隔離 傳統(tǒng)的調(diào)光方法都采用移相觸發(fā)方式 控制可控 硅的導(dǎo)通角來(lái)控制輸出功率 這樣不僅同步檢測(cè)電路 復(fù)雜 而且在可控硅導(dǎo)通瞬間會(huì)產(chǎn)生高次諧波干擾 造成電網(wǎng)電壓波形畸變 影響其它用電設(shè)備和通訊系 統(tǒng)的正常工作 在本系統(tǒng)中采用過(guò)零觸發(fā)雙向可控硅 導(dǎo)通與關(guān)斷的時(shí)間比值來(lái)調(diào)節(jié)送給燈具的功率 由于 過(guò)零觸發(fā)不改變電壓的波形而只改變電壓全波通過(guò) 的次數(shù) 不會(huì)對(duì)電網(wǎng)造成污染 因此 本系統(tǒng)采用過(guò)零 觸發(fā)方式 4 內(nèi)部含有過(guò)零檢測(cè)電路 當(dāng)輸入管腳 輸入 7A的電流 在4 的輸出端 腳 腳 之間的電壓稍過(guò)零時(shí) 內(nèi)部雙向可控硅導(dǎo)通 觸發(fā)外 部雙向可控硅導(dǎo)通 當(dāng)4 輸入管腳輸入電流 為 時(shí) 內(nèi)部雙向可控硅關(guān)斷 從而外部雙向可控硅 也關(guān)斷 調(diào)光電路如圖 所示 軟件設(shè)計(jì) 智能燈光控制器軟件框圖如圖 所示 結(jié)束語(yǔ) 本系統(tǒng)采用了嵌入式微控制器BC 由于 它帶有寬范圍的串行通信接口和片內(nèi)多達(dá) D字節(jié) 的 A4 多個(gè) 位定時(shí)器 CE4輸出和 個(gè)FC G 使它特別適用于該款智能燈光控制器的設(shè)計(jì) 該智 能燈光控制器通過(guò) 接口很容易組網(wǎng) 為實(shí)現(xiàn)智 能家居網(wǎng)絡(luò)化提供了方便 參考文獻(xiàn) H I周立功 A 4微控制器基礎(chǔ)與實(shí)戰(zhàn)H4J 北京航空航天大學(xué)出版社 H J8 K L3