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          一種基于RF4CE的LED照明調(diào)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

          作者: 時(shí)間:2014-04-22 來(lái)源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

          0 引言

          本文引用地址:http://www.ex-cimer.com/article/245797.htm

          以L(fǎng)ED 為代表的新一代綠色環(huán)保光源近年來(lái)逐步得到普及應(yīng)用,人們對(duì)LED 照明高效控制和功能多樣化、個(gè)性化的要求也不斷提高。如何能夠根據(jù)用戶(hù)需求營(yíng)造特定場(chǎng)景對(duì)應(yīng)的光環(huán)境,提高照明效率,減少能源浪費(fèi),是LED 智能控制系統(tǒng)研究的重要內(nèi)容。

          通信方式是LED 智能控制系統(tǒng)的重要組成部分。目前已有利用DALI、C-Bus、DMX512、以太網(wǎng)等有線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)以及、GPRS 等無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實(shí)現(xiàn)的傳統(tǒng)光源或LED 照明控制系統(tǒng),然而,基于上述通信方式的LED 控制系統(tǒng)在控制協(xié)議的開(kāi)放性、數(shù)據(jù)傳輸可靠性、安全性、設(shè)備硬件成本、運(yùn)營(yíng)成本等方面均存在一定程度的不足。

          是2009 年由 聯(lián)盟與 聯(lián)盟共同提出的面向家電領(lǐng)域的射頻遙控標(biāo)準(zhǔn),其目標(biāo)是最終取代目前廣泛使用的紅外遙控技術(shù)。 是基于IEEE802.15.4 物理層與MAC 層構(gòu)建的網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層協(xié)議,具有非視距傳輸、雙向通信、超低功耗、互操作性好、采用免費(fèi)ISM 頻段等優(yōu)點(diǎn),可作為家庭自動(dòng)化和娛樂(lè)應(yīng)用的重要無(wú)線(xiàn)通信平臺(tái)。

          針對(duì)現(xiàn)有LED 照明控制系統(tǒng)存在的不足,本項(xiàng)目依據(jù)RF4CE 射頻遙控標(biāo)準(zhǔn),設(shè)計(jì)了一套交互性好、可靠性高、經(jīng)濟(jì)實(shí)用的LED 智能照明系統(tǒng),可通過(guò)對(duì)家居及公共場(chǎng)所LED照明系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化調(diào)控,實(shí)現(xiàn)用戶(hù)期望的各種照明環(huán)境,并達(dá)到節(jié)能降耗的效果。

          1 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)

          LED 照明調(diào)控系統(tǒng)由遙控器和大功率LED 調(diào)光器組成,雙方通過(guò)內(nèi)置RF4CE 協(xié)議的CC2530 模塊實(shí)現(xiàn)無(wú)線(xiàn)連接,圖1 所示是LED 調(diào)控系統(tǒng)的設(shè)備結(jié)構(gòu)圖。用戶(hù)利用遙控器按鍵輸入控制指令,指令以符合RF4CE 協(xié)議的數(shù)據(jù)包形式發(fā)送到調(diào)光器,調(diào)光器根據(jù)指令要求,結(jié)合當(dāng)前工作狀態(tài),產(chǎn)生R、G、B 三組PWM 輸出,控制紅、綠、藍(lán)三種大功率LED 照明燈的功率,形成所需的光強(qiáng)或色溫效果。調(diào)光器中的EEPROM用于存儲(chǔ)特殊照明效果對(duì)應(yīng)的PWM 序列(即配方表)。

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          2 硬件電路

          圖2 所示為遙控器主控電路的硬件原理圖。該遙控器以STC89C52 為主控制器,外設(shè)包括8 個(gè)操作按鍵和1 個(gè)狀態(tài)指示燈。STC89C52 與CC2530 模塊采用串行連接。為節(jié)省電能,STC89C52 和CC2530 平時(shí)均處于休眠狀態(tài),8 個(gè)按鍵中的任何一個(gè)被按下時(shí),除了使P2 口中對(duì)應(yīng)口線(xiàn)表現(xiàn)為低電平,也通過(guò)對(duì)應(yīng)二極管的導(dǎo)通產(chǎn)生外部中斷,將單片機(jī)從休眠中喚醒,并立即發(fā)送按鍵對(duì)應(yīng)的鍵值。CC2530 則利用串口中斷喚醒,及時(shí)將主控單片機(jī)發(fā)出的鍵值無(wú)線(xiàn)發(fā)送給LED 調(diào)光器。

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          圖3 所示為CC2530 模塊的硬件原理圖。圖中的CC2530是TI 公司推出的無(wú)線(xiàn)SoC 芯片,片上集成有80C51 微處理器、IEEE 802.15.4 RF 收發(fā)器、大容量存儲(chǔ)器和豐富的接口部件,通過(guò)加載 和RF4CE 協(xié)議棧,可方便地實(shí)現(xiàn)基于兩種協(xié)議的典型應(yīng)用。CC2530 僅需少量外圍元件,其中,天線(xiàn)部分對(duì)無(wú)線(xiàn)通信性能的影響較大,故元件選擇和PCB 制版需嚴(yán)格遵守手冊(cè)中的注意事項(xiàng)。

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          圖4 所示為調(diào)光器主控電路的硬件原理圖。為產(chǎn)生獨(dú)立的3 路高頻PWM,采用了單時(shí)鐘周期的增強(qiáng)型51 內(nèi)核單片機(jī)STC12C5410AD,同樣晶振條件下的工作速度比普通51 單片機(jī)快8~12倍。STC12C5410AD與CC2530 模塊也采用串行連接。

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