2022年G无线控制智能家居照明系统的研究与设计方案.docx

精品学习资源基于 2.4G 无线把握智能家居照明系统的争论与设计2021 年 4 月 19 日 来源 : 大比特半导体器件网随着科技的进展，越来越多的自动化、智能化的产品进入到人们的生活，智能家 居 正 逐 渐 取代 传 统 家 居 ， 成 为 一 种 行业 发 展 潮 流 ； 智 能 家 居 照 明 系 统 作 为 智能家 居 系 统 的 一个 重 要 子 系 统， 具 有 高 效节 能 、 管 理 简洁 、 控 制 多 样 、 成 本 较 低和容 易 进 入 市 场的 优 势 ； 本 文对 面 向 智 能家 居 的 智 能 照明 系 统 进 行 研 究 和 开 发 ， 完成了一种单片机把握的、低成本的智能家居照明系统；1. 概述智能家居照明系统隶属于智能家居中的一个子系统，也可以单独使用；智能家居 照 明 系 统 能 控 制 不 同 生 活 区 域 不 同 场 合 的 各 种 照 明 效 果 轻 松 解 决 家 居 节 能 问题 、 提 高 生 活品 质 ； 生 活 中常 常 遇 到 这样 的 问 题 ， 当在 客 厅 中 看 电 视 或 读 书 时并不 需 要 太 强 烈的 照 明 光 线 不得 不 关 掉 客厅 大 灯 开 启 光线 相 对 较 暗 用 于 满 足 看 电视或 读 书 需 要 的其 他 灯 具 ； 为了 满 足 不 同场 合 的 照 明 要求 ， 需 要 安 装 多 种 灯 具 ， 这给 灯 具 控 制 带来 极 大 的 不 便利 ， 智 能 照明 系 统 能 轻 松解 决 这 个 问 题 ； 只 要 按 下手中的遥控器就能换转场景灯光照明；智能家居照明系统把握方式的解决方案分为有线方式和无线方式；有线方式包括 电 力 线 载 波 的 X-10 和 CEBUS 、 电 话 线 方 式 的 HomePNA 、 以 太 网 方 式IEEE802.3 以及专用总线方式的 LONWORKS 和 IEEE1394 等等；其中用电力线作为 网 络 信 息 的传 输 介 质 的 优点 是 ： 不 需要 另 外 布 设 电缆 ， 降 低 施 工 难 度 ； 缺 点是传输速率只有 300Kbps,难以中意视频和音频信号的传输，保密性差，接入设备昂贵等；无线方式包括红外线方式的IrDA 、无线局域网方式的IEEE802.11系列、家庭射频技术的HomeRF、蓝牙的IEEE802.15.1、 ZigBee的 IEEE802.15.4等等；无 线 方 式 解 决 了 布 线的 难 题 ， 同 时 也 能 满 足 视 频 和 音 频 信 号 的 传 输 ； 本 文 以2.4G射频技术为基础介绍一种智能家居照明系统；2. 系统方案系 统 方 案 框 图 如 图 1 所 示 ； 本 方 案采 用 STC12C5A08AD 作 为 MCU 把握 器 ， STC12C5A08AD 是 宏晶 科 技 公 司 最 新 一 代 单 片机 ， 采 用 第 6 代 保 密 技 术 ， 程序 烧写 后 无 法 解 密 ， 增 强 了 保 密 功 能 ； 速 度 比 普 通 的 8051 单 片 机 快 812 倍 ， 内 建 4 个 16 位定时器，功耗比较低； MCU 的把握信号通过光耦把握可控硅来把握灯具的欢迎下载精品学习资源明 亮 程 度 ， 在强 电 控 制 接 口加 有 电 流 检测 回 路 ， 检 测强 电 电 流 的 大 小 ， 用 作 检测反馈；通讯方式接受2.4G无线通信模块，无需布线，降低成本，把握方式灵敏，遥 控范 围 广 ， 通 讯 速 度 快 ； 本 方 案 一 共 可 以 把握 12路 灯 具 ， 适 用 于 家 庭 照 明 把握；图 1系统方案框图3. 2.4G模块目前用于2.4GHz通讯的通用芯片常见的有挪威Nordic公司的 nRF2401 无线芯片模组，以色列RFWave公司的RFW102无线芯片模组等5.依据设计需求及 成本考虑，本设计中接受Nordic公司的nRF2401 进行无线数据传输；nRF2401是 一 个 单 片 无 线 收 发 一 体芯 片 ， 工 作 在 2.4GHzISM频 段， 完 全 集成功率合成器、功率放大器、晶体振荡器和调整电路；接受QFN24 5×5 毫M 封装，应用电路使用外围元件少 见图 2 ；接受FSK调制方式，125个频道，能满 足 多频及 跳频需 要；传输 速率高 达 1Mbps,具有高 数据吞 吐量； 功耗低， 电源电 压1.9V3.6V中意低功耗设计需要；芯片内部设有特地稳压电路，使用各种电源包括 DC/DC开关电源均有较好的通信成效；欢迎下载精品学习资源图 2 2.4G通讯电路4. 照明把握常用的调光方法有：脉冲宽度调制 PWM 调光法、转变半桥逆变器供电电压调光 法 、 脉 冲 调频 调 光 法 、 脉冲 调 相 调 光法 和 可 控 硅 相控 调 光 法 ； 可 控 相 控 调 光法具 有 体 积 小 、 价 格 合 理 和 调光 功 率 范 围宽 等 优 点 ， 本系 统 最 终 采 用 可 控 硅 相 控调光来调剂灯具的光明程度；应用可控硅相控原理，通过把握可控硅的导通角，将电网输入的正弦波电压斩掉 一 部 分 ， 以降 低 输 出 电 压的 平 均 值 ， 达 到 控 制 灯 具供 电 电 压 ， 从 而 实 现 调 光；可 控 硅 相 控 调光 对 照 明 系 统的 电 压 调 节速 度 快 ， 调 光精 度 高 ， 调 光 参 数 可 以 分时段 实 时 调 整 ； 由 于 调 光 电 路 主 要 是 电 子 元 件 组 成 ， 相 对 来 说 体 积 小 、 设 备 质 量轻、成本低；欢迎下载精品学习资源可 控 硅相 控调 光 电 路如图 3所 示； 单 片 机的 把握 信 号经 74HC04 反 相 后送 到 光耦 MOC3023, 光电隔离后输入到可控硅T16C6F的把握极，把握可控硅的导通角，实现调光；图 3可控硅相控调光电路5. 终止语基于单片机把握的智能家居照明系统，具有成本低、开发时间短、安装爱护方便 、 容 易 满 足 客 户 不 同 需 求 等 优 点 ， 市 场 前 景 广 阔 ； 目 前 我 国 的 消 费 水 平 并 不高 ， 对 于 系 统庞 大 的 高 档 智能 家 居 需 求并 不 大 ， 而 智能 家 居 照 明 系 统 的 低 成 本， 在 家 居 市 场 上应 用 越 来 越 广泛 ； 本 文 介绍 的 基 于 单 片机 控 制 的 智 能 家 居 照 明 系统具有确定的市场推广价值；欢迎下载