揭秘智能藍(lán)牙照明系統(tǒng)電路設(shè)計(jì) —電路圖天天讀（57）

　　照明系統(tǒng)隸屬于智能家居中的一個(gè)子系統(tǒng)，也可以單獨(dú)使用。照明系統(tǒng)能控制不同生活區(qū)域不同場(chǎng)合的各種照明效果輕松解決家居節(jié)能問(wèn)題、提高生活品質(zhì)。生活中常常遇到這樣的問(wèn)題，當(dāng)在客廳中看電視或讀書(shū)時(shí)并不需要太強(qiáng)烈的照明光線不得不關(guān)掉客廳大燈開(kāi)啟光線相對(duì)較暗用于滿足看電視或讀書(shū)需要的其他燈具。為了滿足不同場(chǎng)合的照明要求，需要安裝多種燈具，這給燈具控制帶來(lái)極大的不方便。

　　照明系統(tǒng)控制方式的解決方案分為有線方式和無(wú)線方式。有線方式包括電力線載波的X-10 和CEBUS、電話線方式的HomePNA、以太網(wǎng)方式IEEE802.3 以及專用總線方式的LONWORKS 和IEEE1394 等等。其中用電力線作為網(wǎng)絡(luò)信息的傳輸介質(zhì)的優(yōu)點(diǎn)是：不需要另外布設(shè)電纜，降低施工難度；缺點(diǎn)是傳輸速率只有300Kbps，難以滿足視頻和音頻信號(hào)的傳輸，保密性差，接入設(shè)備昂貴等。無(wú)線方式包括紅外線方式的IrDA、無(wú)線局域網(wǎng)方式的IEEE802.11 系列、家庭射頻技術(shù)的HomeRF、藍(lán)牙的IEEE802.15.1、ZigBee 的IEEE802.15.4 等等。無(wú)線方式解決了布線的難題，同時(shí)也能滿足視頻和音頻信號(hào)的傳輸。本文以2.4G 射頻技術(shù)為基礎(chǔ)介紹一種智能家居照明系統(tǒng)。

　　本方案采用STC12C5A08AD 作為MCU控制器，STC12C5A08AD 是新一代單片機(jī)，采用第6 代保密技術(shù)，程序燒寫后無(wú)法解密，增強(qiáng)了保密功能。速度比普通的8051單片機(jī)快8~12 倍，內(nèi)建4 個(gè)16 位定時(shí)器，功耗比較低。MCU 的控制信號(hào)通過(guò)光耦控制可控硅來(lái)控制燈具的明亮程度，在強(qiáng)電控制接口加有電流檢測(cè)回路，檢測(cè)強(qiáng)電電流的大小，用作檢測(cè)反饋。通訊方式采用2.4G 無(wú)線通信模塊，無(wú)需布線，降低成本，控制方式靈活，遙控范圍廣，通訊速度快。本方案一共可以控制12 路燈具，適用于家庭照明控制。

　　2.4G 藍(lán)牙模塊電路設(shè)計(jì)

　　目前用于2.4GHz 通訊的通用芯片常見(jiàn)的有nRF2401無(wú)線芯片模組，RFW102 無(wú)線芯片模組等。根據(jù)設(shè)計(jì)需求及成本考慮，本設(shè)計(jì)中采用nRF2401進(jìn)行無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸。nRF2401 是一個(gè)單片無(wú)線收發(fā)一體芯片，工作在2.4GHz ISM 頻段，完全集成功率合成器、功率放大器、晶體振蕩器和調(diào)整電路。采用QFN24 5×5 毫米封裝，應(yīng)用電路使用外圍元件少；采用FSK 調(diào)制方式，125 個(gè)頻道，能滿足多頻及跳頻需要；傳輸速率高達(dá)1Mbps，具有高數(shù)據(jù)吞吐量；功耗低，電源電壓1.9V~3.6V 滿足低功耗設(shè)計(jì)需要；芯片內(nèi)部設(shè)有專門穩(wěn)壓電路，使用各種電源包括DC/DC 開(kāi)關(guān)電源均有較好的通信效果。

　　圖2 2.4G 通訊電路

　　智能照明控制電路設(shè)計(jì)

　　常用的調(diào)光方法有：脈沖寬度調(diào)制（PWM）調(diào)光法、改變半橋逆變器供電電壓調(diào)光法、脈沖調(diào)頻調(diào)光法、脈沖調(diào)相調(diào)光法和可控硅相控調(diào)光法。可控相控調(diào)光法具有體積小、價(jià)格合理和調(diào)光功率范圍寬等優(yōu)點(diǎn)，本系統(tǒng)最終采用可控硅相控調(diào)光來(lái)調(diào)節(jié)燈具的明亮程度。

　　應(yīng)用可控硅相控原理，通過(guò)控制可控硅的導(dǎo)通角，將電網(wǎng)輸入的正弦波電壓斬掉一部分，以降低輸出電壓的平均值，達(dá)到控制燈具供電電壓，從而實(shí)現(xiàn)調(diào)光?？煽毓柘嗫卣{(diào)光對(duì)照明系統(tǒng)的電壓調(diào)節(jié)速度快，調(diào)光精度高，調(diào)光參數(shù)可以分時(shí)段實(shí)時(shí)調(diào)整。由于調(diào)光電路主要是電子元件組成，相對(duì)來(lái)說(shuō)體積小、設(shè)備質(zhì)量輕、成本低?？煽毓柘嗫卣{(diào)光電路如圖3 所示。單片機(jī)的控制信號(hào)經(jīng)74HC04反相后送到光耦MOC3023，光電隔離后輸入到可控硅T16C6F 的控制極，控制可控硅的導(dǎo)通角，實(shí)現(xiàn)調(diào)光。

　　圖3 可控硅相控調(diào)光電路

電子發(fā)燒友網(wǎng)技術(shù)編輯點(diǎn)評(píng)分析：

　　基于單片機(jī)控制的照明系統(tǒng)，具有成本低、開(kāi)發(fā)時(shí)間短、安裝維護(hù)方便、容易滿足客戶不同需求等優(yōu)點(diǎn)，市場(chǎng)前景廣闊。目前我國(guó)的消費(fèi)水平并不高，對(duì)于系統(tǒng)龐大的高檔需求并不大，而照明系統(tǒng)的低成本，在家居市場(chǎng)上應(yīng)用越來(lái)越廣泛。本文介紹的基于單片機(jī)控制的照明系統(tǒng)具有一定的市場(chǎng)推廣價(jià)值。
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