1. 概述
智能家居以家為平臺，利用計算機技術、數(shù)字技術、網(wǎng)絡通信技術和綜合布線技術，將與家庭生活密切相關的防盜報警系統(tǒng)、家電控制系統(tǒng)、網(wǎng)絡信息服務系統(tǒng)等各子系統(tǒng)有機的結合在一起。
通過中央管理平臺，讓家居生活舒適、安全、便利、節(jié)能、健康、環(huán)保。類似名稱的還有數(shù)碼家居、數(shù)字字園、網(wǎng)絡家庭、家庭自動化、E-HOME等等。目前，智能家居可為用戶提供家居安全報警、可視對講、家電、照明調光、設備的室內外遙控、電話遠程控制、INTERNET遠程控制等多種功能。產品類型包括有線、無線或者有線和無線結合，無線方式具有無布線，移動，安裝方便、應用場合廣等優(yōu)點逐漸成為應用主流。
2. 方案設計
本文從軟、硬件兩方面介紹一款智能燈光控制方案，該方案分為手持RF遙控和燈光控制兩部分，可以通過手持設備實現(xiàn)家居燈光明暗的調節(jié)、全開全關、定時控制和軟啟功能。
2.1 燈光控制部分硬件組成框架
燈光控制部分硬件組成框圖如圖1所示，其中各部分接口電路如下：
圖1 無線燈光控制電路
圖2 非隔離電源電路圖
?、俜歉綦x電源電路為MCU和無線模塊提供工作電壓，如圖2所示，采用PI的LinkSwitch-TN，由于功率MOSFET和控制器集成在一個IC當中，設計過程可得到極大地簡化。電路路中所用元件數(shù)目很少，無需變壓器，即可以利用設計速成部分，使用標準元件完成常用輸出電壓和電流的設計。
?、跓o線模塊連接電路如圖3所示，PHY只需使用5個I/O口即可工作，同時采用SPI兼容的控制接口作為數(shù)據(jù)通訊接口，我們測試板也正是使用這種方式與PHY模塊進行連接的。各個接口功能如下：SCK：SPI串口時鐘輸入;SDI：SPI串口數(shù)據(jù)輸入;NSEL：SPI片選輸入(低電平有效);SDO：SPI串口數(shù)據(jù)輸出;NIRQ：中斷請求輸出(低電平有效);PHY模塊用作數(shù)據(jù)。該模塊具有體積小、功耗底等優(yōu)點，非常適合用于無線設備上。
圖3 無線模塊連接電路
③調光模塊電路如圖4所示，包括一個EMI濾波器、一個無源功率因數(shù)校正、鎮(zhèn)流器控制和燈諧振輸出級，輸出級采PWM輸出驅動信號，通過驅動變壓器驅動半橋MOS管，實現(xiàn)燈光的控制。
圖4 調光控制電路
2.2 手持RF遙控部分硬件組成框架
手持RF遙控部分硬件組成框架如圖5所示，具體電路接口如下
圖6 按鍵電路
①按鍵電路如圖6所示，
4*4輕觸按鍵作為用戶的輸入，用戶按鍵的輸入判斷是采用普通的I/O方式。具體每個按鍵定義為,可以根據(jù)開發(fā)著設計需要而定。
?、跓o線模塊連接電路與手持RF無線模塊的電路與燈光控制部分基本一樣，電路如圖3所示，都是使用SPI方式與無線模塊通信。
?、垭娫措娐啡鐖D7所示，手持遙控使用5V～9V干電池為系統(tǒng)供電。
圖7 電源電路
2.3 燈光控制軟件組成框
軟件流程如圖8所示，分為系統(tǒng)初始化、主循環(huán)流程與中斷服務程序，各功能說明分別如下：
?、費CU初始化函數(shù)：包括MCU定時器的設置、PWM設定、中斷設置和各個I/O口的輸入、輸出設置等等。
②IA4421初始化：對IA4421各個寄存器進行設定，包括頻率、發(fā)送速率、發(fā)送功率、頻偏等設置。
?、壑餮h(huán)程序：主要包括無線信號的檢測和工作電流電壓的檢測。
主循環(huán)程序是軟件的基本控制部分，為一個無限循環(huán)程序，通過這一系列的管理函數(shù)，不斷的檢測事件的發(fā)生并執(zhí)行相應的功能操作。包含許多子程序，諸如：Check if it’s time to execute events(定時器時間事件處理)、通信握手識別、地址識別、PWM輸出處理、電流電壓采樣處理、電源管理等等。
圖8 軟件流程圖
2.3 手持RF遙控軟件組成框架
軟件流程圖如圖9所示，軟件系統(tǒng)包括：MCU初始化、變量初始化、IA4421初始化、主程序的循環(huán)檢測。
主循環(huán)程序包括用戶按鍵輸入檢測、無線數(shù)據(jù)發(fā)送、無線信號的接收和反饋數(shù)據(jù)的處理，正確發(fā)送用戶輸入的信息以及把燈光控制狀態(tài)及時反饋回手持設備，讓用戶一目了然。
圖9 RF遙控軟件流程圖
3. 小結
本文介紹的智能化燈光控制方案，可以通用到任一智能家居設計方案中，方便的應用于各種智能家居系統(tǒng)上。
(審核編輯: 智匯李)
分享
