電氣自動(dòng)化智能電網(wǎng)專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文

1、電氣自動(dòng)化智能電網(wǎng)專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文題目名稱：智能家居客廳調(diào)光燈設(shè)計(jì)與實(shí)踐第一章緒論.1 智能家居系統(tǒng)的概念介紹智能家居是人們的一種居住環(huán)境，其以住宅為平臺(tái)安裝有智能家居系 統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)家庭生活更加安全，節(jié)能，智能，便利和舒適。以住宅為平臺(tái)， 利用綜合布線技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、智能家居 -系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案安全防范技術(shù)、 自動(dòng)控制技術(shù)、音視頻技術(shù)將家居生活有關(guān)的設(shè)施集成，構(gòu)建高效的住宅 設(shè)施與家庭日程事務(wù)的管理系統(tǒng)，提升家居安全性、便利性、舒適性、藝 術(shù)性，并實(shí)現(xiàn)環(huán)保節(jié)能的居住環(huán)境。又稱智能住宅，在國(guó)外常用 SmartHome 表示.1.2 智能家居系統(tǒng)的便利性智能家居最基本的目標(biāo)是為人們提供一個(gè)舒適、安全

2、、方便和高效的 生活環(huán)境。對(duì)智能家居產(chǎn)品來(lái)說(shuō)，最重要的是以實(shí)用為核心，摒棄掉那些 華而不實(shí)，只能充作擺設(shè)的功能，產(chǎn)品以實(shí)用性、易用性和人性化為主。我們認(rèn)為在設(shè)計(jì)智能家居系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)根據(jù)用戶對(duì)智能家居功能的需求，整合以下最實(shí)用最基本的家居控制功能：包括智能家電控制、智能燈光控制、電動(dòng)窗簾控制、防盜報(bào)警、門禁對(duì)講、煤氣泄露等，同時(shí)還可以拓展 諸如三表抄送、視頻點(diǎn)播等服務(wù)增值功能。對(duì)很多個(gè)性化智能家居的控制方式很豐富多樣，比如：本地控制、遙控控制、集中 控制、手機(jī)遠(yuǎn)程控制、感應(yīng)控制、網(wǎng)絡(luò)控制、定時(shí)控制等等，其本意是讓 人們擺脫繁瑣的事務(wù)，提高效率，如果操作過(guò)程和程序設(shè)置過(guò)于繁瑣，容 易讓用戶產(chǎn)生排斥心

3、理。所以在對(duì)智能家居的設(shè)計(jì)時(shí)一定要充分考慮到用 戶體驗(yàn)，注重操作的便利化和直觀性， 最好能采用圖形圖像化的控制界面， 讓操作所見(jiàn)即所得。.1.3 智能家居的意義智能家居本身是一個(gè)涵蓋面很廣泛的概念，我所研究的課題具體集中 在智能家居中智能照明這部分。其它部分比如網(wǎng)絡(luò)接入、家電控制的工作由 于知識(shí)面原因暫不涉與。照明總線雖然只是智能家居的子系統(tǒng)，但在節(jié)約用電中 卻占據(jù)著重要地位，相較于其它價(jià)格昂貴的智能家電產(chǎn)品，智能照明系統(tǒng)符合我 國(guó)國(guó)情，并且有著更容易進(jìn)入市場(chǎng)的價(jià)格優(yōu)勢(shì)和節(jié)約用電的推廣意義。與傳統(tǒng)的照明系統(tǒng)相比，智能照明系統(tǒng)還具有操作安全（一般采用 24V 低壓而非 220V 高壓）、安裝簡(jiǎn)單

4、、 維護(hù)方便、 功能豐富 （可實(shí)現(xiàn)燈光的任 意組合）、可擴(kuò)展性好（使用軟件設(shè)置） 、便于系統(tǒng)集成（配有通訊單元） 等優(yōu)點(diǎn)。 DALI 支持單個(gè)熒光燈的調(diào)光控制和自設(shè)定場(chǎng)景的調(diào)光控制、對(duì) 每種調(diào)光控制都提供了自動(dòng)和手動(dòng)兩種調(diào)光方式，操作簡(jiǎn)單，應(yīng)用廣泛。第二章智能家居系統(tǒng)設(shè)計(jì)內(nèi)容2.1QS-IHomE-II 系統(tǒng)介紹QS-iHome-II 智能電子產(chǎn)品系統(tǒng)為一套標(biāo)準(zhǔn)兩室兩廳智能家居電子 產(chǎn)品實(shí)施項(xiàng)目的配置，包含了七大家庭控制中心（門庭控制中心、客廳控 制中心、廚房餐廳控制中心、衛(wèi)生間過(guò)道控制中心、主臥室控制中心、次 臥室控制中心、陽(yáng)臺(tái)控制中心） ；以與一套智能家居管理軟件。七大家庭 控制中心通過(guò)以

5、太網(wǎng)與家庭信息互聯(lián)處理中心聯(lián)系，達(dá)到家庭安全防護(hù)系 統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)系統(tǒng)和家庭自動(dòng)化系統(tǒng)組成的家庭綜合服務(wù)與管理集成系統(tǒng) 的目的，從而實(shí)現(xiàn)全面的安全防護(hù)、便利的通訊網(wǎng)絡(luò)以與舒適的居住環(huán)境的家庭住宅。網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D如下圖所示。客廳系統(tǒng)控制客廳控制中心包含智能家居控制器、 RS485 擴(kuò)展模塊、觸摸屏、帶云 臺(tái)的高清網(wǎng)絡(luò)攝像頭、 多功能面板、智能調(diào)光開(kāi)關(guān)、 智能光強(qiáng)與溫濕度計(jì)、 智能插座、空調(diào)、電視機(jī)、紅外多功能轉(zhuǎn)發(fā)器、煙火災(zāi)探測(cè)器與紅外探測(cè) 器。觸摸屏通過(guò) 485 與智能家居控制器通訊，可實(shí)現(xiàn)遙控、遙信、遙調(diào)與 情景模式的設(shè)定； 智能調(diào)光開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)白熾燈的亮度、 也可通過(guò) 485 總線與 智能家居控制器通

6、訊， 通過(guò)情景模式智能調(diào)節(jié)白熾燈的亮度； 高清攝像頭、 煙火災(zāi)探測(cè)器、紅外探測(cè)器配合組成安防系統(tǒng)；智能光強(qiáng)與溫濕度計(jì)顯示 采集客廳溫濕度與光照度， 并通過(guò) 485 總線傳遞給智能家居控制器； 智能 插座控制和采集電視機(jī)、空調(diào)的電源和電量信息，可合理分配用電負(fù)荷； 智能紅外多功能轉(zhuǎn)發(fā)器可學(xué)習(xí)、存貯、接收和轉(zhuǎn)發(fā)電視機(jī)、空調(diào)的遙控器 紅外信號(hào)?？蛷d控制系統(tǒng)示意圖：各智能產(chǎn)品介紹1) HomE-STm32 智能家居控制器2) HomE-RS485RS485 擴(kuò)展模塊3) HomE-ADcADc 轉(zhuǎn)換模塊4) HomE-SockET 智能插座模塊5) HomE-LIGHT 多功能面板6) HomE-mE

7、TER智能電度表7) HomE-AcDImmER 交流調(diào)光燈8) HomE-INFRARED 紅外轉(zhuǎn)發(fā)器9) HomE-moT窗簾窗戶模塊（ 10 ） HomE-TEmP光強(qiáng)溫濕度計(jì)（ 11 ） HomE-INFR熱釋電模塊第三章 Pwm 調(diào)光系統(tǒng)的選擇與應(yīng)用3.1Pwm 調(diào)光背景簡(jiǎn)介隨著 LED 背光的節(jié)能、 環(huán)保、 高性能等優(yōu)勢(shì)的凸顯， LcD 屏的背光逐 漸從 ccFL 向 LED 切換，目前公司的液晶屏也逐漸從 ccFL 背光得型號(hào)向 LED 背光的型號(hào)切換。兩種背光的模式最大的不同在于驅(qū)動(dòng)方式， ccFL 背光的屏的背光驅(qū)動(dòng)需要逆變器提供高壓， 而 LED 背光的驅(qū)動(dòng)方式相對(duì)簡(jiǎn) 單，

8、只需要恒定的低壓直流電源即可。但是無(wú)論是逆變器也好，還是 LED 背光驅(qū)動(dòng)電路也好，都會(huì)用到一種 Pwm 調(diào)光技術(shù)，對(duì)背光的亮度大小進(jìn) 行調(diào)節(jié)。這里匯總學(xué)習(xí)一下 Pwm 調(diào)節(jié)的原理。脈寬調(diào)制是利用微處理器 的數(shù)字輸出來(lái)對(duì)模擬電路進(jìn)行控制的一種非常有效的技術(shù)，廣泛應(yīng)用在從測(cè)量、通信到功率控制與變換與 LED 照明等許多領(lǐng)域中。通過(guò)以數(shù)字方式控制模擬電路，可以大幅度降低系統(tǒng)的成本和功耗。 此外，許多微控制器和 DSP 已經(jīng)在芯片上包含了 Pwm 控制器， 這使數(shù)字 控制的實(shí)現(xiàn)變得更加容易了。簡(jiǎn)而言之， Pwm 是一種對(duì)模擬信號(hào)電平進(jìn)行數(shù)字編碼的方法。通過(guò) 高分辨率計(jì)數(shù)器的使用，方波的占空比被調(diào)制用

9、來(lái)對(duì)一個(gè)具體模擬信號(hào)的 電平進(jìn)行編碼。 Pwm 信號(hào)仍然是數(shù)字的，因?yàn)樵诮o定的任何時(shí)刻，滿幅 值的直流供電要么完全有，要么完全無(wú)。電壓或電流源是以一種通或斷的 重復(fù)脈沖序列被加到模擬負(fù)載上去的。通的時(shí)候即是直流供電被加到負(fù)載 上的時(shí)候，斷的時(shí)候即是供電被斷開(kāi)的時(shí)候。只要帶寬足夠，任何模擬值 都可以使用 Pwm 進(jìn)行編碼。調(diào)光比概念.占空比，是英文“Pulsewidthmodulation ”的縮寫，簡(jiǎn)稱脈寬調(diào)制， 是利用微處處理的數(shù)字輸出來(lái)對(duì)模擬技術(shù)進(jìn)行控制的一種非常有效的技 術(shù)，廣泛應(yīng)用在從測(cè)量、通信到功率控制與變換的許多領(lǐng)域中（ 2）單片機(jī)中的 Pwm 指的是此單片機(jī)有部分 I/o 口具有

10、輸出 Pwm信號(hào)的功能比如說(shuō)部分單片機(jī)的 I/o 口可以輸出時(shí)鐘信號(hào)，時(shí)鐘信號(hào)的脈寬和占 空皮可調(diào)，可以根據(jù)實(shí)際需要調(diào)整寄存器位來(lái)設(shè)定。（ 3）基本思想就是利用單片機(jī)具有的 Pwm 端口，在不改變 Pwm 方 波周期的前提下，通過(guò)軟件的方法調(diào)整單片機(jī)的 Pwm 控制寄存器來(lái)調(diào)整 Pwm 的占空比，從而控制充電電流。以此來(lái)調(diào)整亮度（4 ）Pwm 調(diào)光：脈寬調(diào)制是利用微處理器的數(shù)字輸出來(lái)對(duì)模擬電路 進(jìn)行控制的一種非常有效的技術(shù)，廣泛應(yīng)用在從測(cè)量、通信到功率控制與 變換與 LED 照明等許多領(lǐng)域中。 通過(guò)以數(shù)字方式控制模擬電路， 可以大幅 度降低系統(tǒng)的成本和功耗Pwm 調(diào)光原理圖調(diào)光信號(hào)數(shù)字 / 模

11、擬轉(zhuǎn)換電路從微控制器輸出的調(diào)光值，需要先轉(zhuǎn)換為以 5V 為基準(zhǔn)電壓的， 256 等級(jí)的電壓信號(hào)， 才能用于對(duì)燈具的調(diào)光操作， 使用 D/A 轉(zhuǎn)換器解決這個(gè) 問(wèn)題。 D/A 轉(zhuǎn)換器可以直接和微控制器的 I/o 輸出端口連接，它把從微控 制器來(lái)的數(shù)字量 B 轉(zhuǎn)換為某一基準(zhǔn)的模擬量， 以實(shí)現(xiàn)對(duì)被控器件的操作。 D/A 轉(zhuǎn) 換器的輸出模擬量能隨輸入數(shù)字量正比變換，輸出模擬量 Vout 能直接反映數(shù)字 量 B 的大小，滿足式（ 5-10 ）關(guān)系：式（5-11 ）中，VR為常量，由參考電壓 VREF決定；B為數(shù)字量， 常為一個(gè)二進(jìn)制數(shù)。數(shù)字量B的位數(shù)通常為8位和12位等，由具體D/A轉(zhuǎn)換芯 片型號(hào)決定。B

12、為n位時(shí)的通式為5-11，其中bn-1為B的最高位，bO為它的最 低位。D/A 轉(zhuǎn)換器的原理為按權(quán)展開(kāi)，然后相加。它把輸入數(shù)字量中每位都 按其權(quán)值分別轉(zhuǎn)換為模擬量，并通過(guò)運(yùn)算放大器求和相加，其內(nèi)部具有“求 和網(wǎng)絡(luò)”以實(shí)現(xiàn)按權(quán)值分別進(jìn)行 D/A 轉(zhuǎn)換。脈沖比較輸出電路的分析Pwm 脈沖比較輸出電路的作用是將以不同電壓幅值表示的調(diào)光信號(hào) 轉(zhuǎn)換為幅值相同但是持續(xù)時(shí)間和占空比不同的脈沖信號(hào)，這種脈沖信號(hào)可直 接用于鹵素?zé)粽{(diào)光，也可以通過(guò)電子鎮(zhèn)流器對(duì)熒光燈進(jìn)行調(diào)光。 系統(tǒng)使用了 Pwm 比較輸出芯片 SG3524 ， SG3524 是一種通用型 Pwm 控制芯片，用于電 機(jī)控制與開(kāi)關(guān)電源。 SG3524

13、 的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖 5.9 示，包括電壓基準(zhǔn)源 VREF,誤差放大器EA，可外設(shè)頻率的振蕩器 oSc，脈沖調(diào)制比較器c, 觸發(fā)器，兩個(gè)輸出晶體管 VA和AB、，限流比較器cL和輸出關(guān)斷電路等。 它采用16引腳標(biāo)準(zhǔn)DIP封裝。輸入電壓VIN為8-40V，電流小于10mA。 在電容cT上產(chǎn)生的鋸齒波信號(hào)與誤差放大器輸出的誤差信號(hào)經(jīng)過(guò)Pwm比較器比較，產(chǎn)生脈寬調(diào)制信號(hào)。 SG3524 有兩種輸出方式： 一種是單端 Pwm 輸出方式，VA和AB并聯(lián)，輸出頻率與振蕩器頻率相同，占空比變化范圍為0% 90% ；另一種是推挽輸出方式，VA和AB輪流導(dǎo)通，輸出脈沖頻 率為 u/2 ，占空比變化范圍為 0%-45

14、% 。圖 1.4 中 D/A 轉(zhuǎn)換后幅值隨調(diào)光值變化的電壓信號(hào)被加在圖 1.5 中誤 差比較器的 IN+ 端。圖 1.5 中運(yùn)算比較器 Lm324 的 3 端與鹵素?zé)艉碗娮?串聯(lián)，可以檢測(cè)流過(guò)鹵素?zé)舻碾娏鳎?l.67A ），因此在 Lm324 的 1 端輸出 5V 的電壓信號(hào)， 加載在圖 1.5 中 IN- 端。誤差比較器對(duì)這兩個(gè)電平值進(jìn)行 比較，通過(guò)振蕩器和邏輯電路在圖 1.5 的 12 和 13 腳輸出 Pwm 調(diào)光脈沖。 經(jīng)過(guò)驅(qū)動(dòng)電路對(duì)鹵素?zé)艋蛘呓?jīng)鎮(zhèn)流器對(duì)熒光燈進(jìn)行調(diào)光。SG3524的振蕩器頻率由6腳外接定時(shí)電阻RT和7腳外接定時(shí)cT電 容決定。滿足式（ 5-13 ）：F=1.20/（R

15、T*cT ）式（5-13 ）圖 1.4SG3524 的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖圖 1.5Pwm 比較輸出電路第四章調(diào)光燈硬件模塊4.1 調(diào)光原理構(gòu)造調(diào)光燈電源部分構(gòu)造電源部分使用交流 220V 供電，其作為調(diào)光燈調(diào)光供電輸出，同時(shí)經(jīng)過(guò)變壓、整流、穩(wěn)壓、濾波后給數(shù)字邏輯電路供電：1）交流 220V 經(jīng)過(guò)兵字變壓器 T2-02 變壓得到交流 9V ；2）使用整流橋 DB207 進(jìn)行整流3）經(jīng)穩(wěn)壓芯片 Lm2576-5V 穩(wěn)壓，并經(jīng)電容濾波得到直流 +5V4 ）經(jīng)穩(wěn)壓芯片 AmS1117-3.3V 穩(wěn)壓，并經(jīng)電容濾波得到直流 +3.3V5）使用 Lc 濾波，實(shí)現(xiàn) STm32 芯片數(shù)字供電和模擬供電的隔離電源圖：微

16、處理器使用的是 STm32F103VE 芯片，其作為交流調(diào)光燈調(diào)光控制 中心，主要是對(duì)脈沖編碼電位器的輸入識(shí)別，調(diào)整 Pwm 占空比輸出，同 時(shí)經(jīng)過(guò) RS485 與其他設(shè)備進(jìn)行通信。 STm32F103VE 有以下特點(diǎn)：（ 1 ）基于 ARmcortex-m3 內(nèi)核；（ 2）最高工作頻率 72mHz（ 3）片上集成 512kB 的 FLASH 存儲(chǔ)器低功耗，12通道DmA控制器，2個(gè)12位的us級(jí)的A/D轉(zhuǎn)換器，2 通道 12 位 D/A 轉(zhuǎn)換器，高達(dá) 80 個(gè)的快速 I/o 端口，多達(dá) 11 個(gè)定時(shí)器， 多達(dá) 13 個(gè)通信接口；控制輸出部分Pwm 控制輸出部分， 其又可分 +15V 穩(wěn)壓和

17、Pwm 調(diào)節(jié)兩部分； +15V 由交流 220V 半波整流后，經(jīng)電阻限流，使用 1N4744 穩(wěn)壓得到；從 STm32 核心芯片發(fā)來(lái)的 Pwm 波，通過(guò)光耦 TLP250 進(jìn)行隔離，控制 moSFET 管 IRF840 的通斷， DB207 整流橋保證了 IRF840 的 2 腳電壓高于 3 腳。脈沖編碼電位器， 作波形如上所示；通過(guò) PA1 腳下降沿中斷， 稍作延 時(shí)，判斷 PA2 腳的高低電平， 即可識(shí)別脈沖編碼電位器是順時(shí)針旋轉(zhuǎn)還是 逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)；第五章調(diào)光軟件設(shè)計(jì)應(yīng)用5.1STm32 處理器應(yīng)用處理器簡(jiǎn)單介紹STm32 系列基于專為要求高性能、 低成本、 低功耗的嵌入式應(yīng)用專門 設(shè)計(jì)的

18、ARmcortex-m3 內(nèi)核。 按性能分成兩個(gè)不同的系列： STm32F103 “增強(qiáng)型”系列和 STm32F101 “基本型”系列。增強(qiáng)型系列時(shí)鐘頻率達(dá) 到 72mHz ，是同類產(chǎn)品中性能最高的產(chǎn)品；基本型時(shí)鐘頻率為 36mHz ， 以 16 位產(chǎn)品的價(jià)格得到比 16 位產(chǎn)品大幅提升的性能，是 16 位產(chǎn)品用戶 的最佳選擇。 兩個(gè)系列都內(nèi)置 32k 到 512k 的閃存， 不同的是 SRAm 的最 大容量和外設(shè)接口的組合。 時(shí)鐘頻率 72mHz 時(shí)，從閃存執(zhí)行代碼， STm32 功耗 36mA ，是 32 位市場(chǎng)上功耗最低的產(chǎn)品，相當(dāng)于 0.5mA/mHzSTm32F103xx 增強(qiáng)型系列

19、使用高性能的 ARm/cortex-m3/32 位的 RISc 內(nèi)核，工作頻率為 72mHz ，內(nèi)置高速存儲(chǔ)器，豐富的增強(qiáng) I/o 端口和聯(lián)接到兩條APB總線的外設(shè)。所有型號(hào)的器件都包含 2個(gè)12位的ADc、3 個(gè)通用 16 位定時(shí)器和一個(gè) Pwm 定時(shí)器，還包含標(biāo)準(zhǔn)和先進(jìn)的通信接口： 多達(dá) 2 個(gè) I2c 和 SPI、 3 個(gè) USART 、一個(gè) USB 和一個(gè) cAN 。STm32F103xx 增強(qiáng)型系列工作于-40 C至+105 C的溫度范圍，供電 電壓 2.0V 至 3.6V ，一系列的省電模式保證低功耗應(yīng)用的要求。完整的 STm32F103xx 增強(qiáng)型系列產(chǎn)品包括從 36 腳至 10

20、0 腳的五種不同封裝形式；根據(jù)不同的封裝形式，器件中的外設(shè)配置不盡相同。下面 給出了該系列產(chǎn)品中所有外設(shè)的基本介紹。這些豐富的外設(shè)配置，使得 STm32F103xx 增強(qiáng)型微控制器適合于多種應(yīng)用場(chǎng)合開(kāi)發(fā)板的參數(shù)設(shè)置STm32 開(kāi)發(fā)板核心芯片由下圖 1.9 展示圖 1.9 芯片引腳圖白熾燈驅(qū)動(dòng)電路如圖 1.9 示 ,使用了兩種驅(qū)動(dòng)方式 ,一種是采用 PNP 型 復(fù)合晶體管 2SB950 驅(qū)動(dòng),另一種是采用 moSFET 開(kāi)關(guān)復(fù)合管 m 功 INo6 驅(qū)動(dòng)。mLDIN06是一款內(nèi)夾斷限流、N溝道邏輯功率moSFET管,SB950 是一款 PNP 復(fù)合達(dá)林頓管 ,主要用于功率放大和開(kāi)關(guān)電路。圖 1.

21、9Pwm 比較輸出電路圖 1.10 白熾燈調(diào)光驅(qū)動(dòng)電路圖1.9中SG3524的12和13腳輸出的Pwm 脈沖與圖1.10中SwDIP 一2撥盤開(kāi)關(guān)連接 ,該撥盤開(kāi)關(guān)的 1、2 腳分別對(duì)應(yīng)了兩路鹵素?zé)粽{(diào)光電路。 一路接入 2SB9520, 從 2SB952o 的 3 腳輸出和 Pwm 脈沖對(duì)應(yīng)的高頻開(kāi)關(guān) 信號(hào),通過(guò)電感電容濾波對(duì)鹵素?zé)粽{(diào)光;另一路通過(guò) moSFET 開(kāi)關(guān)復(fù)合管mLDIN06 輸出高頻開(kāi)關(guān)信號(hào) ,控制鹵素?zé)粽{(diào)光。從圖 1.10 電路中輸出的 Pwm 脈沖除了可以控制鹵素?zé)敉?,還能通過(guò) 電子鎮(zhèn)流器對(duì)熒光燈進(jìn)行控制和調(diào)光。下面對(duì)采用 Phi1iPs 芯片 UBAZo14 芯片設(shè)計(jì)的熒

22、光燈鎮(zhèn)流器進(jìn)行剖析。 UBAXX 是飛利浦公司專為 TS、T8 、 TIZ、510 、PLc、PLL 等型號(hào)熒光燈設(shè)計(jì)的熒光燈驅(qū)動(dòng)器專用芯片。允許 輸入電壓為 210277V, 啟動(dòng)電壓可達(dá) 6ooV 一 IVk, 電路輸入直流電壓可高 達(dá) 4o0v, 由交流電源經(jīng)過(guò)整流和濾波得到工利用 UBAZo14 控制 36w 的 TDL 燈的電路原理圖如圖 1.11 。下面對(duì)其工作原理進(jìn)行分析 :系統(tǒng)通電之 后,經(jīng)電阻RI、燈絲和R10的電流對(duì)UBAXX腳7外部電容c15充電。當(dāng) C15上的電壓充電至1V3時(shí),UBAXX內(nèi)部壓控振蕩器幵始振蕩，由TRI和 TRZ 兩只 moS 場(chǎng)效應(yīng)管組成的功放級(jí)產(chǎn)生

23、高頻信號(hào)輸出。 輸出信號(hào)經(jīng) c6 禍合、 DI 整流與 C15 濾波,加到 7 腳,為 UBAZo14 提供工作電壓和電流。 一旦Vdd9.VI,振蕩器就停止振蕩。在振蕩器啟動(dòng)時(shí)的頻率最高可達(dá) Iok0Hz, 迅速衰減到預(yù)熱頻率 fp 。 , 燈絲預(yù)熱所需要的時(shí)間由 UBAXX 腳 1 外部電容 C12 和腳 4 上的電阻 R12 共同決定。在內(nèi)部計(jì)數(shù)器讀出 7 個(gè)脈沖之后 ,計(jì)時(shí)器輸出一個(gè)點(diǎn)火脈沖 ,同 時(shí)振蕩器頻率偏移 ,約在 0.265 之內(nèi) ,L1 和 C22 組成的 CL 串聯(lián)電路發(fā)生諧 振,在 C22 兩端產(chǎn)生一個(gè)高于 IVk 的高壓脈沖 ,使燈管擊穿而點(diǎn)燃。燈一旦 引燃,振蕩器停

24、留在最低頻率蛛 n 上。該頻率由 R12 和電容 C14 決定。在 UBAZo14 的管腳 13 和燈之間連接燈電壓監(jiān)測(cè)電路。若燈點(diǎn)火失敗或者 燈電路出現(xiàn)故障時(shí),UBAXX的13管腳上的電壓將升高至1.V5,振蕩器停止 振蕩,功率開(kāi)關(guān)管 TRI 和 TZR 截止。 UBAXX 腳 16 用于控制電流 ,即電阻 R14上的電流信號(hào)。UBAXX腳8用作檢測(cè)預(yù)熱電流,UBAXX的12管腳上的電阻 R16 用于檢測(cè)半橋輸出特性匯。智能控制開(kāi)關(guān)節(jié)能省電其實(shí)一直是日常生活中一個(gè)亟待解決的問(wèn)題，但在通過(guò)遙控 器和調(diào)光開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)燈光調(diào)控之前，人們一直沒(méi)有找到一個(gè)既能解決實(shí)際問(wèn)題， 在價(jià)格方面又能接受的適當(dāng)方法。

25、所謂燈光調(diào)節(jié)，其實(shí)就是根據(jù)家中某一區(qū)域 的使用功能、不同的時(shí)間、室外光亮度等來(lái)控制照明。其中最重要的一點(diǎn)就是可進(jìn) 行預(yù)設(shè)，即具有將照明亮度轉(zhuǎn)變?yōu)橐韵盗谐绦蛟O(shè)置的功能，這也是我們稱之為智 能的原因。這些設(shè)置也稱為場(chǎng)景，因?yàn)樗旧砭褪歉鶕?jù)人們對(duì)于不同場(chǎng)景的燈光需求來(lái)設(shè)置的，它可由調(diào)控器系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)用。 燈光調(diào)節(jié)的方式借助各種不同的 “預(yù) 設(shè)置”控制方式和控制元件，對(duì)不同時(shí)間不同環(huán)境的光照度進(jìn)行精確設(shè)置 和合理管理，實(shí)現(xiàn)節(jié)能?？烧{(diào)光技術(shù)使家中整個(gè)照明系統(tǒng)可以按照經(jīng)濟(jì)有 效的最佳方式來(lái)準(zhǔn)確運(yùn)作，能夠最大限度的節(jié)約能源，與傳統(tǒng)的照明控制 方式相比較，可以節(jié)約電能 20 %30 %。由于人眼對(duì)光強(qiáng)的感受是非

26、線 性的， 因此， 就有可能將亮度級(jí)別降低 10 以上， 而人卻覺(jué)察不到亮度的 變化。這樣，就可以節(jié)省將近 10 %的電能。如果將調(diào)光級(jí)別降低 50%， 則可以節(jié)省近 40%的電能。 調(diào)光開(kāi)關(guān)可將燈漸調(diào)到預(yù)設(shè)級(jí)別， 這在第一次 開(kāi)燈時(shí)尤其重要。將燈漸調(diào)到設(shè)定級(jí)別，也稱為“軟啟動(dòng)” ，可以極大的 延長(zhǎng)燈泡的使用壽命。 據(jù)試驗(yàn)，使用降低 10%亮度的調(diào)光級(jí)別可以將燈的 使用壽命延長(zhǎng) 2 倍，而使用降低 50%亮度的調(diào)光級(jí)別可以將燈的使用壽 命延長(zhǎng) 20 倍左右?？蛷d的燈光調(diào)至較為適合家人朋友聚會(huì)時(shí)的狀態(tài)，能 夠滿足聚會(huì)氣氛的需要?？蛷d內(nèi)燈光調(diào)至看電視或讀書(shū)場(chǎng)景時(shí)，頂燈、壁 燈燈光變?nèi)?。在有了智能開(kāi)

27、關(guān)后，遙控器就可直接對(duì)所需照明發(fā)出指令，免去重新 布線的麻煩。就算單個(gè)照明燈具或開(kāi)關(guān)損壞，系統(tǒng)也不受影響。各個(gè)智能開(kāi) 關(guān)能獨(dú)立分辨來(lái)自不同遙控器的繁復(fù)訊號(hào)，不會(huì)隨意激活，提高了燈光控制系統(tǒng)的可靠性。智能燈光控制系統(tǒng)中的智能開(kāi)關(guān)既可以用傳統(tǒng)的手動(dòng)方式控制燈光， 又可以接受遙控指令實(shí)現(xiàn)燈光控制。能實(shí)現(xiàn)以下功能：輕觸式按鍵控制，帶 背光方便夜間使用；可接收遙控指令，實(shí)現(xiàn)遙控控制；可靈活設(shè)置地址碼，組合 成功能強(qiáng)大的情景模式；具有調(diào)光功能；具有記憶功能；具有軟啟功能，即燈光 在開(kāi)/ 閉的時(shí)候以漸亮 /漸暗的方式完成。智能開(kāi)關(guān)需求設(shè)計(jì)與電源開(kāi)關(guān)功能要求：開(kāi)關(guān)既可以用傳統(tǒng)的手動(dòng)方式控制燈光的開(kāi)閉又可以接受

28、遙控指令 實(shí)現(xiàn)燈光的開(kāi)閉。開(kāi)關(guān)既能夠接受單路燈光的開(kāi)閉指令，又能夠接受情景模式的開(kāi)閉指令開(kāi)關(guān)有記憶功能，即燈光開(kāi)啟時(shí)的亮度以上次關(guān)閉時(shí)的亮度為準(zhǔn)。開(kāi)關(guān)在接收到有效指令后應(yīng)由蜂鳴器發(fā)出提示音開(kāi)關(guān)有調(diào)光功能，可以通過(guò)長(zhǎng)按開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)：在燈光開(kāi)啟的情況下，長(zhǎng) 按開(kāi)關(guān)燈光漸亮；松開(kāi)開(kāi)關(guān)再次長(zhǎng)按，燈光漸暗開(kāi)關(guān)定為四路，每一開(kāi)關(guān)有兩路可調(diào)光；每路負(fù)載可達(dá) 450 瓦射頻接收信號(hào)解碼以與控制指令解碼等功能由單片機(jī)完成，單片機(jī)需 用貼裝件。能開(kāi)關(guān)電源解決方案的選擇直接關(guān)系到系統(tǒng)控制性能的穩(wěn)定性和可 靠性。智能開(kāi)關(guān)中需要用到單片機(jī)進(jìn)行控制，故需提供 5V 電源，最初的 考慮是直接從 220V 交流電取電，采用阻容降

29、壓電路，但樣品的測(cè)試效果 不好。主要有兩點(diǎn)原因：一是阻容降壓電路帶載能力很弱，在燈光路數(shù)較 多的情況下不能支撐足夠的可控硅和繼電器正常工作，二是阻容降壓電路 由交流電直接降壓整流取得，電壓紋波和穩(wěn)定性受交流電影響較大，會(huì)降 低整個(gè)智能開(kāi)關(guān)成品的可靠性。此外，我們還對(duì)比測(cè)試了市面上已有的幾 種采用阻容降壓方式的智能開(kāi)關(guān)。雖然它們都經(jīng)過(guò)了不同形式的處理和改 進(jìn)，但可靠性測(cè)試結(jié)果表明，凡是采用阻容降壓方式供電的開(kāi)關(guān)，在 1 個(gè) 月內(nèi)的損壞率都超過(guò) 50% ，損壞的方式主要是大電容燒毀， 原因是帶載能 力不夠。有鑒于此，為了提高我們的開(kāi)關(guān)的穩(wěn)定性，最終采用了穩(wěn)定性和 可靠性較高的開(kāi)關(guān)電源模塊來(lái)供電。經(jīng)

30、過(guò)測(cè)試，該電源模塊可以連續(xù)工作 數(shù)百小時(shí)以上不出故障，且發(fā)熱不明顯。專用 moDULE 模塊，將 220V 直接變?yōu)榉€(wěn)定的 5v 直流，如圖 2.1 所 示。圖 2.1 智能開(kāi)關(guān)的電源輸出控制電路 :結(jié)合實(shí)際需求，每一智能開(kāi)關(guān)設(shè)計(jì) 4 路輸出，如圖 2.2 所示。圖 2.2 智能開(kāi)關(guān)的輸出圖中，第一路和第二路（ oUT1 、 oUT2 ）由可控硅控制輸出，是可調(diào)光線路，適用于沒(méi)有變壓器的阻性負(fù)載， 如白熾燈；第三路和第四路（0UT3、 oUT4 ）由繼電器控制輸出，是不可調(diào)光線路，適用于感性負(fù)載，如節(jié)能5.2 智能家居開(kāi)發(fā)板要求開(kāi)發(fā)板型號(hào)選擇 HomE-STm32選用了 STmicroelec

31、tronic 公司的 HomE-STm32 開(kāi)發(fā)板 其特點(diǎn)為 :（ 1）高達(dá) 72mHZ 系統(tǒng)時(shí)鐘（ 2） 512kFlash ，64kRAm ；（3）3個(gè)12 位模數(shù)轉(zhuǎn)換器（4）2通道12位D/A轉(zhuǎn)換器；（5）12 通道 DmA 控制器，多達(dá) 11 個(gè)定時(shí)器；6）多達(dá) 5 個(gè) USART 接口(7) 多達(dá)3個(gè)SPI接口(8) CAN接口串行單線調(diào)試(SwD )和jTAG接口； USB2.0全速接 口；基于以上的考慮，采用 HomE-STm32 開(kāi)發(fā)板來(lái)實(shí)現(xiàn)近端接入模塊的 控制器部分，其外形如下圖所示：系統(tǒng)電路的實(shí)現(xiàn)控制電路圖如下圖所示：當(dāng)輸出短路時(shí)， 16V/0.5A 自恢復(fù)保險(xiǎn)絲使藍(lán)色 j

32、ed 亮當(dāng)輸出電源極性接反時(shí)， 1N4007 二極管保護(hù)電路8 路繼電器輸出控制電路控制原理：outputc 連到oc1,STm32的Io 口輸出高電平給InputB , outputc 輸出低電平使繼電器吸合。8 路繼電器上電默認(rèn)狀態(tài)：常開(kāi)如圖下所示：5.3RS485 軟件要求通信與功能RS485 標(biāo)準(zhǔn)是由 EIA 和 TIA 共同制訂和開(kāi)發(fā)的。 RS485 作為一種多 點(diǎn)差分?jǐn)?shù)據(jù)傳輸?shù)碾姎庖?guī)范 ,已成為業(yè)界最廣泛應(yīng)用的標(biāo)準(zhǔn)通信接口之一。 理論上 ,RS485 標(biāo)準(zhǔn)最多接入 32 個(gè)設(shè)備 ,可以工作在半雙工或全雙工模式 下 ,最大傳輸距離約為 1219 米 ,最大傳輸速率約為 10mbps

33、。然而通常 RS485 網(wǎng)絡(luò)采用平衡雙絞線作為傳輸媒體 ,平衡雙絞線的長(zhǎng)度與傳輸速率 成反比 ,只有在 20kbps 的傳輸速率下 ,才可能達(dá)到最大傳輸距離。一般 15 米長(zhǎng)的雙絞線最大傳輸速率僅為 1mbps 。不過(guò)對(duì)于速率要求不是很高的 控制系統(tǒng)來(lái)說(shuō)已經(jīng)足夠了。RS485 只能代表通訊的物理介質(zhì)層和鏈路層， 如果要實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的雙向 訪問(wèn)，就必須自己編寫通訊應(yīng)用程序， 但這種程序多數(shù)都不能符合 ISo/oSI 的規(guī)范，只能實(shí)現(xiàn)較單一的功能，適用于單一設(shè)備類型，程序不具備通用性。在 RS485 設(shè)備聯(lián)成的設(shè)備網(wǎng)中，如果設(shè)備數(shù)量超過(guò) 2 臺(tái)，就必須使 用 RS485 做通訊介質(zhì)， RS485 網(wǎng)的

34、設(shè)備間要想相互通信息只有通過(guò)“主(master )”設(shè)備中轉(zhuǎn)才能實(shí)現(xiàn)，這個(gè)主設(shè)備通常是Pc,而這種設(shè)備網(wǎng)中只允許存在一個(gè)主設(shè)備，其余全部是 "從( Slave ) " 設(shè)備。而現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù) 是以 ISo/oSI 模型為基礎(chǔ)的，具有完整的軟件支持系統(tǒng)，能夠解決總線控 制、沖突檢測(cè)、鏈路維護(hù)等問(wèn)題擴(kuò)展接口電路RS485 芯片工作原理： SN65LBc184 半雙工通信 ,DIR5 控制通信方向， DIR 為高時(shí)，控制器對(duì)應(yīng)接收，反之。當(dāng) HomE-STm32 智能家居控制器 的 RS485 不夠用時(shí)，采用如下圖的 RS485 擴(kuò)展模塊接口RS485 通訊接口一個(gè)對(duì)通訊接口的硬件

35、描述，它只需要兩根通訊線， 既可以在兩個(gè)或兩個(gè)以上的設(shè)備之間進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。這種數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪B接， 是半雙工的通訊方式。在某一個(gè)時(shí)刻，一個(gè)設(shè)備只能進(jìn)行發(fā)送數(shù)據(jù)或接收 數(shù)據(jù)。該變頻器在 RS485 網(wǎng)絡(luò)中既可以作為主機(jī)使用，也可以作為從機(jī)使用，作為主機(jī)使用時(shí)，可以控制其它本公司變頻器，實(shí)現(xiàn)多級(jí)聯(lián)動(dòng)，作為從機(jī)時(shí)，Pc機(jī)或PLc可以作為主機(jī)控制變頻器工作。 具體通訊方式如下:變頻器為從機(jī)，主從式點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信。主機(jī)使用廣播地址發(fā)送命令時(shí)， 從機(jī)不應(yīng)答。變頻器作為主機(jī)，使用廣播地址發(fā)送命令到從機(jī)，從機(jī)不應(yīng)答。用戶可以通過(guò)用鍵盤或串行通信方式設(shè)置變頻器的本機(jī)地址、波特率、 數(shù)據(jù)格式。從機(jī)在最近一次對(duì)主機(jī)輪詢的應(yīng)

36、答幀中上報(bào)當(dāng)前故障信息。5.3.5 軟件整體運(yùn)行流程Pwm 調(diào)光系統(tǒng)應(yīng)用在智能家居調(diào)光燈方面的工作流程5.3.6 主要程序/*Includes#include"stm32f10x_conf.h"#include"stm32f10x.h"#include"stm32f10x_it.h"#include"coder.h"#include"pwm.h"#include"modbus.h"#include"rs_485.h"uint8_treceTimeout;/

37、 距上次接收已超時(shí)標(biāo)志Iouint8_tRxcounter1=0;/modbus 發(fā)送接收字節(jié)數(shù)量uint8_tRxBuffer116;/modbus 發(fā)送接收緩存數(shù)組unsignedcharvalue=0;/ 燈亮度變量unsignedcharmoD_ADDR=0x04;/ 本 modbus 默認(rèn)地址unsignedcharmoD_FLAG=0;/ 本 modbus 運(yùn)行狀態(tài)voidGPIo_config;/Io 口配置voidDelay;/ 簡(jiǎn)單的延時(shí)函數(shù)intmainDelay;/GPIo_config;coder_config;pwm_config;rs485_config;/rs48

38、5Io 口配置moD_RX;while/Delay;/GPIo_SetBits;/Delay;/GPIo_ResetBits;TIm_Setcompare1;/ 設(shè)置 TIm8 通道 1 的 Pwm 輸出占空比ifsay_Hello;elsefunction_moDBUS;voidGPIo_config/Io 口配置GPIo_InitTypeDefGPIo_InitStructure;Rcc_APB2Periphclockcmd;GPIo_InitStructure.GPIo_Pin=GPIo_Pin_4;/ 引腳配置GPIo_InitStructure.GPIo_mode=GPIo_mode

39、_out_PP;GPIo_InitStructure.GPIo_Speed=GPIo_Speed_50mHz;GPIo_Init;GPIo_SetBits;voidDelay/ 簡(jiǎn)單的延時(shí)函數(shù)for;1:是，uint8_tRec_bit=0;/ 此標(biāo)志位用于判斷是否為接收數(shù)據(jù)后的最近一次超時(shí)中斷，0:否;externuint8_treceTimeout;/ 距上次接收已超時(shí)標(biāo)志extern_Iouint8_tRxcounter1;externuint8_tRxBuffer1;externunsignedcharvalue;externvoidDelay;/ 簡(jiǎn)單的延時(shí)函數(shù)voidEXTI1_I

40、RQHandler/ 外部中斷線 1 中斷函數(shù)if!=RESET)/ 檢查指定的 EXTI1 線路觸發(fā)請(qǐng)求發(fā)生與否Delay;/ 延時(shí)if)/ 判斷 PA2 電平為低，逆時(shí)針ifvalue=0;elsevalue-;else/ 判斷 PA2 電平為高，順時(shí)針ifvalue=99;elsevalue+;EXTI_clearITPendingBit;/ 清除 EXTI1 線路掛起位voidTIm4_IRQHandler/ 定時(shí)器 TIm4 中斷函數(shù)，定時(shí) T3.5->T4.0 （ moDBUS 通信協(xié)議）if!=RESET)receTimeout=0;/ 距上次接收已超時(shí)標(biāo)志if/ 距最后一字符接收已超時(shí)，此標(biāo)志位用于判斷是否為接收數(shù)據(jù)后的最近一次超時(shí)中斷Rec_bit=0;U