一种无线led照明智能控制系统设计

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1、一种无线LED照明智能控制系统设计-电气论文一种无线LED照明智能控制系统设计陈万里，王丽霞，柴远波（黄河科技学院，河南郑州450063）摘要：随着LED照明的普及，绿色照明与智能家居日益受到广泛关注。结合短距离无线通信技术，提出并设计完成了基于TICC430系列和UCC28810的无线LED照明智能控制系统，实验证明该无线LED照明智能控制系统具有开关记忆、明暗调节、软启动和定时控制等优点。关键词：LED；智能照明控制系统；TICC430；UCC28810中图分类号：TN86?34文献标识码：A文章编号：1004?373X（2015）14?0055?04收

2、稿日期：2014?12?15基金项目：河南省郑州市“无线与移动通信网络应用技术”科技创新团队（121PCXTD511）0引言智能化照明是随计算机、传感器、通讯、网络与自动控制技术而发展起来的综合技术，正以惊人的速度向各个专业领域渗透。智能化是任何电子产品必然的发展方向之一。LED绿色智能照明控制技术的发展可以使照明更加省电、节能、使用更便捷，在需要的时间给需要的地方以最舒适和高效的照明，提升照明环境质量。智能化照明更是使照明进一步走向绿色和可持续发展的重要方向。基于这种需求，本文主要结合短距离无线通信技术，提出并设计完成了基于TICC430系列和UCC288

3、10的无线LED照明智能控制系统。实验证明该无线LED照明智能控制系统具有开关记忆、明暗调节、软启动和定时控制等优点；具备集中控制、多点操作、软启动、亮度调节、定时控制、全开关记忆等功能。1控制系统方案本文设计采用了TI的CC430[1]无线通信平台，该平台融合了基于16b的超低功耗MSP430内核以及业界领先的不足1GHz的CC1101RF收发器之上。完美地结合实现了独特的低功耗/高性能组合与前所未有的高集成度，带来更为先进的高选择性与高阻塞性能，确保即使在噪声环境下也能实现可靠通信。能够充分利用其高达25MHz的峰值执行性能，且功耗仅为160μA/MHz

4、。针对基于CC430的设备，TI提供了种类丰富的MSP430MCU外设集，如12b的ADC、LCD驱动以及比较器等高性能数字与模拟外设。此外，还具有AES?128硬件安全模块确保通信的安全性[1?2]。无线LED照明系统的整体框图如图1所示。其中控制端部分设计为采用双节AA电池供电的手持式遥控模块，其基于CC430F6137，带有段式LCD驱动，丰富的I/O口资源，以及能够构建触摸功能的比较器；而接收端则基于CC430F5137，其带有12b的ADC以及多通道的PWM模块[3]。通过在控制端CC430F6137的比较器B上构建触摸滑条与按键功能，对滑条的触摸

5、位置进行检测并转换为PWM的占空比，通过双边的RF模块发送/接收相应的调制参数，再由接收端CC430F5137产生调节LED灯亮度的PWM信号，对驱动模块UCC28810进行调制[4]，如图2所示。2控制系统硬件电路2.1RF模块硬件电路设计CC430的射频模块使用的是业界领先的不足1GHz的CC1101RF收发器[5]，该部分是基于RF频率的直接合成，其射频合成器包括一个完整芯片的LC?VCO和一个对接模式的混频器进行频率合成。该射频的接收单元将RF信号通过低噪声放大器（LNA）进行前置放大，再对其中频信号进行滤波、数据解调以及同步包等工作。CC430支持

6、的频率范围为：300~348MHz，389~464MHz，779~928MHz；在本设计中使用的是433MHz的载波频率，鉴于应用场合其要求的传输速率较低，因此选用的是3.2Kb/s；并通过Patable对输出功率进行调整，满足不同的距离需求。RF模块的硬件电路在整个系统设计中尤为重要，如图3所示。图中的C5，C9，L3以及L8形成一个平衡转换器，用以将CC430上的差分端口RF_N/RF_P平衡电路转换成单端不平衡的RF信号，方便将振子流过电缆屏蔽层外的高频电流截断。图中的L5，C10和L4构成了带通滤波器；L2，L6和C8构成低通滤波器[6]。在本设计中

7、RF的天线采用的是鞭状天线或者陶瓷天线。2.2触摸硬件电路设计在本设计中，控制端部分为手持式遥控模块，其设计的人机交互界面主要是LCD显示以及触摸按键。其中将触摸滑条的功能用于调节LED的亮度，是系统中较为形象与新颖的设计之一。其充分利用了MSP430的自身资源特性，在CC430F6137集成的比较器COM_B以及PCBLayout的传感电容上，构建了基于弛张振荡方式（RO）的触摸按键功能，由于在COMP_B中自带有REF参考电压配置网络，因此无需像COMP_A那样使用外部硬件方式实现参考电压网络[7]。其原理为主要通过TimerA测量RC振荡电路在固定时间

8、内的振荡次数，当人手触摸在传感电容上，会改变其自身电