可視化智能照明系統(tǒng)2015年福建省大學(xué)生“合泰杯”單片機(jī)應(yīng)用設(shè)計(jì)競賽參賽作品創(chuàng)意書可視化智能照明系統(tǒng)公元 2015 年 2 月 4 日-作 品 創(chuàng) 意 書一、 摘要本次可視化智能照明系統(tǒng)是針對現(xiàn)在各類傳統(tǒng)普通開關(guān)單一功能的一種創(chuàng)新，并采用第四代照明LED光源作為本設(shè)計(jì)照明系統(tǒng)被控制對象，以HT66F70A芯片作為該系統(tǒng)核心，在發(fā)揮LED光源節(jié)能、綠色環(huán)保特色的同時，實(shí)現(xiàn)室內(nèi)照明系統(tǒng)的可視化，既讓室內(nèi)各個獨(dú)立的照明光源都可以通過NRF2401成為一個獨(dú)立可控的節(jié)點(diǎn)，并通過多個節(jié)點(diǎn)之間相互通信，在一塊觸摸面板實(shí)現(xiàn)總體顯示，人們可通過對本作品通俗簡明設(shè)計(jì)圖案及各種色彩等的識別便能在室內(nèi)隨時隨地的了解和控制冷暖光色溫、定時亮度的變化、以及房屋燈的開關(guān)情況等方面的內(nèi)容基于這種思路，我們設(shè)計(jì)了這一款新型無線可視化智能照明控制系統(tǒng)二、 作品介紹照明技術(shù)發(fā)展到今天，已經(jīng)不能只停留在滿足照亮環(huán)境了尤其是計(jì)算機(jī)技術(shù)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、各種新型總線技術(shù)和自動化技術(shù)日新月異的今天，利用現(xiàn)代前沿技術(shù)結(jié)合當(dāng)代新型LED光源，使光照環(huán)境更節(jié)能、更舒適、更健康甚至智能化，才可更好地滿足人們工作學(xué)習(xí)休閑等各種需求。

但到目前為止，國內(nèi)的智能照明設(shè)計(jì)產(chǎn)品很多，但可視化的智能照明系統(tǒng)不多，絕大多數(shù)存在成本過高，功能不夠完善，為此我們覺得有必要利用我們所學(xué)的知識，用HT66F70A設(shè)計(jì)這個款設(shè)計(jì)出一款功能齊全而性價比又高可視化照明系統(tǒng)該可視化智能照明系統(tǒng)具有全自動調(diào)光、自然光源的充分利用、光環(huán)境場景智能轉(zhuǎn)換、運(yùn)行中節(jié)能、可調(diào)色調(diào)光等基本功能創(chuàng)新之處在于能夠能夠?qū)崿F(xiàn)無線可視化總分控制，每個房間都有獨(dú)立遙控器及可視化觸控面板可以實(shí)現(xiàn)對房間的單獨(dú)控制，位于正廳的觸控面板，可以查看所有房間的燈的使用情況，并對其控制由于采用了觸控面板作為每個燈的控制開關(guān)，少去了是各類普通的開關(guān)的呆板使用NRF2401無線通信基礎(chǔ)不僅解決了復(fù)雜線路的鋪設(shè)問題，還可自由修改開關(guān)擺放位置，且不影響正常使用本參賽作品未曾發(fā)表過，全部由我們自主開發(fā)研制三、 工作原理由ADS7843制作成的觸控面板模塊，采集、處理并傳輸相應(yīng)的信號給HT66F70A，HT66F70A具有多個引腳與外部中斷口共用多個定時器模塊用于時間測量、捕捉輸入、比較匹配輸出、PWM 輸出及單脈沖輸出雙比較器功能;HT66F70A對信號進(jìn)行處理之后傳輸給NRF24L01模塊；通過雙邊的NRF24L01模塊發(fā)送/接收相應(yīng)的調(diào)制參數(shù)，再由接收端 HT66F70A結(jié)合光環(huán)境檢測模塊、人體紅外檢測模塊采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合處理轉(zhuǎn)換為合適PWM的占空比，對調(diào)光調(diào)色溫硬件驅(qū)動模塊進(jìn)行調(diào)制，來實(shí)現(xiàn)控制來調(diào)節(jié) LED燈，如圖1所示。

觸控面板顯示模塊總板顯示部分手持遙控部分HT66F70AMCURF模塊RF模塊人體紅外檢測模塊光環(huán)境檢測模塊HT66F70AMCULED驅(qū)動部分調(diào)光調(diào)色溫硬件驅(qū)動模塊LED圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖四、 作品功能、特色 1.可視化觸摸面板顯示：該作品直接將房間的平面簡圖顯示在操作界面上，輕輕觸碰，便可以對界面上的各個房間的LED燈進(jìn)行調(diào)光調(diào)色溫等操作，界面簡潔易懂，操作簡單 2.全自動調(diào)光功能：該作品可采用全自動狀態(tài)工作在未對其操控時，系統(tǒng)會根據(jù)預(yù)先設(shè)定時間在的若干個基本狀態(tài)間自由切換，并依據(jù)室內(nèi)的照度情況自動調(diào)整到其最適宜的狀態(tài) 3.自然光源的充分利用：系統(tǒng)依據(jù)天氣變化，自動控制有控光功能的建筑設(shè)備（如百頁窗簾）來調(diào)節(jié)控制天然光，還可以和燈光系統(tǒng)連動，來保證室內(nèi)的照度維持在預(yù)先設(shè)定的水平 4.光環(huán)境場景智能轉(zhuǎn)換：該作品系統(tǒng)可預(yù)先設(shè)置不同的場景模塊，需要時只要在相應(yīng)的控制面板上進(jìn)行操作即可調(diào)入所需的場景 5.運(yùn)行中節(jié)能：該作品系統(tǒng)能在房間內(nèi)沒人或光線充足時自動進(jìn)入待機(jī)模式并及時關(guān)掉不需要的LED燈，充分利用自然光，節(jié)能效果明顯實(shí)現(xiàn)智能照明控制一般可以節(jié)約 20-40%的電能，不但降低了用戶電費(fèi)支出，也減輕了供電壓力。

6、可移植性強(qiáng)：由于是采用無線通信作為LED燈與控制器之間的連接方式，少去了復(fù)雜的線路連接，可以任意改變控制器的位置，實(shí)現(xiàn)控制器的轉(zhuǎn)移，且不破壞其可靠性五、 作品結(jié)構(gòu)(一) 硬件部分1、RF模塊： NRF24L01是一款工作在2.4-2.5GHz世界通用ISM頻段的單片無線收芯片，NRF24L01的SPI接口可以利用單片機(jī)的硬件SPI口連接或用單片機(jī)I/O口進(jìn)行模擬，內(nèi)部有FIFO可以與各種高低速微處理器接口，便于使用低成本單片機(jī)，由于鏈路層完全集成在模塊上，非常便于開發(fā)RF 模塊的硬件電路在整個系統(tǒng)設(shè)計(jì)中尤為重要，如圖 2 所示圖 22、觸摸屏顯示模塊：ADS7843是一個內(nèi)置12位模數(shù)轉(zhuǎn)換、低導(dǎo)通電阻模擬開關(guān)的串行接 口芯片供電電壓2.7~5 V，參考電壓VREF為1 V~+VCC，轉(zhuǎn)換電壓的輸入范圍為0~ VREF，最高轉(zhuǎn)換速率為125 kHzADS7843的典型應(yīng)用如圖 3所示假設(shè)μP接口與HT66F70A單片機(jī)的PF3~PF7相連圖 33、光環(huán)境檢測模塊： 光敏傳感器的使用使得 LED 照明系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)亮度自調(diào)節(jié)功能，硬件電路如圖 4 所示。

光敏傳感器使用的是光敏電阻，因其有著良好的光電特性以及價格優(yōu)勢，非常適合于光強(qiáng)檢測場合的使用系統(tǒng)中主要通過對HT66F70A的PB0電壓的檢測，反映光強(qiáng)的變化，進(jìn)而對 PWM 進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)制如圖4所示圖 44、調(diào)光調(diào)色溫硬件驅(qū)動模塊：HT66F70A輸出PWM信號AC-DC恒壓帶PWM恒流DC-DCLED黃光燈珠LED白光燈珠帶PWM恒流DC-DC電壓范圍根據(jù)恒流DC-DC確定 圖 5(二) 軟件部分 控制端/接收端軟件的流程圖如圖 6、7 所示：待機(jī)顯示 模式選擇NY觸摸？收到產(chǎn)生對應(yīng)的PWM信號發(fā)送圖 6RF發(fā)送/接收假如接收假如自動運(yùn)行假如PWM改變Y傳感器檢測PWM模式A/DLED燈圖7 上方為控制端HT66F70A的軟件設(shè)計(jì)，在待機(jī)模式時保持系統(tǒng)的低功耗模式，以滿足控制端遙控器對能耗的要求通過對模式選擇的操作實(shí)現(xiàn)集中控制和多點(diǎn)操作，而對觸摸位置的處理通過將HT66F70A轉(zhuǎn)換為PWM數(shù)據(jù)包，由RF模塊發(fā)送至接收端接收端則處理來自控制端的數(shù)據(jù)包，對LED照明進(jìn)行調(diào)節(jié)，或啟用自動調(diào)節(jié)模式。