智能家居平台无线LED灯控方案

 

灯光控制部分硬件组成框图如图1所示，其中各部分接口电路如下： 

图1 无线灯光控制电路

 

图2 非隔离电源电路

①非隔离电源电路为MCU和无线模块提供工作电压，如图2所示，采用PI的LinkSwitch-TN，由于功率MOSFET和控制器集成在一个IC当中，设计过程可得到极大地简化。电路路中所用元件数目很少，无需变压器，即可以利用设计速成部分，使用标准元件完成常用输出电压和电流的设计。 
         
②无线模块连接电路如图3所示，PHY只需使用5个I/O口即可工作，同时采用SPI兼容的控制接口作为数据通讯接口，我们测试板也正是使用这种方式与PHY模块进行连接的。各个接口功能如下：SCK：SPI串口时钟输入；SDI：SPI串口数据输入；NSEL：SPI片选输入(低电平有效)；SDO：SPI串口数据输出；NIRQ：中断请求输出(低电平有效)；PHY模块用作数据。该模块具有体积小、功耗底等优点，非常适合用于无线设备上。 
 

图3 无线模块连接电路

③调光模块电路如图4所示，包括一个EMI滤波器、一个无源功率因数校正、镇流器控制和灯谐振输出级，输出级采PWM输出驱动信号，通过驱动变压器驱动半桥MOS管，实现灯光的控制。
 

图4 调光控制电路

手持RF遥控部分硬件组成框架 
 

图5 按键电路

①按键电路如图6所示；4*4轻触按键作为用户的输入，用户按键的输入判断是采用普通的I/O方式。具体每个按键定义为,可以根据开发着设计需要而定。      
                                   
②无线模块连接电路与手持RF无线模块的电路与灯光控制部分基本一样，电路如图3所示，都是使用SPI方式与无线模块通信。 

③电源电路如图7所示，手持遥控使用5V～9V干电池为系统供电。 

灯光控制软件组成框 
         
软件流程如图8所示，分为系统初始化、主循环流程与中断服务程序，各功能说明分别如下： 
         
①MCU初始化函数：包括MCU定时器的设置、PWM设定、中断设置和各个I/O口的输入、输出设置等等。 
         
②IA4421初始化：对IA4421各个寄存器进行设定，包括频率、发送速率、发送功率、频偏等设置。 
         
③主循环程序：主要包括无线信号的检测和工作电流电压的检测。 
         
主循环程序是软件的基本控制部分，为一个无限循环程序，通过这一系列的管理函数，不断的检测事件的发生并执行相应的功能操作。包含许多子程序，诸如：Check if it’s time to execute events（定时器时间事件处理）、通信握手识别、地址识别、PWM输出处理、电流电压采样处理、电源管理等等。 

图6 软件流程
 

手持RF遥控软件组成框架  
        
软件流程图如图9所示，软件系统包括：MCU初始化、变量初始化、IA4421初始化、主程序的循环检测。 
 

主循环程序包括用户按键输入检测、无线数据发送、无线信号的接收和反馈数据的处理，正确发送用户输入的信息以及把灯光控制状态及时反馈回手持设备，让用户一目了然。

图7 RF遥控软件流程

该智能化灯光控制方案，可以通用到任一智能家居设计方案中，方便的应用于各种智能家居系统上。