1. 概述
智能家居以家為平臺,，利用計算機技術,、數字技術、網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,。類似名稱的還有數碼家居、數字字園,、網絡家庭,、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
貝能科技采用IAI公司的無線系列芯片結合MICROCHIP的PIC系列單片機已開發(fā)出一系列的智能家居方案，如小區(qū)的水氣無線抄表方案,、家居終端無線開關方案,、無線燈光控制方案、終端控制器大屏幕界面QVGA方案,、終端INTERNET接入方案等等,。IAI公司的無線芯片系列具有集成度高、外圍元件少,、功耗低,、性能穩(wěn)定可靠等特點，芯片內部集成了FSK無線收發(fā)必需的全部功能模塊,，包括多邊帶PLL合成器,、PA、LNA,、混頻器,、基帶濾波器、中頻放大器,、信號強度指示RSSI,、數據質量偵測DQD、電池電壓偵測,、AFC和微控制器等,，同時MICROCHIP的PIC系列芯片單片機具有低功耗、高穩(wěn)定性,、抗干擾性好等特點,。為此我司采用IA4421芯片已開發(fā)了兩種小通訊模塊PHY和EV-IA4421-433M-3，可以為用戶提供串口或者SPI接口,方便用戶使用和開發(fā),。
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
①非隔離電源電路為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,。
②無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據通訊接口,，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串口數據輸入,；NSEL：SPI片選輸入(低電平有效)；SDO：SPI串口數據輸出,；NIRQ：中斷請求輸出(低電平有效),；PHY模塊用作數據。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,可以根據開發(fā)著設計需要而定。
②無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。
③電源電路如圖7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：
①MCU初始化函數：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,。
③主循環(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,，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,、無線數據發(fā)送,、無線信號的接收和反饋數據的處理，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,。