隨著綠色照明與智能家居日益受到關注

，短距離無線通信技術也逐漸開始應用在相關領域。針對於此

，本文設計並完成了基於TI CC430 係列和UCC28810 的無線LED 照明係統，旨在提供一種新穎
、高效以及智能化的無線LED 照明係統解決方案。

 

 

照明係統與人民生活息息相關
，但目前絕大部分照明係統都是利用各類普通開關對(dui)燈(deng)具(ju)進(jin)行(xing)打(da)開(kai)和(he)關(guan)閉(bi)，燈(deng)光(guang)的(de)亮(liang)度(du)調(tiao)節(jie)也(ye)是(shi)通(tong)過(guo)普(pu)通(tong)的(de)調(tiao)光(guang)開(kai)光(guang)進(jin)行(xing)相(xiang)應(ying)的(de)調(tiao)節(jie)。每(mei)次(ci)進(jin)行(xing)照(zhao)明(ming)係(xi)統(tong)的(de)操(cao)作(zuo)須(xu)走(zou)到(dao)開(kai)關(guan)處(chu)才(cai)能(neng)完(wan)成(cheng)
，且(qie)一(yi)個(ge)開(kai)關(guan)一(yi)般(ban)隻(zhi)對(dui)應(ying)一(yi)路(lu)燈(deng)具(ju)，導(dao)致(zhi)需(xu)要(yao)安(an)裝(zhuang)很(hen)多(duo)開(kai)關(guan)，因(yin)此(ci)非(fei)常(chang)有(you)必(bi)要(yao)設(she)計(ji)一(yi)種(zhong)集(ji)調(tiao)光(guang)和(he)開(kai)關(guan)一(yi)體(ti)的(de)無(wu)線(xian)遙(yao)控(kong)發(fa)射(she)接(jie)收(shou)裝(zhuang)置(zhi)以(yi)提(ti)升(sheng)照(zhao)明(ming)係(xi)統(tong)的(de)智(zhi)能(neng)化(hua)。這(zhe)將(jiang)有(you)效(xiao)地(di)克(ke)服(fu)傳(chuan)統(tong)有(you)線(xian)控(kong)製(zhi)的(de)弊(bi)端(duan)，減(jian)少(shao)線(xian)路(lu)布(bu)局(ju)，並(bing)使(shi)人(ren)們(men)可(ke)自(zi)由(you)的(de)在(zai)任(ren)何(he)地(di)方(fang)都(dou)可(ke)對(dui)照(zhao)明(ming)係(xi)統(tong)進(jin)行(xing)相(xiang)應(ying)的(de)操(cao)作(zuo)。基(ji)於(yu)這(zhe)種(zhong)需(xu)求(qiu)，本(ben)文(wen)設(she)計(ji)了(le)無(wu)線(xian)LED 照明係統的解決方案
，具有非常豐富的功能。具體來說有以下幾種功能：

 

1

、集中控製和多點操作的功能;

 

2
、軟啟動功能：開燈時，燈光由暗漸亮，關燈時
，燈光由亮漸暗。避免大電流衝擊，保護照明係統，延長使用壽命;

 

3
、燈光明暗調節功能：調節不同燈光的亮度，操作方便;

 

4、全開全關和記憶功能;

 

5
、定時控製功能;

 

6
、亮度自適應調節;

 

 

本文設計采用了TI 的CC430 無線通信平台，該平台融合了基於16Bit 的超低功耗MSP430 內核 以及業界領先的不足1GHz 的CC1101 RF 收發器之上。完美的結合實現了獨特的低功耗/高(gao)性(xing)能(neng)組(zu)合(he)與(yu)前(qian)所(suo)未(wei)有(you)的(de)高(gao)集(ji)成(cheng)度(du)，帶(dai)來(lai)更(geng)為(wei)先(xian)進(jin)的(de)高(gao)選(xuan)擇(ze)性(xing)與(yu)高(gao)阻(zu)塞(sai)性(xing)能(neng)，確(que)保(bao)即(ji)使(shi)在(zai)噪(zao)聲(sheng)環(huan)境(jing)下(xia)也(ye)能(neng)實(shi)現(xian)可(ke)靠(kao)通(tong)信(xin)。能(neng)夠(gou)充(chong)分(fen)利(li)用(yong)其(qi)高(gao)達(da)25MHz 的峰值執行性能，且功耗僅為160uA/MHz。針對基於CC430 的設備，TI 提供了種類豐富的MSP430 MCU 外設集，如12-Bit 的ADC、LCD驅動以及比較器等高性能數字與模擬外設。此外
，還具有AES-128 硬件安全模塊確保通信的安全性。

 

無線LED 照明係統的整體框圖如圖1 所示。其中控製端部分設計為采用雙節AA 電池供電的

手持式遙控模塊，其基於CC430F6137，帶有段式LCD 驅動，豐富的I/O 口資源，以及能夠構建觸摸功能的比較器;而接收端則基於CC430F5137
，其帶有12-Bit 的 ADC 以及多通道的PWM 模塊。通過在控製端CC430F6137 的比較器B 上構建觸摸滑條與按鍵功能
，對滑條的觸摸位置進行檢測並轉換為PWM的占空比
，通過雙邊的RF 模塊發送/接收相應的調製參數，再由接收端CC430F5137 產生調節LED 燈亮度的PWM信號，對驅動模塊UCC28810 進行調製
，如圖2所示。

 

 

CC430 的射頻模塊使用的是業界領先的不足1GHz 的CC1101 RF 收發器，該部分是基於RF頻率的直接合成，其射頻合成器包括一個完整芯片的LC-VCO 和一個對接模式的混頻器進行頻率合成。該射頻的接收單元將RF 信號通過低噪聲放大器（LNA）進行前置放大
，再對其中頻信號進行濾波
、數據解調以及同步包等工作。CC430 支持的頻率範圍為：300MHz~348MHz;389MHz~464MHz;779MHz~928MHz;在本設計中使用的是433MHz 的載波頻率，鑒於應用場合其要求的傳輸速率較低，因此選用的是3.2Kbps;並通過PATABLE 對輸出功率進行調整，滿足不同的距離需求。

RF 模塊的硬件電路在整個係統設計中尤為重要，如圖3 所示。圖中的C5， C9， L3 以及L8形成一個平衡轉換器，用以將CC430 上的差分端口RF_N/RF_P 平衡電路轉換成單端不平衡的RF 信號，方便將振子流過電纜屏蔽層外的高頻電流截斷。圖中的L5
，C10 和L4 構成了帶通濾波器;L2

，L6 和C8 構成低通濾波器。在本設計中RF 的天線采用的是鞭狀天線或者陶瓷天線。

 

在本設計中，控製端部分為手持式遙控模塊。其設計的人機交互界麵主要是LCD 顯示以及觸摸按鍵。其中將觸摸滑條的功能用於調節LED 的亮度
，是係統中較為形象與新穎的設計之一。其充分利用了MSP430 的自身資源特性
，在CC430F6137 集成的比較器COM_B 以及PCBLayout 的傳感電容上，構建了基於弛張振蕩方式（RO）的觸摸按鍵功能
，由於在COMP_B 中自帶有REF 參考電壓配置網絡
，因此無需像COMP_A 那樣使用外部硬件方式實現參考電壓網絡。其原理如圖4 所示
，主要通過TimerA 測量RC zhendangdianluzaigudingshijianneidezhendangcishu
，dangrenshouchumozaichuangandianrongshang，huigaibianqizishendianrongzhi
，shideduiyingdezhendangcishufashengmingxianbianhua，yicilaipanduanchumo/非觸摸的狀態。構建一個4/5 級觸摸滑條與2 個觸摸按鍵。

 

3.3 傳感器硬件電路設計

 

光敏傳感器的使用使得LED 照明係統能夠實現亮度自調節功能
，硬件電路如圖5 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勢
，非常適合於光強檢測場合的使用。係統中主要通過對Vo 電壓的檢測，反映光強的變化，進而對PWM進行相應的調製。

 

本文主要描述了以CC430 為控製核心的無線LED 照明係統的設計。整個係統經過軟/硬(ying)件(jian)設(she)計(ji)與(yu)調(tiao)試(shi)使(shi)得(de)功(gong)能(neng)基(ji)本(ben)得(de)到(dao)實(shi)現(xian)，係(xi)統(tong)實(shi)際(ji)硬(ying)件(jian)電(dian)路(lu)如(ru)圖(tu)所(suo)示(shi)。實(shi)測(ce)過(guo)程(cheng)中(zhong)能(neng)夠(gou)有(you)效(xiao)地(di)進(jin)行(xing)集(ji)中(zhong)控(kong)製(zhi)和(he)多(duo)點(dian)單(dan)獨(du)控(kong)製(zhi)
，定(ding)時(shi)控(kong)製(zhi)，自(zi)動(dong)調(tiao)光(guang)等(deng)預(yu)設(she)功(gong)能(neng)，滿(man)足(zu)當(dang)前(qian)市(shi)場(chang)對(dui)此(ci)類(lei)解(jie)決(jue)方(fang)案(an)的(de)功(gong)能(neng)要(yao)求(qiu)。