來(lái)源：國(guó)外電子元器件 作者：李振峰 李海峽等

    1 引言

    隨著人們生活質(zhì)量的提高，燈具已不單純是室內(nèi)的基本照明工具，而且是建筑裝飾的一種實(shí)用藝術(shù)品，當(dāng)家里有各式各樣的燈具之后，將它們精心地搭配在一起，達(dá)到最適合的氣氛效果是高品質(zhì)生活的需要，目前燈光的控制主要還是手動(dòng)形式，逐個(gè)控制所有的燈具，這樣不僅麻煩而且效率低下，也不符合現(xiàn)代舒適生活的標(biāo)準(zhǔn)。

    因此，設(shè)計(jì)一個(gè)可以便捷地控制燈光、同時(shí)還提供場(chǎng)景組合等功能的智能化燈光系統(tǒng)不僅具有實(shí)用價(jià)值，而且還具有廣闊的市場(chǎng)前景。

    2 設(shè)計(jì)目標(biāo)

    設(shè)計(jì)一個(gè)智能化燈光控制器，安裝在家中的各個(gè)房間，提供無(wú)線遙控、輕觸式燈光控制、場(chǎng)景組合、預(yù)設(shè)存儲(chǔ)等豐富功能。通過(guò)手持遙控器來(lái)控制住宅內(nèi)所有的燈光；通過(guò)遙控器上的場(chǎng)景設(shè)置按鍵，方便地設(shè)定燈光場(chǎng)景和迅速切換，可以通過(guò)面板上的輕觸按鈕控制燈光的開(kāi)關(guān)和亮度，或者是多盞燈進(jìn)入某種預(yù)設(shè)的場(chǎng)景，各燈光控制器通過(guò)rs485的總線與家庭以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)終端通信實(shí)現(xiàn)對(duì)燈光亮度的遠(yuǎn)程控制和查詢(xún)。

    該智能化燈光控制系統(tǒng)分為接收外來(lái)控制信號(hào)和執(zhí)行控制操作兩部分，為了接收控制信號(hào)，系統(tǒng)需具備無(wú)線接收功能和按鍵輸入面板，為了對(duì)燈具執(zhí)行控制，需要設(shè)計(jì)220v調(diào)光控制電路。

    lpc2104具有豐富的外圍接口資源，并有很高的可靠性和運(yùn)算速度，非常適于該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，智能燈光控制器原理如圖1所示。

    3 lpc2104功能簡(jiǎn)介

    lpc2104是philips公司專(zhuān)為嵌入式應(yīng)用提供的高性?xún)r(jià)比微控制器解決方案。它采用arm公司的16位/32位risc結(jié)構(gòu)，內(nèi)核是arm7tdmi-s，cpu操作頻率可達(dá)60mhz，片上集成：具有isp和iap功能的128kb flash程序存儲(chǔ)器、16kb靜態(tài)ram、2個(gè)uart、1個(gè)i2c串行接口、1個(gè)spi串行接口，多達(dá)6路輸出的pwm、2個(gè)定時(shí)器，分別具有4路捕獲/比較通道、實(shí)時(shí)時(shí)鐘及看門(mén)狗定時(shí)器等，能夠與常用的外圍設(shè)備實(shí)現(xiàn)無(wú)縫連接，功能強(qiáng)大，本文以lpc2104為核心，設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、性能穩(wěn)定的智能燈光控制器。

    4 無(wú)線數(shù)傳模塊設(shè)計(jì)

    4.1 nrf401簡(jiǎn)介

    無(wú)線通信的實(shí)現(xiàn)有三種方案：藍(lán)牙通信、紅外無(wú)線遙控、使用短距離無(wú)線數(shù)傳器件。對(duì)于藍(lán)牙方案，傳輸距離和器件成本是值得考慮的問(wèn)題，藍(lán)牙主要用于短距離傳輸（最多10m），且成本一直偏高。紅外傳輸雖不用考慮成本問(wèn)題，但從手持設(shè)備所能提供的功耗來(lái)看，它能傳輸?shù)木嚯x實(shí)在太近，只有幾米，且對(duì)紅外發(fā)射角度有一定要求，存在"必須保證傳輸信息的兩個(gè)設(shè)備正對(duì)，且中間不能有障礙物"等致命的缺陷，與前兩種方案相比，采用短距離低功耗的無(wú)線射頻器件nrf401是最佳選擇。

    nrf401無(wú)線通信收發(fā)器集成了高頻發(fā)射/接收、pll合成、fsk調(diào)制/解調(diào)和多頻道切換等功能，在低成本數(shù)字通信應(yīng)用中具有突出的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，其主要技術(shù)特點(diǎn)有：（1）工作在國(guó)際通用的兩個(gè)頻道：433.92mhz和434.32mhz，無(wú)需進(jìn)行頻道申請(qǐng)即可使用；（2）采用dss+pll頻率合成技術(shù)，外接元件僅有1個(gè)晶體振蕩器和幾個(gè)電阻電容和電感，基本無(wú)需調(diào)試就可工作，且穩(wěn)定性好；（3）數(shù)字通信采用具有較高的抗干擾能力的fsk調(diào)制方式，支持直接數(shù)據(jù)輸入輸出操作，可直接與mpu的uart串行口連接；（4）有2個(gè)可選擇的工作頻道，采用半雙工工作模式，最高數(shù)據(jù)傳輸速率可達(dá)20bk/s；（5）工作電壓為2.7v-5v，待機(jī)狀態(tài)耗電僅為8μa，能滿(mǎn)足低功耗設(shè)備的要求。

    采用nrf401器件無(wú)需進(jìn)行初始化和配置，不需要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行曼徹斯特編碼，并可以使用廉價(jià)的pcb天線，無(wú)需進(jìn)行復(fù)雜的射頻電路設(shè)計(jì)和調(diào)試，使產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)應(yīng)用更為便捷。

    4.2 nrf401與lpc2104的連接

    nrf401與lpc2104的連接方式有多種