一種基于dmx512協(xié)議的室內(nèi)led照明控制系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
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[0001]光電領(lǐng)域、集成電路領(lǐng)域、計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)領(lǐng)域【背景技術(shù)】:
[0002]本發(fā)明涉及到的技術(shù)有:光照技術(shù)、控制技術(shù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

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[0003]本發(fā)明提出了一套室內(nèi)LED光源照明控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)由室內(nèi)控制盒和模組控制器兩部分組成，通過DMX512協(xié)議完成室內(nèi)控制盒對(duì)每一個(gè)模組控制器亮度信息的傳輸。采用高性價(jià)比FPGA芯片，設(shè)計(jì)了室內(nèi)控制盒硬件電路，包括SPIFLASH存儲(chǔ)電路、FPGA控制電路、DMX512通信電路、電源電路等部分；利用SOPC開發(fā)工具EDK，搭建了基于32位嵌入式軟核MicroBlaze的硬件系統(tǒng)并對(duì)其進(jìn)行功能性開發(fā)。模組控制器將控制邏輯全部集成到CPLD芯片中，一方面接受來自DMX512協(xié)議上的調(diào)光數(shù)據(jù)，另一方面將調(diào)光數(shù)據(jù)信息轉(zhuǎn)化并產(chǎn)生PWM信號(hào)。LED芯片的恒流驅(qū)動(dòng)電流350mA。采用大功率LED恒流驅(qū)動(dòng)芯片，該驅(qū)動(dòng)器件接收PWM調(diào)光信號(hào)，驅(qū)動(dòng)R、G、B三路LED光源并控制其亮度。
【附圖說明】
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[0004]附圖1為室內(nèi)情景照明系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)。
[0005]附圖2為室內(nèi)控制盒的功能結(jié)構(gòu)。
[0006]附圖3為電源電路圖。
【具體實(shí)施方式】
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[0007]系統(tǒng)性能指標(biāo)說明:
[0008]半導(dǎo)體室內(nèi)情景照明系統(tǒng)能夠滿足用戶對(duì)室內(nèi)光源變化的多種需求，能提供8種情景照明模式，節(jié)約能源，與傳統(tǒng)照明相比較，本系統(tǒng)克服傳統(tǒng)照明的缺點(diǎn)，具有以下突出?生倉(cāng)泛:
[0009]a)實(shí)現(xiàn)照明的人性化；由于不同的區(qū)域?qū)φ彰髻|(zhì)量的要求不同，要求調(diào)整控制照度，以實(shí)現(xiàn)多種場(chǎng)景控制、自適應(yīng)調(diào)光控制等各種控制方案。
[0010]b)提高管理水平；將傳統(tǒng)的開關(guān)控制照明燈具的通斷，轉(zhuǎn)變成智能化的管理，將管理意識(shí)用于系統(tǒng)，以確保照明的質(zhì)量。
[0011]c)節(jié)約能源；利用智能傳感器感室外亮度來自動(dòng)調(diào)節(jié)燈光，以保持室內(nèi)恒定照度，既能使室內(nèi)有最佳照明環(huán)境，又能達(dá)到節(jié)能的效果。根據(jù)各區(qū)域的工作運(yùn)行情況進(jìn)行照度設(shè)定，并按時(shí)進(jìn)行自動(dòng)開、關(guān)照明，使系統(tǒng)能最大限度地節(jié)約能源。
[0012]d)延長(zhǎng)燈具使用壽命；本系統(tǒng)利用場(chǎng)景設(shè)置,可以對(duì)室內(nèi)的多路燈光同時(shí)控制，既方便操作，又能賦予同一空間各種不同的功能。
[0013]半導(dǎo)體室內(nèi)情景照明系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)如附圖1。LED室內(nèi)控制盒擁有多個(gè)通道，根據(jù)不同的設(shè)計(jì)容量，可接入多組LED模組控制器。圖中以八個(gè)通道，每個(gè)通道接η個(gè)模組控制器表示。本方案中每一個(gè)LED模組控制器控制一盞LED燈具，采用DMX512總線的方式將多個(gè)LED模組控制器連接起來，并在室內(nèi)控制盒內(nèi)選擇不同的模式，以獲得豐富的智能控制功能。
[0014]室內(nèi)控制盒內(nèi)預(yù)存有若干照明模式，室內(nèi)控制盒脫離PC機(jī)，相當(dāng)于一個(gè)嵌入式平臺(tái)，對(duì)接入的模組進(jìn)行預(yù)存模式的任意組合?？刂坪锌梢栽L問模組內(nèi)部狀態(tài)參數(shù)，并可以根據(jù)模組外加的運(yùn)動(dòng)、光照傳感器，綜合調(diào)度接入燈頭的亮度分布、顯示設(shè)置，以滿足節(jié)能、高效并符合不同情境模式下人們對(duì)環(huán)境光照的要求。LED模組控制器上面可預(yù)留傳感器的數(shù)字接口，可以方便的將紅外、超聲等運(yùn)動(dòng)探測(cè)器的信號(hào)接入網(wǎng)絡(luò)，同時(shí)每個(gè)模組內(nèi)部均集成光敏電阻探測(cè)器，根據(jù)實(shí)際環(huán)境亮度自動(dòng)調(diào)整LED亮度輸出。LED模組控制器相當(dāng)于一個(gè)LED色彩驅(qū)動(dòng)模塊。可以直接驅(qū)動(dòng)大功率LED以及設(shè)置DMX協(xié)議的地址。電源模塊采用直流穩(wěn)壓電源，根據(jù)LED燈具的要求，其輸入電源為220V，輸出電壓為24V。
[0015]整個(gè)系統(tǒng)由三大部分構(gòu)成，分別是:LED模組控制器，LED室內(nèi)控制盒，恒流型LED丌關(guān)電源。其中LED模組控制器和恒流型LED開關(guān)電源組成基本照明單元。LED室內(nèi)控制盒可根據(jù)客戶不同程度的要求進(jìn)行相應(yīng)的功能擴(kuò)展，通過對(duì)控制盒進(jìn)一步開發(fā)，可以對(duì)其整個(gè)照明系統(tǒng)進(jìn)行管理和燈頭運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)控。
[0016]室內(nèi)控制盒的設(shè)計(jì):采用一個(gè)室內(nèi)控制盒完成對(duì)多組燈具模組控制的方式。控制協(xié)議采用DMX512協(xié)議。該室內(nèi)控制盒是XILlNX XC3S500E為核心，完成數(shù)據(jù)的接收、設(shè)置、傳輸以及顯示。LED控制盒集成了所有的情景照明所需要的硬件控制電路與邏輯。XILINXXC3S500E其片上擁有豐富的存儲(chǔ)器資源和用于實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)運(yùn)算的硬件乘法器資源，這些邏輯資源為進(jìn)行復(fù)雜的情景照明控制，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜智能控制策略都提供了充足的硬件基礎(chǔ)。附圖2為室內(nèi)控制盒的功能結(jié)構(gòu)。室內(nèi)控制盒以XILINX FPGA為控制器，外圍擴(kuò)展FLASH用于存儲(chǔ)多種情景模式，RAM用于嵌入式開發(fā)過程中間數(shù)據(jù)的處理，按鍵和觸摸板電路用于設(shè)置和顯示，DMX通信接口用于傳輸通信協(xié)議，I / O擴(kuò)展接口用于對(duì)控制盒的遙控、探測(cè)環(huán)境光或者對(duì)探測(cè)人的活動(dòng)。
[0017]室內(nèi)控制盒電源的設(shè)計(jì):LD1117是一個(gè)低壓差電壓調(diào)節(jié)器系列，通過2個(gè)外部電阻可實(shí)現(xiàn)1.20?13.8V輸出電壓范圍的變化，LD1117提供電流限制和熱保護(hù)，電路包含I個(gè)齊納調(diào)節(jié)的帶隙參考電壓以確保輸出電壓的精度在4-1%以內(nèi)。輸出端需要一個(gè)至少10 μ F的鉭電容來改善瞬念響應(yīng)和穩(wěn)定性。特性提供1.8V、2.5V、2.85V、3.3V、3.6V、5V等和可調(diào)電壓的型號(hào)，并采用節(jié)省空間的S0T-223和LLP封裝；電流限制和熱保護(hù)功能，輸出電流可達(dá)800mA線性調(diào)整率:0.2% (Max);負(fù)載調(diào)整率:0.4% (Max)。
[0018]電路需要負(fù)責(zé)供給IXD、SDRAM、SPI等提供多種工作電壓工作。根據(jù)設(shè)計(jì)需要，電源部分需提供:+1.2V、+2.5V、+3.3V的數(shù)字電源。所需的+5v電源來源于外部輸入。其中的+1.2V、+2.5V、+3.3V電源，均利用LD1117系列的低壓差電壓調(diào)節(jié)器LD1117 —12、LDl117.25、LD1117.33進(jìn)行電壓調(diào)節(jié)，產(chǎn)生相應(yīng)的+1.2V、+2.5V和+3.3V電源電壓，其電源電路如附圖3。
[0019]模組控制器的設(shè)計(jì):模組控制器中采用RGB三基色燈頭設(shè)計(jì)可以獲得很高的發(fā)光效率和較好的光譜特性。根據(jù)三基色合成白色的白場(chǎng)配比，可以選用功率配比合適的紅、綠、藍(lán)基色LED，從而獲得較高的性價(jià)比。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.基于DMX512協(xié)議的室內(nèi)LED照明控制系統(tǒng)的特點(diǎn): (1)實(shí)現(xiàn)照明的人性化；由于不同的區(qū)域?qū)φ彰髻|(zhì)量的要求不同，要求調(diào)整控制照度，以實(shí)現(xiàn)多種場(chǎng)景控制、自適應(yīng)調(diào)光控制等各種控制方案。 (2)提高管理水平；將傳統(tǒng)的開關(guān)控制照明燈具的通斷，轉(zhuǎn)變成智能化的管理，將管理意識(shí)用于系統(tǒng)，以確保照明的質(zhì)量。 (3)節(jié)約能源；利用智能傳感器感室外亮度來自動(dòng)調(diào)節(jié)燈光，以保持室內(nèi)恒定照度，既能使室內(nèi)有最佳照明環(huán)境，又能達(dá)到節(jié)能的效果。根據(jù)各區(qū)域的工作運(yùn)行情況進(jìn)行照度設(shè)定，并按時(shí)進(jìn)行自動(dòng)開、關(guān)照明，使系統(tǒng)能最大限度地節(jié)約能源。 (4)延長(zhǎng)燈具使用壽命；本系統(tǒng)利用場(chǎng)景設(shè)置，可以對(duì)室內(nèi)的多路燈光同時(shí)控制，既方便操作，又能賦予同一空間各種不同的功能。
【專利摘要】本發(fā)明提出了一套室內(nèi)LED光源照明控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)由室內(nèi)控制盒和模組控制器兩部分組成，通過DMX512協(xié)議完成室內(nèi)控制盒對(duì)每一個(gè)模組控制器亮度信息的傳輸。采用高性價(jià)比FPGA芯片，設(shè)計(jì)了室內(nèi)控制盒硬件電路，包括SPIFLASH存儲(chǔ)電路、FPGA控制電路、DMX512通信電路、電源電路等部分；利用SOPC開發(fā)工具EDK，搭建了基于32位嵌入式軟核MicroBlaze的硬件系統(tǒng)并對(duì)其進(jìn)行功能性開發(fā)。模組控制器將控制邏輯全部集成到CPLD芯片中，一方面接受來自DMX512協(xié)議上的調(diào)光數(shù)據(jù)，另一方面將調(diào)光數(shù)據(jù)信息轉(zhuǎn)化并產(chǎn)生PWM信號(hào)。LED芯片的恒流驅(qū)動(dòng)電流350mA。采用大功率LED恒流驅(qū)動(dòng)芯片，該驅(qū)動(dòng)器件接收PWM調(diào)光信號(hào)，驅(qū)動(dòng)R、G、B三路LED光源并控制其亮度。
【IPC分類】H05B37/02
【公開號(hào)】CN104936333
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410105334
【發(fā)明人】鐘慧明
【申請(qǐng)人】上海晶亭光電有限公司
【公開日】2015年9月23日
【申請(qǐng)日】2014年3月20日