论述了用PIC16C57单片机来实现智能照明系统的控制。设计了以单片机为核心的控制系统的硬件和软件。

    1　引　言

　　随着微电子技术的不断发展,单片机的应用越来越广,照明控制技术面临革命性的变革,主要有三大趋势：电子化,网络化,集成化。传统的照明是动力线按需分线,用机械开关通、断电源,这样系统固定后无法再改动,若要实现复杂的控制要求就更难。而随着大量智能楼寓的推出,管理人员和住户对照明系统提出了许多个性化要求,这就需要有新的照明控制技术的引进。传统照明的特点是动力线与控制线重叠,不存在控制信息流的概念。改进方法之一是使动力线与控制线分离,即另行铺设控制信号线〔1〕〔2〕。

    2　系统的总体组成及其原理

　　四单元智能照明系统组成如图1所示。该系统由K1,K2,K3,K4四个单元组成,每个单元内有A,B,C,D四个开关集中操作,四个A开关控制L1灯,四个B开关控制L2灯,四个C开关控制L3灯,四个D开关控制L4灯;分别指示L1,L2,L3,L4四个灯的指示器为LD1,LD2,LD3,LD4,能实现集中显示;K1,K2,K3,K4四个单元分别是L1,L2,L3,L4四个灯的执行单元;实线为220V动力线,虚线为控制线;E为免打扰开关,按下该开关后,不能接受远距离控制,只能接受本开关的控制。
 
　　如L1灯通过指示器LD1可知目前的状态。假若为暗（亮）,按一下K1单元A开关,通过单片机得到该信号后,因A灯的执行是在K1单元,所以直接使L1灯亮,同时发出与A灯相关的频率,使其它单元的信号灯变亮;也可按K2（K3或K4）单元的A开关,K2（K3或K4）单元的单片机得到信号后,通过控制线输出一个与该信号相一致的频率,K1单元的单片机得到信号后,使L1灯亮,LD1灭,达到异地控制的目的。而其它单元相应的指示灯变化,达到了异地监视功能。

    该系统的特点是：

    （1）用一根控制线来控制多个信号;
    （2）集中控制,集中显示,多点操作;
　　（3）用电子元件来控制电源的通、断;
    （4）停电自锁;
　　（5）免打搅;
　　（6）整个系统由单片机控制,数据通讯智能化。

    3　硬件设计〔3〕

    3．1　硬件总框图

　　要实现集中、异地控制,集中、异地显示和执行的三种功能,可采用图2所示的硬件框图。整个电路被分为电源部分、输出部分、开关、显示及单片机主电路四个模块。这是以单片机为核心的控制系统,通过一根控制线上所载的频率不同,来判定不同的执行单元。考虑到体积、功耗和功能的要求,选Microchip生产的高性能、低功耗单片机（工作电流小于2mA,待机电流小于3μA）。

    3．2　＋5V／＋12V电源

　　考虑到体积小的要求,不能用变压器,可采用电阻、电容分压,再经二极管、稳压管组成桥式电路来提供＋12V直流电源,＋12V电源再经稳压管78L05实现＋5V直流电源。满足控制电路的需要。
 
    3．3　开关、显示控制模块

　　因开关少,所以采用独立式按键。显示利用PIC输出驱动电流较大（可达20mA）的特性,对LED进行直接驱动。
 
    3．4　控制信号

　　控制信号输入、输出实现K1,K2,K3,K4单元间的控制功能。对任一个单元按一下A（或B或C或D）开关,就输出一定的频率,根据不同的频率来区分不同的开关。同时,一根控制线可传输不同的频率来实现控制,其它单元的单片机得到该信号后,作出相应的反应。所以,总共有四个单元组成一个系统,每个单元都是有所区别的。
 
    3．5　输出部分

　　单片机输出信号不能直接控制继电器,须经三极管放大后,才能控制继电器通、断,再由继电器的触点控制灯的亮灭。
 
　　4　软件部分〔4〕

　　4．1　软件总框图

　　单片机接收三个部分信号,分别是开关信号、片选信号和外输入信号,通过单片机处理,输出编码信号和LED信号。软件主要要完成三个功能模块：开关、显示模块,实现相应信号从单片机输入和输出;控制信号模块,实现模块控制信号以编码输出;外部输入模块,实现控制模块对外部控制信号的接收。对于每一个单片机,其软件总框图见图3。

    4．2　软件抗干扰

　　由于实际使用环境的复杂性,各种干扰防不胜防,而可靠性是我们面对的首要问题。这里主要用到的抗干扰技术有：看门狗技术,循环校正防瘫痪技术和数字滤波技术等。
 
　　WDT防“跑飞”。“跑飞”指PC值超出应用程序区,将非程序中的数作为指令码运行。WDT看门狗的运行能使程序在“跑飞”状态下产生复位信号,有效防止程序“跑飞”。
 
　　循环校正防瘫痪。循环校正将反馈码与发出的原码比较,对信号中断、误码影响与自锁状态作出不同处理,有效防止系统因响应错误或响应中断而引起的系统瘫痪。

    5　结束语

　　本系统的设计充分考虑了照明系统实际插座体积的大小,以及各方面的技术细节和规范。智能照明的研究才刚刚起步,其设计思想对相关人员有一定的参考价值。

   参考文献

   1　陈砟兴．现代化的照明控制技术．电世界,98（1）
   2　Zhou Yong．CEBus Demonstration System．http：／／www．hometoys．com,2000．6
   3　窦振中．PIC系列单片机原理和程序设计．北京：北京航空航天大学出版社,1999
   4　张松春等．电子控制设备抗干扰及其应用．北京：机械工业出版社,1998