室內照明精確控制系統的設計

朱莉莉　龐立　杭建偉　李長亮

摘 要：針對樓宇室內照明廣泛使用的格柵燈燈具，以STC11F02單片機為核心控制器設計了格柵燈嵌入式控制模塊，并設計了一套室內照明精確控制系統。詳細介紹了該系統的組成、硬件電路以及軟件程序的設計。實驗證明該照明精確控制系統簡單可靠、操作方便、成本低廉。

關鍵詞：室內照明 單片機 精確控制

中圖分類號：TP216.2 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）07（b）-0073-01

隨著社會的不斷發展和自然資源的日益緊缺，節約能源已是世界發展的趨勢，各個國家相繼推出了具體的實施措施。據相關統計資料顯示，現代建筑物的能耗相當大，約占整個國家總能耗的30%，而建筑物的照明在建筑物能耗中又占有很大的比例，因此建筑物的照明節能在節約能源方面有著重要的作用與潛力[1]。格柵燈是建筑物照明，特別是商場、寫字樓照明應用最廣泛的光源之一，而現階段格柵燈的控制方式比較簡單、單一，大部分采用燈具的并聯控制方式，即同時開啟或關閉多盞燈具。而室內的自然照明環境以及室內空間的使用情況是變化的，因此不同空間需要的人工照明環境是不同的，傳統的控制方式難以滿足這一要求，造成了不必要的資源浪費。本文提出并設計了精確照明控制系統，可以根據時間或者需要控制任意燈具的工作狀態，從而達到滿足照明要求的同時做到節能的最大化。

1 系統組成

該室內照明精確控制系統由嵌入式格柵燈控制模塊、系統控制面板及格柵燈組成。其中嵌入式格柵燈控制模塊安裝在格柵燈中；格柵燈采用并聯方式接至220V供電回路中；系統控制面板與各格柵燈采用屏蔽雙絞線接線，采用RS485通訊。其系統結構示意圖如圖1所示。

2 硬件電路

2.1 格柵燈控制模塊

格柵燈控制模塊與電子鎮流器一起安裝在格柵燈內，其主要作用是接收系統控制面板所發出的指令，控制格柵燈中三支燈管的工作狀態（以三管格柵燈為例）。

格柵燈控制模塊以STC11F02 MCU為控制器核心，加入工作電源、晶振、復位電路構建最小系統。MCU工作電源為5 V直流電壓，由交流220 V電壓經整流穩壓電路變換而得。

隔離與電流采集電路原理圖如圖2所示。

隔離電路工作原理是MCU發出控制信號經光電雙向可控硅驅動器MOC3061及雙向可控硅BTA08控制格柵燈鎮流器電源的通斷狀態。由電流互感器、兩個LM324運算放大器構成電流采集電路。熒光燈管的電流經電阻轉換成電壓信號，再經LM324構成的差分運算電路和電壓比較電路將電壓的正弦波依次變為三角波和方波，最終輸入到單片機中，從而判斷熒光燈管的開關狀態。

2.2 系統控制面板

系統控制面板為用戶提供一個操作界面，顯示系統中的格柵燈位置及工作狀態，用戶可根據需要進行相應的選擇和操作。系統控制面板以LPC1768為控制器核心，加入工作電源、晶振、復位電路及LCD液晶顯示觸摸屏等。

2.3 通訊

系統采用RS485通訊方式，其布線簡單、抗干擾能力強、信號傳輸穩定，是目前工控中被廣泛使用的通訊方式之一。

3 軟件

室內照明精確控制系統的軟件部分分為系統控制面板軟件與格柵燈控制模塊軟件，由各子程序構成。系統控制面板軟件主要包括初始化子程序，串口中斷子程序、液晶顯示子程序、觸摸屏掃描子程序、CRC校驗子程序等。格柵燈控制模塊軟件主要包括初始化子程序、串口中斷子程序、CRC校驗子程序、燈管控制子程序等。

在系統搭建時每盞格柵燈均分配一個專屬地址，系統控制面板發出的控制指令經屏蔽雙絞線傳輸到各盞格柵燈控制模塊，而只有地址匹配的格柵燈控制模塊才會響應并執行動作。

為保證數據傳輸的準確性，采用CRC校驗碼。在發送指令字符串時，在字符串的末位加入前面各字節的CRC校驗碼；在接收指令字符串時，先計算接收到的字符串的CRC校驗碼，再將此計算CRC校驗碼與接收CRC校驗碼相比較，兩者相同則視為數據傳輸正確，否則視為數據傳輸錯誤。

4 結語

該文針對室內格柵燈照明搭建了室內照明精確控制系統。根據自然照明環境和空間使用情況，定時或手動的通過系統控制面板來控制室內的任何一盞格柵燈的任何一只燈管的工作狀態，并將其工作狀態實時的在系統控制面板上進行顯示。在保證照明質量的前提下盡可能的減少格柵燈的使用數量，從而達到照明節能的目的，同時控制面板還留有接口供上層開發。實驗證明本系統結構簡單，成本低、可靠性高，是值得采用的照明節能控制方案之一。

參考文獻

[1] 陶小環，賈睿新.論樓宇智能照明控制系統的應用與研究[J].中小企業管理與科技（上旬刊），2011（2）：265-266.

[2] 楊立彪.C-bus智能照明控制系統與節能[J].智能建筑與城市信息，2005（11）.

[3] 陳悅婷.淺談智能照明控制系統和應用[J].科技創新與應用，2013（5）.endprint

摘 要：針對樓宇室內照明廣泛使用的格柵燈燈具，以STC11F02單片機為核心控制器設計了格柵燈嵌入式控制模塊，并設計了一套室內照明精確控制系統。詳細介紹了該系統的組成、硬件電路以及軟件程序的設計。實驗證明該照明精確控制系統簡單可靠、操作方便、成本低廉。

關鍵詞：室內照明 單片機 精確控制

中圖分類號：TP216.2 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）07（b）-0073-01

隨著社會的不斷發展和自然資源的日益緊缺，節約能源已是世界發展的趨勢，各個國家相繼推出了具體的實施措施。據相關統計資料顯示，現代建筑物的能耗相當大，約占整個國家總能耗的30%，而建筑物的照明在建筑物能耗中又占有很大的比例，因此建筑物的照明節能在節約能源方面有著重要的作用與潛力[1]。格柵燈是建筑物照明，特別是商場、寫字樓照明應用最廣泛的光源之一，而現階段格柵燈的控制方式比較簡單、單一，大部分采用燈具的并聯控制方式，即同時開啟或關閉多盞燈具。而室內的自然照明環境以及室內空間的使用情況是變化的，因此不同空間需要的人工照明環境是不同的，傳統的控制方式難以滿足這一要求，造成了不必要的資源浪費。本文提出并設計了精確照明控制系統，可以根據時間或者需要控制任意燈具的工作狀態，從而達到滿足照明要求的同時做到節能的最大化。

1 系統組成

該室內照明精確控制系統由嵌入式格柵燈控制模塊、系統控制面板及格柵燈組成。其中嵌入式格柵燈控制模塊安裝在格柵燈中；格柵燈采用并聯方式接至220V供電回路中；系統控制面板與各格柵燈采用屏蔽雙絞線接線，采用RS485通訊。其系統結構示意圖如圖1所示。

2 硬件電路

2.1 格柵燈控制模塊

格柵燈控制模塊與電子鎮流器一起安裝在格柵燈內，其主要作用是接收系統控制面板所發出的指令，控制格柵燈中三支燈管的工作狀態（以三管格柵燈為例）。

格柵燈控制模塊以STC11F02 MCU為控制器核心，加入工作電源、晶振、復位電路構建最小系統。MCU工作電源為5 V直流電壓，由交流220 V電壓經整流穩壓電路變換而得。

隔離與電流采集電路原理圖如圖2所示。

隔離電路工作原理是MCU發出控制信號經光電雙向可控硅驅動器MOC3061及雙向可控硅BTA08控制格柵燈鎮流器電源的通斷狀態。由電流互感器、兩個LM324運算放大器構成電流采集電路。熒光燈管的電流經電阻轉換成電壓信號，再經LM324構成的差分運算電路和電壓比較電路將電壓的正弦波依次變為三角波和方波，最終輸入到單片機中，從而判斷熒光燈管的開關狀態。

2.2 系統控制面板

系統控制面板為用戶提供一個操作界面，顯示系統中的格柵燈位置及工作狀態，用戶可根據需要進行相應的選擇和操作。系統控制面板以LPC1768為控制器核心，加入工作電源、晶振、復位電路及LCD液晶顯示觸摸屏等。

2.3 通訊

系統采用RS485通訊方式，其布線簡單、抗干擾能力強、信號傳輸穩定，是目前工控中被廣泛使用的通訊方式之一。

3 軟件

室內照明精確控制系統的軟件部分分為系統控制面板軟件與格柵燈控制模塊軟件，由各子程序構成。系統控制面板軟件主要包括初始化子程序，串口中斷子程序、液晶顯示子程序、觸摸屏掃描子程序、CRC校驗子程序等。格柵燈控制模塊軟件主要包括初始化子程序、串口中斷子程序、CRC校驗子程序、燈管控制子程序等。

在系統搭建時每盞格柵燈均分配一個專屬地址，系統控制面板發出的控制指令經屏蔽雙絞線傳輸到各盞格柵燈控制模塊，而只有地址匹配的格柵燈控制模塊才會響應并執行動作。

為保證數據傳輸的準確性，采用CRC校驗碼。在發送指令字符串時，在字符串的末位加入前面各字節的CRC校驗碼；在接收指令字符串時，先計算接收到的字符串的CRC校驗碼，再將此計算CRC校驗碼與接收CRC校驗碼相比較，兩者相同則視為數據傳輸正確，否則視為數據傳輸錯誤。

4 結語

該文針對室內格柵燈照明搭建了室內照明精確控制系統。根據自然照明環境和空間使用情況，定時或手動的通過系統控制面板來控制室內的任何一盞格柵燈的任何一只燈管的工作狀態，并將其工作狀態實時的在系統控制面板上進行顯示。在保證照明質量的前提下盡可能的減少格柵燈的使用數量，從而達到照明節能的目的，同時控制面板還留有接口供上層開發。實驗證明本系統結構簡單，成本低、可靠性高，是值得采用的照明節能控制方案之一。

參考文獻

[1] 陶小環，賈睿新.論樓宇智能照明控制系統的應用與研究[J].中小企業管理與科技（上旬刊），2011（2）：265-266.

[2] 楊立彪.C-bus智能照明控制系統與節能[J].智能建筑與城市信息，2005（11）.

[3] 陳悅婷.淺談智能照明控制系統和應用[J].科技創新與應用，2013（5）.endprint

摘 要：針對樓宇室內照明廣泛使用的格柵燈燈具，以STC11F02單片機為核心控制器設計了格柵燈嵌入式控制模塊，并設計了一套室內照明精確控制系統。詳細介紹了該系統的組成、硬件電路以及軟件程序的設計。實驗證明該照明精確控制系統簡單可靠、操作方便、成本低廉。

關鍵詞：室內照明 單片機 精確控制

中圖分類號：TP216.2 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）07（b）-0073-01

隨著社會的不斷發展和自然資源的日益緊缺，節約能源已是世界發展的趨勢，各個國家相繼推出了具體的實施措施。據相關統計資料顯示，現代建筑物的能耗相當大，約占整個國家總能耗的30%，而建筑物的照明在建筑物能耗中又占有很大的比例，因此建筑物的照明節能在節約能源方面有著重要的作用與潛力[1]。格柵燈是建筑物照明，特別是商場、寫字樓照明應用最廣泛的光源之一，而現階段格柵燈的控制方式比較簡單、單一，大部分采用燈具的并聯控制方式，即同時開啟或關閉多盞燈具。而室內的自然照明環境以及室內空間的使用情況是變化的，因此不同空間需要的人工照明環境是不同的，傳統的控制方式難以滿足這一要求，造成了不必要的資源浪費。本文提出并設計了精確照明控制系統，可以根據時間或者需要控制任意燈具的工作狀態，從而達到滿足照明要求的同時做到節能的最大化。

1 系統組成

該室內照明精確控制系統由嵌入式格柵燈控制模塊、系統控制面板及格柵燈組成。其中嵌入式格柵燈控制模塊安裝在格柵燈中；格柵燈采用并聯方式接至220V供電回路中；系統控制面板與各格柵燈采用屏蔽雙絞線接線，采用RS485通訊。其系統結構示意圖如圖1所示。

2 硬件電路

2.1 格柵燈控制模塊

格柵燈控制模塊與電子鎮流器一起安裝在格柵燈內，其主要作用是接收系統控制面板所發出的指令，控制格柵燈中三支燈管的工作狀態（以三管格柵燈為例）。

格柵燈控制模塊以STC11F02 MCU為控制器核心，加入工作電源、晶振、復位電路構建最小系統。MCU工作電源為5 V直流電壓，由交流220 V電壓經整流穩壓電路變換而得。

隔離與電流采集電路原理圖如圖2所示。

隔離電路工作原理是MCU發出控制信號經光電雙向可控硅驅動器MOC3061及雙向可控硅BTA08控制格柵燈鎮流器電源的通斷狀態。由電流互感器、兩個LM324運算放大器構成電流采集電路。熒光燈管的電流經電阻轉換成電壓信號，再經LM324構成的差分運算電路和電壓比較電路將電壓的正弦波依次變為三角波和方波，最終輸入到單片機中，從而判斷熒光燈管的開關狀態。

2.2 系統控制面板

系統控制面板為用戶提供一個操作界面，顯示系統中的格柵燈位置及工作狀態，用戶可根據需要進行相應的選擇和操作。系統控制面板以LPC1768為控制器核心，加入工作電源、晶振、復位電路及LCD液晶顯示觸摸屏等。

2.3 通訊

系統采用RS485通訊方式，其布線簡單、抗干擾能力強、信號傳輸穩定，是目前工控中被廣泛使用的通訊方式之一。

3 軟件

室內照明精確控制系統的軟件部分分為系統控制面板軟件與格柵燈控制模塊軟件，由各子程序構成。系統控制面板軟件主要包括初始化子程序，串口中斷子程序、液晶顯示子程序、觸摸屏掃描子程序、CRC校驗子程序等。格柵燈控制模塊軟件主要包括初始化子程序、串口中斷子程序、CRC校驗子程序、燈管控制子程序等。

在系統搭建時每盞格柵燈均分配一個專屬地址，系統控制面板發出的控制指令經屏蔽雙絞線傳輸到各盞格柵燈控制模塊，而只有地址匹配的格柵燈控制模塊才會響應并執行動作。

為保證數據傳輸的準確性，采用CRC校驗碼。在發送指令字符串時，在字符串的末位加入前面各字節的CRC校驗碼；在接收指令字符串時，先計算接收到的字符串的CRC校驗碼，再將此計算CRC校驗碼與接收CRC校驗碼相比較，兩者相同則視為數據傳輸正確，否則視為數據傳輸錯誤。

4 結語

該文針對室內格柵燈照明搭建了室內照明精確控制系統。根據自然照明環境和空間使用情況，定時或手動的通過系統控制面板來控制室內的任何一盞格柵燈的任何一只燈管的工作狀態，并將其工作狀態實時的在系統控制面板上進行顯示。在保證照明質量的前提下盡可能的減少格柵燈的使用數量，從而達到照明節能的目的，同時控制面板還留有接口供上層開發。實驗證明本系統結構簡單，成本低、可靠性高，是值得采用的照明節能控制方案之一。

參考文獻

[1] 陶小環，賈睿新.論樓宇智能照明控制系統的應用與研究[J].中小企業管理與科技（上旬刊），2011（2）：265-266.

[2] 楊立彪.C-bus智能照明控制系統與節能[J].智能建筑與城市信息，2005（11）.

[3] 陳悅婷.淺談智能照明控制系統和應用[J].科技創新與應用，2013（5）.endprint