基于TYWE2S智能燈的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

林少茵 萬其明

摘 要：本文針對傳統(tǒng)燈的控制方式單一的缺點(diǎn)，提出一種基于WIFI連接的可控的LED設(shè)光系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)的方法。本文從功耗影響、元件選型、電路設(shè)計(jì)、APP控制端等幾方面進(jìn)行闡述。實(shí)現(xiàn)一款可遠(yuǎn)程控制、可調(diào)亮度、可調(diào)色彩的LED調(diào)光系統(tǒng)。

關(guān)鍵詞：WIFI;功耗;遠(yuǎn)程控制

眾所周知，傳統(tǒng)的燈功能單一，只是簡單的開關(guān)和亮度調(diào)節(jié)很難滿足現(xiàn)代人們的對生活的追求，隨著智能產(chǎn)業(yè)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，利用WiFi技術(shù)與傳統(tǒng)的燈結(jié)合，設(shè)計(jì)一款WiFi智能燈以方便人們生活，只需通過手機(jī)控制，實(shí)現(xiàn)燈的亮滅，調(diào)光，使人們生活更的各種生活需要。

本課題研究內(nèi)容涉及電路設(shè)計(jì)，器件選型，功耗研究，LED調(diào)光工作原理，通過WiFi連接手機(jī)APP對燈進(jìn)行操作。

1 總體設(shè)計(jì)

根據(jù)WIFI智能燈硬件包括電源模塊、降壓模塊、主控模塊、燈盤、開關(guān)調(diào)光模塊和人機(jī)APP等幾部分完成的，設(shè)計(jì)的整體結(jié)構(gòu)如圖1所示：

WIFI模塊集成WIFI接受天線，當(dāng)接收天線收到手機(jī)傳來的控制指令，WIFI芯片會(huì)控制燈盤的開和關(guān)，并可以調(diào)節(jié)亮度以及色溫。

2 功耗分析

2.1 電路功耗影響因素

電路選用光源是LED燈體積小、壽命長、能耗低，它消耗的電不超過0.1W，消耗的電能比相同光效的白熾燈減少90%以上，比節(jié)能燈少70%以上。電路除去元件發(fā)熱和高頻功耗外，主要功耗由電源模塊造成的損耗，WIFI智能燈雖然采用了DC-DC型降壓模塊，轉(zhuǎn)換效率較高，但不可避免的還是會(huì)產(chǎn)生功耗。開關(guān)電源設(shè)計(jì)不合理與PCB制作不合理也會(huì)產(chǎn)生不必要的功耗。

2.2 系統(tǒng)低功耗設(shè)計(jì)分析

（1）為了有效降低系統(tǒng)的功率損耗，低功耗性能的主控芯片是首選，各個(gè)模塊的核心芯片是電路的主體，同時(shí)也是產(chǎn)生功耗最主要的地方，因此選擇低主控芯片的功耗是最直接，最有效減少系統(tǒng)能耗。

（2）在硬件正常工作下，使芯片功率處于低壓模式。通過P=U2/R可得出純電阻元器件的功耗，通過公式P=α·C·U2·f得到動(dòng)態(tài)的功耗。根據(jù)上述可看出，功率與電壓成正比關(guān)系。當(dāng)主控芯片能選擇3.3V或5V供電的情況下，芯片采用3.3V供電產(chǎn)生的功耗會(huì)比5V的低50%。

3 硬件設(shè)計(jì)

3.1 WiFi處理模塊

TYWE3SWiFi處理模塊將配網(wǎng)操作、WIFI重置、指示燈狀態(tài)、自處理等模塊都集成在智能產(chǎn)品中，使智能燈更智能化、實(shí)用化、操作簡單、反應(yīng)靈敏快速、安全環(huán)保、節(jié)能高效。

3.2 開關(guān)電源設(shè)計(jì)

利用整流橋MB10F和IC2519把220V電壓降壓為24V，并且通過boost電路原理自動(dòng)調(diào)整電源的穩(wěn)定性。具體電路如圖2：

3.3 直流電壓轉(zhuǎn)化模塊

直流直壓轉(zhuǎn)化模塊使用到MP2359使電壓降到3.3V供電路使用。

3.4 模擬開關(guān)模塊

WIFI控制模塊輸出PWM波控制MOS管導(dǎo)通與關(guān)閉以達(dá)到控制LED燈調(diào)光調(diào)色的目的。

4 軟件設(shè)計(jì)

智能燈的APP是根據(jù)智能燈所采用的WIFI主控芯片TYWE3S來設(shè)定，WE3SWiFi智能控制模塊，它由一個(gè)高集成的無線芯片和少量的外圍器件構(gòu)成，內(nèi)置了wifi網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧和豐富的庫函數(shù)。TYWE3S內(nèi)嵌低功耗的32位CPU，1Mbyte閃存，50KBSRAM和外設(shè)資源，而且它是一個(gè)RTOS平臺(tái)，集成了所有Wi-Fi MAC以及TCP/IP協(xié)議的函數(shù)庫。

5 結(jié)論

本文采用TYWE2S主控芯片設(shè)計(jì)的燈光控制系統(tǒng)，通過電源模塊、降壓模塊、主控模塊、開關(guān)調(diào)光模塊使燈盤構(gòu)成，能使用手機(jī)APP調(diào)節(jié)LED燈光的顏色與亮度，經(jīng)測試運(yùn)行正常，實(shí)現(xiàn)了搖控的功能，系統(tǒng)具有實(shí)時(shí)性和穩(wěn)定性的特點(diǎn)，解決了傳統(tǒng)燈的耗能高的特點(diǎn)，適合家居的使用。

參考文獻(xiàn)：

[1]何偉.基于手機(jī)APP控制的智能LED燈設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D].杭州電子科技大學(xué)，2017.

[2]戴娟.基于單片機(jī)和Wi-Fi的LED燈控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].電子技術(shù)與軟件工程，2017（07）：241.

[3]張海峰，李振興，范浩，周亞羅.基于單片機(jī)的無線充電及智能燈控電路設(shè)計(jì)[J].通訊世界，2016（05）：273-274.

[4]呂庭，高維強(qiáng)，殷昊.基于Wi-Fi的家用智能照明控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].計(jì)算機(jī)測量與控制，2018（07）：70-74.