【文章內容簡介】 智能家電、WWW 方式監(jiān)控界面、在線更新……4. 網絡攝像機：在遠程瀏覽器上可以進行視頻監(jiān)控；5. 家庭網關：非 INTERNET 協(xié)議的輕量級設備聯(lián)網的轉換器；5 / 25 智能燈光控制器 背景信息隨著人們生活質量的提高，燈具已不單純是實現(xiàn)室內基本照明的工具，而且是建筑裝飾的一種實用藝術品。當家里有各式各樣的燈具之后，將它們精心地搭配在一起，并且達到最適合氣氛的效果是高品質生活的需要。同時目前燈光的控制主要還是手動形式，逐個地去控制所有的燈具，這樣不僅麻煩而且效率低下，也不符合現(xiàn)代舒適生活的標準。因此，一個可以對燈光進行方便的控制，同時提供場景組合等功能的智能化燈光系統(tǒng)不僅具有實用價值，而且市場前景也相當廣闊。 設計目標設計一個智能化燈光控制器，安裝在家中的各個房間，提供輕觸式燈光控制、紅外遙控、場景組合、預設存儲等豐富功能。通過面板上的輕觸按鈕，可以控制燈光的開關和亮度，或者使多盞燈光進入某種預設的場景；也可以通過手持遙控器來控制住宅內所有的燈光。通過遙控器上的場景設置按鍵，可以方便地設定燈光場景和迅速切換。系統(tǒng)分為接收外來控制信號和執(zhí)行控制操作兩部分。為了接收控制信號，系統(tǒng)需具備紅外接收功能，按鍵輸入面板。為了對燈具執(zhí)行控制，需要設計220V 調光控制電路。利用 MC68HC908SR12 的 FLASH 在線刷新(ISP)能力，我們設計了一套可重用的內核（包含 BIOS 與 OS） ，通過與內核的交互可以方便地在線下載應用層的程序。應用層的程序包括以下功能：開關面板按鍵輸入判斷、紅外遙控器接收、預設場景存儲、調光可控硅控制。由于 MC68HC908SR12 具有豐富的外圍接口資源，并有著很高的可靠性和運算速度，非常適合于該款產品的設計。 功能特性1. MCU 采用 Motorola 的 MC68HC908SR12；2. RS485 總線型網絡，通訊波特率 19200；3. 輸入：輕觸按鍵，紅外遙控器。 4. 輸出：開關輸出，調光輸出；5. 采用簡單的實時多任務內核；6. 網絡化的開關按鈕控制，可以通過 Windows 版本軟件任意設定；7. 多種場景的設置，存儲，及執(zhí)行。6 / 25三、硬件描述整個系統(tǒng)的核心由 MC68HC908SR12 構成。它的內部框圖如 圖 3 所示：圖 3 MC68HC908SR12 內部框圖對于以太網網關終端（ESWeb）和智能燈光控制器（ESLight）的設計，選擇 MC68HC908SR12 作為核心處理器是基于以下理由：1. 較低的成本：由于是家用設備，對成本非常敏感；而 SR12 不到$ 美金的價格，單芯片的解決方案，使得整體成本可以降低；2. 適用的功能：通過 ESWeb 實現(xiàn)基于 Web 瀏覽器的網絡遠程控制界面相對簡單，用高端處理器或者 PC 來實現(xiàn)顯得不夠經濟；我們編寫的TCP/IP 協(xié)議棧約占用 7KB FLASH 和 380 Bytes RAM，SR12 完全可以滿足這一需求并有富余。此外，高達 8MHz 的總線頻率使得它和其他MCU 相比具有較強的處理能力，經過實測，在以太網上傳輸 HTML 頁面并沒有感到特別的延遲；對于 ESLight 來說，需要 10KB～12KB 的7 / 25空間來存儲代碼和配置信息，SR12 恰好能滿足這一需求。3. 在線升級能力：對于 ESWeb，由于每個家庭的設備情況不一樣，要能根據實際情況形成不同的網頁控制頁面；而 MC68HC908 系列的芯片均支持 FLASH 的在線編程能力，我們設計了一套運行在 Windows 環(huán)境的配置軟件，可以根據每個家庭的情況定制不同的 HTML 頁面下載到SR12 芯片上；對于 ESLight，可以在線下載關聯(lián)定義、場景配置、遙控器接收定義等信息，這些信息可以在掉電后存儲。4. 足夠的器件資源：SR12 具有多達 31 個 GPIO，可以很方便地和以太網控制器 RTL8019AS 相連接；剩余接口可以用來擴展傳感器、鍵盤、功率輸出等接口；內置的溫度傳感器和 10bit AD 轉換器可以用來采集溫度和模擬量數據；通過時鐘單元的輸入捕獲功能，還可以實現(xiàn)對水、電、氣三表的脈沖輸出采集。在 ESLight 的設計中，由于需要對可控硅進行控制，一方面，需要精確地獲取 220V 交流電中的過零信息，另一方面，也需要通過定時器控制可控硅的開關時間，SR12 的兩個 IRQ 以及兩個定時器能很好地滿足兩路調光控制器的設計要求。5. 安全可靠：系統(tǒng)要有非常高的可靠性，不易出現(xiàn)誤動作，例如，在燈光系統(tǒng)中，由于和 220V 交流電距離很近，不能受到交流電的影響。由于MC68HC908 系列的芯片在穩(wěn)定性和抗干擾能力方面表現(xiàn)不俗，所以能極好地滿足這一要求。接下來，將分別描述兩個節(jié)點的硬件設計細節(jié)。 以太網網關終端 硬件框圖MCUMC68HC908SR12PLL ()D(7..0)A(2..0)EtherRTL8019AS20MHzIORIOWIsolation TransformerRJ45 ConnectorLED: Power, Link, LANKeyPad(16Keys)Control NetworkMAX487Digital/Analog InputFor sensors statusEEPROM24LC256RJ11ConnectorSCIGPIO I2CGPIOLEDADDC 5V Power Supply8 / 25圖 4 信息終端模塊硬件系統(tǒng)框圖 硬件由以下幾部分組成：1. 單片機及其外圍器件，主要是：MC68HC908SR1PLL （ 晶體等） 、LED 指示燈；2. 以太網控制器部分，主要是 RTL8019AS、耦合變壓器、RJ45 插座、20MHz 晶體；3. 外置存儲器，由一片 I2C 接口的 EEPROM 構成。通過 SR12 內置的 I2C接口連接；4. 家庭控制網絡連接部分，由 MAXIM 公司的 MAX48RJ11 插座構成。5. 外部接口，16 鍵按鍵鍵盤、4 路模擬量輸入、4 路數字量輸入、2 路脈沖量輸入；6. 電源部分，由一片 7805 提供 5V 的直流電壓。 電路原理圖9 / 25圖 5 RTL8019AS 部分電路10 / 25圖 6 RS485 電平轉換部分的電路圖 智能燈光控制器 硬件框圖圖 7 智能燈光控制器的原理框圖硬件由以下幾部分組成：1. 單片機及其外圍器件，主要是：MC68HC908SR1PLL （ 晶體等） 、LED 指示燈、蜂鳴器；2. 按鍵輸入接口，在面板上，提供 6 鍵的按鈕，作為調光控制或場景控制；3. 紅外遙控接口，在面板上有一個紅外遙控器接收窗口，可以實現(xiàn)紅外遙控信號的接收；4. 調光驅動部分，使用兩片可控硅（SCR，SiliconControlled Rectifier，又稱硅控整流器）進行調光控制。通過一片光藕（MOC3021） ，從 220V交流電上取出過零點信號作為同步，過零信號表現(xiàn)為一個低電平脈沖，連接到 SR12 的 IRQ2 上作為中斷輸入；5. 家庭控制網絡連接部分，由 MAXIM 公司的 MAX48RJ11 插座構成。6. 電源部分，由控制總線可提供 12V 直流電壓，由一片 7805 提供 5V 的直流電壓。四、軟件描述我們用匯編語言實現(xiàn)了一段啟動代碼（Boot Code） ，而全部的應用程序則采用 C 語言編程，編譯環(huán)境為 Hiware C。以太網網關終端的軟件框圖如下：MCUMC68HC908SR12PLL ()LED, Beeper Power, IndicateTTLRS485ConverterRJ11 Connector6 Key InputInfrared InputDimmerSCRDC 5