室内照明精确控制系统的设计

朱莉莉　庞立　杭建伟　李长亮

摘 要：针对楼宇室内照明广泛使用的格栅灯灯具，以STC11F02单片机为核心控制器设计了格栅灯嵌入式控制模块，并设计了一套室内照明精确控制系统。详细介绍了该系统的组成、硬件电路以及软件程序的设计。实验证明该照明精确控制系统简单可靠、操作方便、成本低廉。

关键词：室内照明 单片机 精确控制

中图分类号：TP216.2 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）07（b）-0073-01

随着社会的不断发展和自然资源的日益紧缺，节约能源已是世界发展的趋势，各个国家相继推出了具体的实施措施。据相关统计资料显示，现代建筑物的能耗相当大，约占整个国家总能耗的30%，而建筑物的照明在建筑物能耗中又占有很大的比例，因此建筑物的照明节能在节约能源方面有着重要的作用与潜力[1]。格栅灯是建筑物照明，特别是商场、写字楼照明应用最广泛的光源之一，而现阶段格栅灯的控制方式比较简单、单一，大部分采用灯具的并联控制方式，即同时开启或关闭多盏灯具。而室内的自然照明环境以及室内空间的使用情况是变化的，因此不同空间需要的人工照明环境是不同的，传统的控制方式难以满足这一要求，造成了不必要的资源浪费。本文提出并设计了精确照明控制系统，可以根据时间或者需要控制任意灯具的工作状态，从而达到满足照明要求的同时做到节能的最大化。

1 系统组成

该室内照明精确控制系统由嵌入式格栅灯控制模块、系统控制面板及格栅灯组成。其中嵌入式格栅灯控制模块安装在格栅灯中；格栅灯采用并联方式接至220V供电回路中；系统控制面板与各格栅灯采用屏蔽双绞线接线，采用RS485通讯。其系统结构示意图如图1所示。

2 硬件电路

2.1 格栅灯控制模块

格栅灯控制模块与电子镇流器一起安装在格栅灯内，其主要作用是接收系统控制面板所发出的指令，控制格栅灯中三支灯管的工作状态（以三管格栅灯为例）。

格栅灯控制模块以STC11F02 MCU为控制器核心，加入工作电源、晶振、复位电路构建最小系统。MCU工作电源为5 V直流电压，由交流220 V电压经整流稳压电路变换而得。

隔离与电流采集电路原理图如图2所示。

隔离电路工作原理是MCU发出控制信号经光电双向可控硅驱动器MOC3061及双向可控硅BTA08控制格栅灯镇流器电源的通断状态。由电流互感器、两个LM324运算放大器构成电流采集电路。荧光灯管的电流经电阻转换成电压信号，再经LM324构成的差分运算电路和电压比较电路将电压的正弦波依次变为三角波和方波，最终输入到单片机中，从而判断荧光灯管的开关状态。

2.2 系统控制面板

系统控制面板为用户提供一个操作界面，显示系统中的格栅灯位置及工作状态，用户可根据需要进行相应的选择和操作。系统控制面板以LPC1768为控制器核心，加入工作电源、晶振、复位电路及LCD液晶显示触摸屏等。

2.3 通讯

系统采用RS485通讯方式，其布线简单、抗干扰能力强、信号传输稳定，是目前工控中被广泛使用的通讯方式之一。

3 软件

室内照明精确控制系统的软件部分分为系统控制面板软件与格栅灯控制模块软件，由各子程序构成。系统控制面板软件主要包括初始化子程序，串口中断子程序、液晶显示子程序、触摸屏扫描子程序、CRC校验子程序等。格栅灯控制模块软件主要包括初始化子程序、串口中断子程序、CRC校验子程序、灯管控制子程序等。

在系统搭建时每盏格栅灯均分配一个专属地址，系统控制面板发出的控制指令经屏蔽双绞线传输到各盏格栅灯控制模块，而只有地址匹配的格栅灯控制模块才会响应并执行动作。

为保证数据传输的准确性，采用CRC校验码。在发送指令字符串时，在字符串的末位加入前面各字节的CRC校验码；在接收指令字符串时，先计算接收到的字符串的CRC校验码，再将此计算CRC校验码与接收CRC校验码相比较，两者相同则视为数据传输正确，否则视为数据传输错误。

4 结语

该文针对室内格栅灯照明搭建了室内照明精确控制系统。根据自然照明环境和空间使用情况，定时或手动的通过系统控制面板来控制室内的任何一盏格栅灯的任何一只灯管的工作状态，并将其工作状态实时的在系统控制面板上进行显示。在保证照明质量的前提下尽可能的减少格栅灯的使用数量，从而达到照明节能的目的，同时控制面板还留有接口供上层开发。实验证明本系统结构简单，成本低、可靠性高，是值得采用的照明节能控制方案之一。

参考文献

[1] 陶小环，贾睿新.论楼宇智能照明控制系统的应用与研究[J].中小企业管理与科技（上旬刊），2011（2）：265-266.

[2] 杨立彪.C-bus智能照明控制系统与节能[J].智能建筑与城市信息，2005（11）.

[3] 陈悦婷.浅谈智能照明控制系统和应用[J].科技创新与应用，2013（5）.endprint

摘 要：针对楼宇室内照明广泛使用的格栅灯灯具，以STC11F02单片机为核心控制器设计了格栅灯嵌入式控制模块，并设计了一套室内照明精确控制系统。详细介绍了该系统的组成、硬件电路以及软件程序的设计。实验证明该照明精确控制系统简单可靠、操作方便、成本低廉。

关键词：室内照明 单片机 精确控制

中图分类号：TP216.2 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）07（b）-0073-01

随着社会的不断发展和自然资源的日益紧缺，节约能源已是世界发展的趋势，各个国家相继推出了具体的实施措施。据相关统计资料显示，现代建筑物的能耗相当大，约占整个国家总能耗的30%，而建筑物的照明在建筑物能耗中又占有很大的比例，因此建筑物的照明节能在节约能源方面有着重要的作用与潜力[1]。格栅灯是建筑物照明，特别是商场、写字楼照明应用最广泛的光源之一，而现阶段格栅灯的控制方式比较简单、单一，大部分采用灯具的并联控制方式，即同时开启或关闭多盏灯具。而室内的自然照明环境以及室内空间的使用情况是变化的，因此不同空间需要的人工照明环境是不同的，传统的控制方式难以满足这一要求，造成了不必要的资源浪费。本文提出并设计了精确照明控制系统，可以根据时间或者需要控制任意灯具的工作状态，从而达到满足照明要求的同时做到节能的最大化。

1 系统组成

该室内照明精确控制系统由嵌入式格栅灯控制模块、系统控制面板及格栅灯组成。其中嵌入式格栅灯控制模块安装在格栅灯中；格栅灯采用并联方式接至220V供电回路中；系统控制面板与各格栅灯采用屏蔽双绞线接线，采用RS485通讯。其系统结构示意图如图1所示。

2 硬件电路

2.1 格栅灯控制模块

格栅灯控制模块与电子镇流器一起安装在格栅灯内，其主要作用是接收系统控制面板所发出的指令，控制格栅灯中三支灯管的工作状态（以三管格栅灯为例）。

格栅灯控制模块以STC11F02 MCU为控制器核心，加入工作电源、晶振、复位电路构建最小系统。MCU工作电源为5 V直流电压，由交流220 V电压经整流稳压电路变换而得。

隔离与电流采集电路原理图如图2所示。

隔离电路工作原理是MCU发出控制信号经光电双向可控硅驱动器MOC3061及双向可控硅BTA08控制格栅灯镇流器电源的通断状态。由电流互感器、两个LM324运算放大器构成电流采集电路。荧光灯管的电流经电阻转换成电压信号，再经LM324构成的差分运算电路和电压比较电路将电压的正弦波依次变为三角波和方波，最终输入到单片机中，从而判断荧光灯管的开关状态。

2.2 系统控制面板

系统控制面板为用户提供一个操作界面，显示系统中的格栅灯位置及工作状态，用户可根据需要进行相应的选择和操作。系统控制面板以LPC1768为控制器核心，加入工作电源、晶振、复位电路及LCD液晶显示触摸屏等。

2.3 通讯

系统采用RS485通讯方式，其布线简单、抗干扰能力强、信号传输稳定，是目前工控中被广泛使用的通讯方式之一。

3 软件

室内照明精确控制系统的软件部分分为系统控制面板软件与格栅灯控制模块软件，由各子程序构成。系统控制面板软件主要包括初始化子程序，串口中断子程序、液晶显示子程序、触摸屏扫描子程序、CRC校验子程序等。格栅灯控制模块软件主要包括初始化子程序、串口中断子程序、CRC校验子程序、灯管控制子程序等。

在系统搭建时每盏格栅灯均分配一个专属地址，系统控制面板发出的控制指令经屏蔽双绞线传输到各盏格栅灯控制模块，而只有地址匹配的格栅灯控制模块才会响应并执行动作。

为保证数据传输的准确性，采用CRC校验码。在发送指令字符串时，在字符串的末位加入前面各字节的CRC校验码；在接收指令字符串时，先计算接收到的字符串的CRC校验码，再将此计算CRC校验码与接收CRC校验码相比较，两者相同则视为数据传输正确，否则视为数据传输错误。

4 结语

该文针对室内格栅灯照明搭建了室内照明精确控制系统。根据自然照明环境和空间使用情况，定时或手动的通过系统控制面板来控制室内的任何一盏格栅灯的任何一只灯管的工作状态，并将其工作状态实时的在系统控制面板上进行显示。在保证照明质量的前提下尽可能的减少格栅灯的使用数量，从而达到照明节能的目的，同时控制面板还留有接口供上层开发。实验证明本系统结构简单，成本低、可靠性高，是值得采用的照明节能控制方案之一。

参考文献

[1] 陶小环，贾睿新.论楼宇智能照明控制系统的应用与研究[J].中小企业管理与科技（上旬刊），2011（2）：265-266.

[2] 杨立彪.C-bus智能照明控制系统与节能[J].智能建筑与城市信息，2005（11）.

[3] 陈悦婷.浅谈智能照明控制系统和应用[J].科技创新与应用，2013（5）.endprint

摘 要：针对楼宇室内照明广泛使用的格栅灯灯具，以STC11F02单片机为核心控制器设计了格栅灯嵌入式控制模块，并设计了一套室内照明精确控制系统。详细介绍了该系统的组成、硬件电路以及软件程序的设计。实验证明该照明精确控制系统简单可靠、操作方便、成本低廉。

关键词：室内照明 单片机 精确控制

中图分类号：TP216.2 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）07（b）-0073-01

随着社会的不断发展和自然资源的日益紧缺，节约能源已是世界发展的趋势，各个国家相继推出了具体的实施措施。据相关统计资料显示，现代建筑物的能耗相当大，约占整个国家总能耗的30%，而建筑物的照明在建筑物能耗中又占有很大的比例，因此建筑物的照明节能在节约能源方面有着重要的作用与潜力[1]。格栅灯是建筑物照明，特别是商场、写字楼照明应用最广泛的光源之一，而现阶段格栅灯的控制方式比较简单、单一，大部分采用灯具的并联控制方式，即同时开启或关闭多盏灯具。而室内的自然照明环境以及室内空间的使用情况是变化的，因此不同空间需要的人工照明环境是不同的，传统的控制方式难以满足这一要求，造成了不必要的资源浪费。本文提出并设计了精确照明控制系统，可以根据时间或者需要控制任意灯具的工作状态，从而达到满足照明要求的同时做到节能的最大化。

1 系统组成

该室内照明精确控制系统由嵌入式格栅灯控制模块、系统控制面板及格栅灯组成。其中嵌入式格栅灯控制模块安装在格栅灯中；格栅灯采用并联方式接至220V供电回路中；系统控制面板与各格栅灯采用屏蔽双绞线接线，采用RS485通讯。其系统结构示意图如图1所示。

2 硬件电路

2.1 格栅灯控制模块

格栅灯控制模块与电子镇流器一起安装在格栅灯内，其主要作用是接收系统控制面板所发出的指令，控制格栅灯中三支灯管的工作状态（以三管格栅灯为例）。

格栅灯控制模块以STC11F02 MCU为控制器核心，加入工作电源、晶振、复位电路构建最小系统。MCU工作电源为5 V直流电压，由交流220 V电压经整流稳压电路变换而得。

隔离与电流采集电路原理图如图2所示。

隔离电路工作原理是MCU发出控制信号经光电双向可控硅驱动器MOC3061及双向可控硅BTA08控制格栅灯镇流器电源的通断状态。由电流互感器、两个LM324运算放大器构成电流采集电路。荧光灯管的电流经电阻转换成电压信号，再经LM324构成的差分运算电路和电压比较电路将电压的正弦波依次变为三角波和方波，最终输入到单片机中，从而判断荧光灯管的开关状态。

2.2 系统控制面板

系统控制面板为用户提供一个操作界面，显示系统中的格栅灯位置及工作状态，用户可根据需要进行相应的选择和操作。系统控制面板以LPC1768为控制器核心，加入工作电源、晶振、复位电路及LCD液晶显示触摸屏等。

2.3 通讯

系统采用RS485通讯方式，其布线简单、抗干扰能力强、信号传输稳定，是目前工控中被广泛使用的通讯方式之一。

3 软件

室内照明精确控制系统的软件部分分为系统控制面板软件与格栅灯控制模块软件，由各子程序构成。系统控制面板软件主要包括初始化子程序，串口中断子程序、液晶显示子程序、触摸屏扫描子程序、CRC校验子程序等。格栅灯控制模块软件主要包括初始化子程序、串口中断子程序、CRC校验子程序、灯管控制子程序等。

在系统搭建时每盏格栅灯均分配一个专属地址，系统控制面板发出的控制指令经屏蔽双绞线传输到各盏格栅灯控制模块，而只有地址匹配的格栅灯控制模块才会响应并执行动作。

为保证数据传输的准确性，采用CRC校验码。在发送指令字符串时，在字符串的末位加入前面各字节的CRC校验码；在接收指令字符串时，先计算接收到的字符串的CRC校验码，再将此计算CRC校验码与接收CRC校验码相比较，两者相同则视为数据传输正确，否则视为数据传输错误。

4 结语

该文针对室内格栅灯照明搭建了室内照明精确控制系统。根据自然照明环境和空间使用情况，定时或手动的通过系统控制面板来控制室内的任何一盏格栅灯的任何一只灯管的工作状态，并将其工作状态实时的在系统控制面板上进行显示。在保证照明质量的前提下尽可能的减少格栅灯的使用数量，从而达到照明节能的目的，同时控制面板还留有接口供上层开发。实验证明本系统结构简单，成本低、可靠性高，是值得采用的照明节能控制方案之一。

参考文献

[1] 陶小环，贾睿新.论楼宇智能照明控制系统的应用与研究[J].中小企业管理与科技（上旬刊），2011（2）：265-266.

[2] 杨立彪.C-bus智能照明控制系统与节能[J].智能建筑与城市信息，2005（11）.

[3] 陈悦婷.浅谈智能照明控制系统和应用[J].科技创新与应用，2013（5）.endprint