基于24G无线控制智能家居照明系统的研究新时代

随着科技的发展，越来越多的自动化、智能化的产品进入到人们的生活，正逐渐取代传统家居，成为一种行业发展潮流。智能家居照明系统作为的一个重要子系统，具有高效节能、管理简单、控制多样、成本较低和容易进入市场的优势。本文对面向智能家居的系统进行研究和开发，完成了一种单片机控制的、低成本的智能家居照明系统。

1.概述

智能家居照明系统隶属于智能家居中的一个子系统，也可以单独使用。智能家居照明系统能控制不同生活区域不同场合的各种照明效果轻松解决家居节能问题、提高生活品质。生活中常常遇到这样的问题，当在客厅中看电视或读书时并不需要太强烈的照明光线不得不关掉客厅大灯开启光线相对较暗用于满足看电视或读书需要的其他灯具。为了满足不同场合的照明要求，需要安装多种灯具，这给灯具控制带来极大的不方便，智能照明系统能轻松解决这个问题。只要按下手中的遥控器就能换转场景灯光照明。

智能家居照明系统控制方式的解决方案分为有线方式和无线方式。有线方式包括的X-10 和CEBUS、线方式的HomePNA、以太方式IEEE802. 以及专用总线方式的LONWORKS 和IEEE1 94 等等。其中用电力线作为络信息的传输介质的优点是：不需要另外布设电缆，降低施工难度；缺点是传输速率只有另外 00Kbps,难以满足视频和音频信号的传输，保密性差，接入设备昂贵等。无线方式包括红外线方式的IrDA、无线局域方式的IEEE802.11 系列、家庭射频技术的HomeRF、蓝牙的IEEE802.15.1、ZigBee 的IEEE802.15.4 等等。

无线方式解决了布线的难题，同时也能满足视频和音频信号的传输。本文以2.4G 射频技术为基础介绍一种智能家居照明系统。

2.系统方案

系统方案框图如图1 所示。本方案采用STC12C5A08AD 作为MCU控制器，STC12C5A08AD 是宏晶科技公司最新一代单片机，采用第6 代保密技术，程序烧写后无法解密，增强了保密功能。速度比普通的8051单片机快8~12 倍，内建4 个16 位定时器，功耗比较低。MCU 的控制信号通过光耦控制可控硅来控制灯具的明亮程度，在强电控制接口加有电流检测回路，检测强电电流的大小，用作检测反馈。通讯方式采用2.4G 无线通信模块，无需布线，降低成本，控制方式灵活，遥控范围广，通讯速度快。本方案一共可以控制12 路灯具，适用于家庭照明控制。

图1 系统方案框图

. 2.4G 模块

目前用于2.4GHz 通讯的通用芯片常见的有挪威Nordic 公司的nRF2401无线芯片模组，以色列RFWave 公司的RFW102 无线芯片模组等[5].根据设计需求及成本考虑，本设计中采用Nordic 公司的nRF2401进行无线数据传输。

nRF2401 是一个单片无线收发一体芯片，工作在2.4GHz ISM 频段，完全集成功率合成器、功率放大器、晶体振荡器和调整电路。采用QFN24 5 5 毫米封装，应用电路使用外围元件少（见图2）；采用FSK 调制方式，125 个频道，能满足多频及跳频需要；传输速率高达1Mbps,目标强的一种小市场具有高数据吞吐量；功耗低，电源电压1.9V~ .6V 满足低功耗设计需要；芯片内部设有专门稳压电路，使用各种电源包括DC/DC 开关电源均有较好的通信效果。

图2 2.4G 通讯电路

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