基于stm8s的恒流驱动led楼道灯控制器

２０１９年１１月２５日现代信息科技Nov.2019 第３卷第２２期Modern Information Technology Vol.3 No.22基于ＳＴＭ８Ｓ的恒流驱动ＬＥＤ楼道灯控制器徐迎辉，唐国龙（青岛求实职业技术学院 机电工程学院，山东 青岛 266108）摘 要：本文以现有楼道灯控制方式给用户带来的不适体验为出发点，通过采用光强检测电路、HC-SR501人体红外感应模块、微处理器STM8S103F3、PT4115恒流驱动IC、拨码开关等器件及模块的有机组合，实现光照亮度强时控制器处于待机状态，当光照弱时进入工作状态。工作时人走灯延时熄灭，同时相邻楼层同步点亮的设计又能带来良好的视觉体验，也可以实现对楼道灯的有效节能控制。本文中楼道特指楼梯楼道。通过模拟实验验证了该控制器的可行性。关键词：STM8S微处理器；PT4115；楼道灯；LED；无线通讯中图分类号：TN76；TP29 文献标识码：A 文章编号：2096-4706（2019）22-0048-03Ｃｏｎｓｔａｎｔ　Ｃｕｒｒｅｎｔ　ＬＥＤ　Ｃｏｒｒｉｄｏｒ　Ｌｉｇｈｔ　Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ　Ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ｔｈｅ　ＳＴＭ８ＳXU Yinghui，TANG Guolong（School of Mechanical and Electrical Engineering，Qingdao Qiushi College，Qingdao 266108，China）The controller organically uses the light intensity detection circuitAbstract：This paper starts from the uncomfortable experience brought to the users by the existing corridor lamp control mode. ，HC-SR501 human body infrared sensor module，microprocessor STM8S103F3，PT4115 constant-current drive IC，dial switch and other devices or modules. The effect is realized that the controller is in standby state when the light intensity is strong，and enters the working state when the light intensity is weak. At the working state，when the person leaves，the lamp will be put out，and the adjacent floors will be lit synchronously. Such design brings good visual experience and can effectively control the energy saving of the floor lamp. The corridor in this article refers to stair corridor especially. The feasibility of the controller is verified by simulation experiments.Keywords：STM8S microprocessor；PT4115；corridor lights；LED；wireless communication1 技术背景光强检测人体感应当前楼道灯控制上主要采用声光敏控制，而这种控制方电路模块式很大程度上实现了智能控制，即当光线充足时不启动照明NRF24L01的LED功能，当光线不够充足时启动照明功能，同时具备延时熄灭模组STM8S103F3基于PT4115恒流驱动电路功能，且相对而言也更加节能。然而在用户使用时会出现必须制造声响才能激活照明的情况，这样会打扰到邻近的住地址编码模块户，同时用户也会感觉到十分费力。于是红外被动感应式的图1 系统框架图楼道灯面世了，这种楼道灯兼顾声控式的优点，同时做到了2.1 系统原理图不用声音刺激即可亮灯，因此得到了广泛应用。但是前两者图2给出了系统的总原理图，①部分为微控制器及编码均存在这样的情况：当用户在一楼时二楼的楼道灯不亮，当电路，②部分为NRF无线收发模组，③部分为红外感应模用户走到楼梯拐弯处时会发现二楼一片漆黑，或者视线灰暗，块，④部分为LED调光电路，⑤部分为光强检测电路。给人不舒服、不安全的体验。本控制器提供了一种可以实现2.2 微处理器及地址编码电路相邻的楼道灯同时点亮的控制方案，同时可以实现楼道灯缓图2中①部分给出了微处理器及其外围的编码电路。慢点亮和缓慢熄灭，能够给用户带来良好体验。微处理器作为整个控制器的控制核心，拨码开关S1及上2 系统组成拉电阻组合为控制器提供了自身的ID，拨码开关不同的组合状态，相应的引脚出现不同的电平组合状态。PB5为定控制器的结构框图如图1所示，系统以STM8S微处理时器1 TIM1的比较输出端口3，通过该端口输出的PWM器为控制核心，外围由人体感应模块HC-SR501、地址编波来驱动PT4115恒流驱动模块，PA1/PA2/PD1/PD2/码模块、NRF24L01无线收发模块、LED恒流驱动电路等PD3/PD4/PD5七个引脚控制NRF24L01无线收发模块，组成。通过PB4端口读取光强检测电路的信号。微处理器采用的是STM8S103F3，每一个控制器都拥有硬件地址，该地址设收稿日期：2019-09-03置上未采用软件设置地址，而是采用拨码开关现场设置。482019.11现代信息科技11月22期排版文件.indd 482019/12/6 13:35:32徐迎辉，等：基于STM8S的恒流驱动LED楼道灯控制器第22期拨码开关通过不同形式的组合，为控制器提供唯一地图2中④部分给出了LED调光电路，PT4115是一款可址，本控制器设计时采用6位拨码开关，2^6=64，即拨码开调光、可调输出电流的降压型LED恒流驱动IC。通过控制关可以提供64个地址，所以本控制器可以在同一栋楼中同芯片的DIM输入端PWM波的占空比实现对LED亮度的调侧楼道最多可以支持64个楼道灯的控制。如若楼梯楼道灯制。实验中PWM波频率为1khz，LED逐渐点亮的过程中个数大于64，则只需更换7位拨码开关就可以扩展控制盏占空比从10%升至100%，逐渐点亮过程为1秒，在熄灭的数到128，如还需增加，以此类推即可。过程中占空比由100%降至0%，亮度衰减过程持续2秒。2.3 NRF24L01模组及红外感应模块电路2.5 光强检测电路红外感应模块采用HC-SR501人体红外感应模块，其光强检测电路如图2中⑤部分所示，R3为光敏电阻，接口电路图如图2中③部分所示，用以探测红外特征信号，R6为可变电阻器，通过设置R6的阻值可以改变使能控制检测到人体红外特征后可以发出相应的有效信号，通过中断器其他外围设备工作的光照强度，以便适应不同的楼道环的形式触发微处理器进行相应操作。图2中②部分所示为无境，通常情况下会设定一个光照强度值，作为启动其他外围线收发模块，可发送/接收数据包，并为不同控制器节点之设备的条件。当光照强度变弱至一定程度，R6阻值上升，间提供通讯渠道。电压比较器正向输入端电位上升，从而使输出电位由低变2.4 LED调光电路高，进而使控制器脱离待机状态，进入智能控制状态。GNDU2C2104987VDDVCAPC3105GNDPHO12VSSNRST410S1PWM11PB4PA3OUTPB5PC717111216211U3CE5PC6310IRQIRQ18MISOMISOIRQ6PA1PC515PB2PC41449MOSIMOSI27SCKSCK58CSNCSN36CECEMOSI18PC31367GNDGND45VCCVCCCSN19PD1PD632MISOGND20PD2PD5SW DIP-6NRF modulePD3PD41SCK654321011111119GNDstm8s2RP1VCCVCC123456781U112VR8D0R2R3VCC30.3R7OUT2GNDSR360LED1L1photo3U5A1OUT47uH4VCC+C7-LM339AD2PHOGNDRED_INFRO100uF5541+NNU6R5R6ISW2PWM3VCS1DIMDN1KG2PT411534GND5GND图2 系统原理图3 工作原理不同的组态，对应不同的地址，从一楼至N楼的控制器地每一盏灯均需要挂接一个控制器，每一个楼道灯视为一址依次增加，差值为1。在读取自身ID之后，通过无线模个节点，每个节点既是主机又是从机，现分别分析节点作为块将自身的ID号发送出去，紧接着输出PWM信号驱动主机和从机时的工作原理。PT4115恒流模块LED逐渐点亮。如果点亮过程中有新的红3.1 作为主机外信号刺激，将以新的刺激时刻作为起点开始计时，在无新作为主机时控制器每隔一分钟读取一次光强检测模块电的红外信号刺激的情况下，30s后驱动PT4115逐渐熄灭大路，当光线减弱至特定强度时，该模块会输出高电平，此时功率LED灯。控制器的控制外围设备的程序被使能。使能之后当没有红外3.2 作为从机信号时，不断检测红外模块；当有红外信号被感应到时，红作为从机时光线足够强时不会进行除光强检测以外的动外感应模块会输出高电平，此时微处理器读取自身的ID，作。从机只有在光照减弱到一定强度时才会允许接受其他节ID由拨码开关提供，拨码开关在控制器安装时会被设置成点发送过来的信号。2019.1149现代信息科技11月22期排版文件.indd 492019/12/6 13:35:33第22期现代信息科技假设此时光照强度减弱到特定值，当有无线信号到达实验采用模拟高度为3层的住户楼，分三个楼层分别有本机，微处理器读取自身ID，若收到的信息中ID号与自身人出现时控制器节点在不同情况下的动作。ID号做差绝对值为1，视为有效无线信号，则表示相邻的节图3中A/B/C三种情况分别表示1楼、2楼、3楼有点即楼上或楼下的灯下有人经过，此时微处理器将点亮照明人出入时，各节点的动作情况。当1楼有人触发时，1楼节设备，同样设备点亮后延时30s。若延时过程中没有接收到点发送数据给2楼，2楼同时点亮。3楼节点与1楼节点不新的有效无线信号或自身红外模块未被触发，则在30s后熄属于相邻节点，所以并未点亮；当2楼有人触发的情况，2灭，若在此期间有接收到新的有效无线信号或自身红外模块楼节点发送数据给1楼和3楼，1、3楼同时点亮，因为不确被触发，将以触发时刻为新的计时起点开始30s的延时。即定人的移动方向，是上楼还是下楼，所以上下楼均点亮。当在延时过程中可以重复触发。3楼（顶楼）有人触发时，3楼节点发送数据给2楼，2楼若接收到无线信号中的ID号与自身ID号做差绝对值同时点亮。因为此时确定住户是下楼，所以点亮下方楼层。不为1，则表示不是相邻楼层的控制器节点发送的，为无效无线信号，控制器将什么也不做。5 结 论4 实验结果实验结果表明，本文设计的控制器可以很好地实现设计目的，用户视野始终处于明亮环境，给用户带来良好体验，同时也起到了节约电能的作用。1楼2楼3楼参考文献：A[1] 潘永雄.STM8S系列单片机原理与应用（第二版） [M].西安：西安电子科技大学出版社出版，2015.[2] 谭浩强.C程序设计（第四版） [M].北京：清华大学出版社，2010.1楼2楼3楼B[3] 潘煜东，肖宝森，骆嘉诚.LED智能楼道灯的设计 [J].厦门大学学报（自然科学版），2017，56（5）：750-754.[4] 马宏骞.电力电子技术及应用项目教程 [M].北京：电子工业出版社，2011.1楼2楼3楼[5] 马宏骞.楼道灯的设计与制作 [J].电子制作，2014（5）：C15.作者简介：徐迎辉（1989.10-），男，汉族，河南新乡人，硕士，助教，研究方向：智能LED楼宇照明；唐国龙（1989.01-），图3 不同楼层有人触发时的情况男，汉族，山东青岛人，硕士，讲师，研究方向：智能交通系统。（上接47页）4 系统应用前景展望3 系统架构设想国内开通地铁的城市及线路数量不断增多，地铁行业发实际上，与地铁场段情况类似的国铁编组站、场站已经展方兴未艾。地铁场段行车防护系统能够有效地防止挤、脱、成熟地使用了无线调车机车信号和监控系统（STP），并且闯等安全事故，可以在地铁的行车安全方面发挥重要作用，使用效果良好，地铁场段行车安全防护系统可以参考STP能够产生较大的经济效益和社会效益。系统如果能够结合目的架构设计，并结合地铁实际情况进行开发。地铁场段行车前的前沿技术，如5G通信技术、精确定位技术、移动端开安全防护系统可以由车载子系统、地面控制子系统、地面监发等，必将在地铁行业具有更广泛的应用前景。测和分析子系统三部分组成。车载子系统应包括车载主机、参考文献：无线通信设备、列车运行监控记录装置（LKJ2000）、车载[1] 杨志刚.LKJ2000型列车运行监控记录装置 [M].北京：中国铁道出版社，2003.定位装置，以及各型传感器、摄像机等设备组成。地面监测[2] 宋学伟.浅议地铁车辆段/停车场行车安全管理 [J].建筑和分析子系统核心设备是数据服务器、监测服务器。地面控工程技术与设计，2015（25）：1325.制子系统则包括地面控制服务器、联锁采集设备、车务终端、[3] 黄锦培.城市轨道交通综合监控系统在多种行车模式下的无线通信设备、车辆定位设备等。工程车的定位由北斗系统联动应用 [J].现代信息科技，2019，3（15）：169-171.实现，电客车的定位可以由信标实现。系统可以采用C++作者简介：张平（1985-），男，汉族，四川广元人，本科，语言/VisualC++平台进行开发。具体构架如图1所示。中级职称，研究方向：地铁运营。502019.11现代信息科技11月22期排版文件.indd 502019/12/6 13:35:34