專利名稱：一種基于ZigBee技術可無線組網室內LED燈的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于大功率發(fā)光二極管照明驅動技術領域。
背景技術：
目前，傳統(tǒng)室內照明主要有白熾燈、熒光燈和鹵素燈。白熾燈和鹵素燈的最大 缺點是燈泡易破碎、壽命短、功耗大；熒光燈最大的缺點是其內含汞，不環(huán)保，生產和 回收均需做特殊處理。室內傳統(tǒng)調光方式主要有可控硅和紅外調光?？煽毓枵{光的缺點是布線繁瑣， 如果需要對多盞燈具分別調光每盞燈都必須安裝獨立的可控硅調節(jié)器；紅外調光的缺點 是方向單一、調光距離短?？煽毓枵{光和紅外線調光對燈具組網調節(jié)能力差。
發(fā)明內容本實用新型針對上述問題，提出可無線組網室內LED燈，采用新型大功率、長 壽命、低功耗LED做發(fā)光源，高效率、寬工作電壓開關電源對LED燈進行恒流驅動；無 線網絡采用低功耗、近距離無線組網通訊技術——ZigBee。利用ZigBee技術室內所有燈 具的工作狀態(tài)、當前照度百分比等內容將實時在主控制器的LCD上進行顯示，通過主控 制器LCD上的觸摸屏使用者可以方便對室內某盞或某些燈具進行無線控制。本實用新型的技術方案是一種基于ZigBee技術可無線組網室內LED燈，由ZigBee通信模塊、LED燈驅 動電路、LED燈組模塊和主控制器組成。其中ZigBee通信模塊由集成ZigBee模塊的MC13213單片機作為控制核心。MC13213 單片機通過第34、35、36腳分別與不平衡變壓器2450BL18B200E(T1)的第2、4、3腳 連接，再通過和不平衡變壓器2450BL18B200E(T1)第1腳經電容(C16)連接的天線 2450AT43A100E(A1)實現數據的調制接收與發(fā)射。MC13213單片機的第28和29腳分別 與晶體CX3225SB 16000 (Yl)的第1和3腳連接，晶體CX3225SB 16000 (Yl)為單片機內 部集成的ZigBee模塊提供標準16M頻率。ZigBee通信模塊電源的獲取和對LED燈驅動 電路的控制是通過8芯插針(Jl)實現的，8芯插針(Jl)的第1到8腳分別連接MC13213 的第 45、40、53、48、15、20、21 和 40 腳。LED燈驅動電路的工作原理是輸入交流電壓220V，經過共模電感(ILl)對 信號進行EMI濾波，由4個整流二極管1N4007(1D1)進行整流變成直流電源，然后經 過由電容(1C1、1C8)和二極管(1D9、1D10、1D8)組成的無源PFC對功率因數進行 校正，最后經過1C14、IDll和1D5進行RCD吸收后輸入到變壓器(IlTl)的初級繞 組。變壓器(IlTl)兩組次級繞組有脈沖輸出并構成兩個回路，其中第一回路經過二極 管1N4148(1D7)整流后通過PWM控制器KA5L0365R(IUl)的第3腳給其供電，PWM 控制器KA5L0365R(IUl)通過地2腳調節(jié)PWM占空比達到調節(jié)變壓器(IlTl)輸出電壓的目的；第二回路經過快速恢復二極管FFPF10U60DN(1D12)整流后輸出直流，為LED 燈組模塊和ZigBee通信模塊供電。采樣電阻(1R14)實時采樣LED燈組模塊電流， 恒流恒壓芯片TSM1052(1U6)通過第5腳獲取采樣電阻(1R14)兩端的電壓并與其內部 0.2V基準電壓進行比較通過與第3腳連接的光耦F0D817C(1U2)反饋給PWM控制器 KA5L0365R(IUl)實現恒流控制。當LED燈組模塊電壓與1.2V之比大于1R6與1R8阻 值之比時，恒流恒壓芯片TSM1052(1U6)通過與第3腳連接的光耦FOD817C (1U2)反饋 給PWM控制器KA5L0365R(1U1)進行調節(jié)，實現過載保護。LED燈驅動電路對LED 燈組模塊調光和開關功能的實現是通過與8芯插座(J2)連接的ZigBee通信模塊實現的，8 芯插座(J2)的第1到8腳分別與8芯插針(Jl)的第1到8腳連接。8芯插座(J2)的第4 腳是單片機MC13213的PWM輸出，經過由電阻(R8、R9、R7)和電容(C15、C14)組 成的降壓RC濾波電路連接到恒流恒壓芯片TSM1052(1U6)的第5腳，通過直接影響采樣 電阻兩端的電壓達到調光的目的。8芯插座(J2)的第5腳經過電阻(R13)連接到場效應 管FDC6333C(Q1)的第1腳，當該腳輸出低電平時LED燈組模塊電壓與1.2V之比等于電 阻(1R6)和電阻(1R8)的阻值之比，實現開燈功能；當該腳輸出高電平時LED燈組模塊 電壓與1.2V之比等于電阻(1R6)并聯電阻(R12)再和電阻(1R8)的阻值之比，LED燈 組模塊電壓降低實現關燈功能。8芯插座的第6、7腳分別與EEPROM 24LC01B (U2)的 第3、1腳連接，單片機MC13213按照IIC協(xié)議對EEPROM 24LC01B (U2)進行數據的讀 取和寫入。LED燈組模塊由7顆CREE XRE高亮度LED經回流焊焊接在鋁基板上，然后涂 抹導熱硅脂經特殊工藝固定在散熱器上。主控制器控制核心仍然為ZigBee通信模塊，還包含LCD、觸摸屏和存儲芯片。 主控制采用外部電源供電，無操作是LCD背光自動熄滅，同時單片機MC13213進入休眠 模式以降低系統(tǒng)功耗。單片機MC13213的第54、55、57、58、59腳分別連接觸摸屏驅 動芯片ADS7846(U2)的第16、11、15、14、12腳，觸摸屏驅動芯片ADS7846 (U2)的第 2、3、4、5腳分別與四線電阻式觸摸屏的X+、Y+、X-、Y-連接，當觸摸屏有操作時 觸摸屏驅動芯片ADS7846(U2)的第11腳將會出現一下降沿，單片機MC13213檢測到中 斷后馬上進入正常運行模式。單片機MC13213通過第54、58、59采用SPI方式與觸摸 屏驅動芯片ADS7846(U2)進行通信，讀取觸摸點的位置坐標，然后按照預定通信協(xié)議進 行地址編碼，向ZigBee無線網絡發(fā)送指令實現無線控制。LCD采用彩色LCD，單片機 MC13213通過并口方式對彩色LCD進行驅動，配合觸摸屏將圖形菜單和實時狀態(tài)進行顯示。本實用新型的有益效果1、基于ZigBee和觸摸屏技術，大大減少室內布線，控制更加方便；2、運用高光效LED作為光源，環(huán)保、節(jié)能；3、分級控制合理，系統(tǒng)的可擴展性自由、便捷；4、ZigBee工作頻率2.4GHz，全球免執(zhí)照；5、靈活的模式選擇及多種用戶可控參數，更大范圍滿足不同場合下的不同需 求。
圖1是本實用新型ZigBee通信模塊電路原理圖。圖2是本實用新型LED燈驅動電路原理圖。圖3是本實用新型主控制器電路原理圖。圖4是本使用新型總體框圖。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型作進一步說明，以便對本實用新型有更詳細的了 解。以下所述僅為本實用新型的優(yōu)選實例，并非據以對本實用新型做任何形式上的限 制，故凡是以本實用新型的創(chuàng)作精神為基礎所作的任何形式修飾或變更，皆屬于本實用 新型的范疇。參見圖1、2、3。一種基于ZigBee技術可無線組網室內LED燈，由ZigBee通信模塊、LED燈驅動 電路、LED燈組模塊和主控制器組成。其特征是所述的ZigBee通信模塊是由FreescaleW 部集成ZigBee模塊的單片機MC13213作為控制核心，通過輸出不同占空比PWM經LED 燈驅動電路對LED燈組模塊進行恒流驅動；主控制器包含ZigBee通信模塊、LCD (彩色 LCD)、觸摸屏(四線電阻式觸摸屏)和存儲芯片(24LC01B)，在單片機MC13213的控制 下LCD和觸摸屏相互協(xié)作按照預定協(xié)議進行地址編碼完成對ZigBee無線網絡的控制和實 時信息的顯示，存儲芯片將系統(tǒng)參數實時存儲。其中ZigBee通信模塊由集成ZigBee模塊的MC13213單片機作為控制核心。MC13213 單片機通過第34、35、36腳分別與不平衡變壓器(Tl)的第2、4、3腳連接，再通過和不 平衡變壓器2450BL18B200E(T1)第1腳經電容(C16)連接的天線2450AT43A100E(A1) 實現數據的調制接收與發(fā)射。MC13213單片機的第28和29腳分別與晶體CX3225SB 16000 (Yl)的第1和3腳連接，晶體CX3225SB 16000 (Yl)為單片機內部集成的ZigBee 模塊提供標準16M頻率。ZigBee通信模塊電源的獲取和對LED燈驅動電路的控制是通 過8芯插針(Jl)實現的，8芯插針(Jl)的第1到8腳分別連接MC13213的第45、40、 53、48、15、20、21 和 40 腳。LED燈驅動電路的工作原理是輸入交流電壓220V，經過共模電感(ILl)對 信號進行EMI濾波，由4個整流二極管1N4007(1D1)進行整流變成直流電源，然后經 過由電容(1C1、1C8)和二極管(1D9、1D10、1D8)組成的無源PFC對功率因數進行 校正，最后經過1C14、IDll和1D5進行RCD吸收后輸入到變壓器(IlTl)的初級繞 組。變壓器(IlTl)兩組次級繞組有脈沖輸出并構成兩個回路，其中第一回路經過二極 管1N4148(1D7)整流后通過PWM控制器KA5L0365R(IUl)的第3腳給其供電，PWM 控制器KA5L0365R(IUl)通過地2腳調節(jié)PWM占空比達到調節(jié)變壓器(IlTl)輸出電壓 的目的；第二回路經過快速恢復二極管FFPF10U60DN(1D12)整流后輸出直流，為LED 燈組模塊和ZigBee通信模塊供電。采樣電阻(1R14)實時采樣LED燈組模塊電流， 恒流恒壓芯片TSM1052(1U6)通過第5腳獲取采樣電阻(1R14)兩端的電壓并與其內部 0.2V基準電壓進行比較通過與第3腳連接的光耦F0D817C(1U2)反饋給PWM控制器KA5L0365R(IUl)實現恒流控制。當LED燈組模塊電壓與1.2V之比大于1R6與1R8阻 值之比時，恒流恒壓芯片TSM1052(1U6)通過與第3腳連接的光耦F0D817C(1U2)反饋 給PWM控制器KA5L0365R(IUl)進行調節(jié)，實現過載保護。LED燈驅動電路對LED 燈組模塊調光和開關功能的實現是通過與8芯插座(J2)連接的ZigBee通信模塊實現的，8 芯插座(J2)的第1到8腳分別與8芯插針(Jl)的第1到8腳連接。8芯插座(J2)的第4 腳是單片機MC13213的PWM輸出，經過由電阻(R8、R9、R7)和電容(C15、C14)組 成的降壓RC濾波電路連接到恒流恒壓芯片TSM1052(1U6)的第5腳，通過直接影響采樣 電阻兩端的電壓達到調光的目的。8芯插座(J2)的第5腳經過電阻(R13)連接到場效應 管FDC6333C(Q1)的第1腳，當該腳輸出低電平時LED燈組模塊電壓與1.2V之比等于電 阻(1R6)和電阻(1R8)的阻值之比，實現開燈功能；當該腳輸出高電平時LED燈組模塊 電壓與1.2V之比等于電阻(1R6)并聯電阻(R12)再和電阻(1R8)的阻值之比，LED燈 組模塊電壓降低實現關燈功能。8芯插座的第6、7腳分別與EEPROM 24LC01B (U2)的 第3、1腳連接，單片機MC13213按照IIC協(xié)議對EEPROM 24LC01B (U2)進行數據的讀 取和寫入。LED燈組模塊由7顆CREE XRE高亮度LED經回流焊焊接在鋁基板上，然后涂 抹導熱硅脂經特殊工藝固定在散熱器上。主控制器控制核心仍然為ZigBee通信模塊，還包含LCD、觸摸屏和存儲芯片。 主控制采用外部電源供電，無操作是LCD背光自動熄滅，同時單片機MC13213進入休 眠模式以降低系統(tǒng)功耗。單片機MC13213的第54、55、57、58、59腳分別連接觸摸屏 驅動芯片ADS7846(U2)的第16、11、15、14、12腳，觸摸屏驅動芯片ADS7846 (U2)的 第2、3、4、5腳分別與四線電阻式觸摸屏的X+、Y+、X-、Y-連接，當觸摸屏有操作 時觸摸屏驅動芯片ADS7846(U2)的第11腳將會出現一下降沿，單片機MC13213檢測到 中斷后馬上進入正常運行模式。單片機MC13213通過第54、58、59采用SPI方式與觸 摸屏驅動芯片ADS7846(U2)進行通信，讀取觸摸點的位置坐標，然后按照預定通信協(xié)進 行地址編碼，向ZigBee無線網絡發(fā)送指令實現無線控制。LCD采用彩色LCD，單片機 MC13213通過并口方式對彩色LCD進行驅動，配合觸摸屏將圖形菜單和實時狀態(tài)進行顯示。
權利要求1. 一種基于ZigBee技術可無線組網室內LED燈，由ZigBee通信模塊、LED燈驅動電 路、LED燈組模塊和主控制器組成，其特征是所述的ZigBee通信模塊采用MC13213單片 機作為控制器，MC13213通過34、35、36腳分別與不平衡變壓器2450BL18B200E Tl的 2、4、3腳連接，Tl的1腳經電容C16連接天線2450AT43A100E Al，MC13213的28和 29腳分別與晶體CX3225SB 16000Y1的1和3腳連接；LED燈驅動電路中共模電感ILl 實現EMI濾波，電容1C1、1C8和二極管1D9、1D10、1D8校正功率因數，1U6型號為 TSM1052,提供恒流驅動和過壓保護；主控制器包含ZigBee通信模塊、彩色LCD、四線 電阻式觸摸屏和存儲芯片，MC13213通過U2與四線電阻式觸摸屏連接，U2為觸摸屏驅 動芯片，型號為ADS7846，用于獲取觸摸點位置，彩色LCD用于顯示圖形界面及系統(tǒng)狀 態(tài)。
專利摘要一種基于ZigBee技術可無線組網室內LED燈，由ZigBee通信模塊、LED燈驅動電路、LED燈組模塊和主控制器組成；采用新型大功率、長壽命、低功耗LED做發(fā)光源，高效率、寬工作電壓開關電源對LED燈進行恒流驅動；無線網絡采用低功耗、近距離無線組網通訊技術——ZigBee。利用ZigBee技術室內所有燈具的工作狀態(tài)、當前照度百分比等內容將實時在主控制器的LCD上進行顯示，通過主控制器LCD上的觸摸屏使用者可以方便對室內某盞或某些燈具進行無線控制。
文檔編號G08C17/02GK201795308SQ20092024596
公開日2011年4月13日 申請日期2009年12月24日 優(yōu)先權日2009年12月24日
發(fā)明者張武軍, 玄浩 申請人:張武軍, 玄浩