基于Zigbee技術(shù)的LED燈光控制器的設(shè)計(jì)及應(yīng)用

　　2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

　　調(diào)光功能的實(shí)現(xiàn)方法可分為兩種：類比和脈沖寬度調(diào)變(PWM)。采用類比調(diào)光技術(shù)時(shí)，只需將白光 LED 的電流降至最大值的一半，就能讓屏幕亮度減少50%.這種方法的缺點(diǎn)是LED 光色會(huì)移動(dòng)，且需要類比控制訊號(hào)，所以本系統(tǒng)采用PWM 調(diào)光技術(shù)。PWM 調(diào)光技術(shù)會(huì)提供完整電流給白光LED，但會(huì)減少電流負(fù)載周期，進(jìn)而達(dá)成調(diào)光的要求，例如要將亮度減半， 只需50%的負(fù)載周期提供完整電流。PWM 訊號(hào)頻率通常會(huì)超過(guò)100 Hz，確保這個(gè)脈沖電流不會(huì)被眼睛察覺(jué)，PWM 頻率的最大值需視電源供應(yīng)的啟動(dòng)和反應(yīng)時(shí)間而定;為了得到最大彈性，同時(shí)讓整合更簡(jiǎn)單，白光LED 驅(qū)動(dòng)器最高應(yīng)能接受50 kHz 的PWM 頻率。

　　硬件系統(tǒng)是由LED 燈驅(qū)動(dòng)模塊、LED 電源驅(qū)動(dòng)模塊和Zigbee 無(wú)線傳輸模塊等組成。硬件電路邏輯框圖如圖2 所示。

　　圖2 硬件電路邏輯框圖。

　　LED 燈驅(qū)動(dòng)部分采用PT4207 驅(qū)動(dòng)芯片，PT4207 是一款高壓降壓式LED 驅(qū)動(dòng)控制芯片， 用于驅(qū)動(dòng)一顆或多顆LED燈， 其輸入電壓范圍為20~450 V， 可以實(shí)現(xiàn)在85~265 VAC范圍內(nèi)穩(wěn)定可靠的工作，并保證系統(tǒng)的高效能。同時(shí)內(nèi)置的輸入電壓補(bǔ)償功能極大地改善了不同輸入電壓下LED 電流的穩(wěn)定性。PT4207 還具有負(fù)載短路保護(hù)、開(kāi)路保護(hù)和過(guò)溫保護(hù)等功能。其專用調(diào)光管腳可直接接受PWM 脈沖調(diào)光，將PWM 信號(hào)加到DIM 腳。PWM 信號(hào)低電平要小于0.35 V，高電平在2.5~5 V 之間， 為達(dá)到較好調(diào)光效果，PWM 信號(hào)脈沖頻率最好小于最低工作頻率的1%.簡(jiǎn)單驅(qū)動(dòng)原理圖如圖3 所示。

　　圖3 PT4207 的驅(qū)動(dòng)原理圖。

　　Zigbee 無(wú)線通信模塊主要采用CC2530.CC2530 是用于2.4-GHz IEEE 802.15.4、ZigBee 和RF4CE 應(yīng)用的一個(gè)真正的片上系統(tǒng)(SoC)解決方案。它具有極高的接收靈敏度和抗干擾性能， 能夠以非常低的總的材料成本建立強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)。CC2530 結(jié)合了領(lǐng)先的RF 收發(fā)器的優(yōu)良性能，業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)的增強(qiáng)型8051 CPU，系統(tǒng)內(nèi)可編程閃存，8-KB RAM 和許多其他強(qiáng)大的功能。CC2530 具有32/64/128/256KB 四種不同的閃存版本，本系統(tǒng)采用的是256KB 閃存。CC2530 具有不同的運(yùn)行模式，使得它尤其適應(yīng)超低功耗要求的系統(tǒng)，運(yùn)行模式之間的轉(zhuǎn)換時(shí)間短進(jìn)一步確保了低能源消耗。本系統(tǒng)是通過(guò)改變PWM 輸出進(jìn)而改變燈光亮度，CC2530 的定時(shí)器1 是一個(gè)16 位定時(shí)器，具有定時(shí)器/PWM 功能。它有一個(gè)可編程的分頻器，一個(gè)16 位周期值，和五個(gè)各自可編程的計(jì)數(shù)器/捕獲通道，每個(gè)都有一個(gè)16 位比較值。一個(gè)16 位捕獲寄存器也用于記錄收到/發(fā)送一個(gè)幀開(kāi)始界定符的精確時(shí)間，或傳輸結(jié)束的精確時(shí)間， 還有一個(gè)16 位輸出比較寄存器可以在具體時(shí)間產(chǎn)生不同的選通命令(開(kāi)始RX，開(kāi)始TX，等等)到無(wú)線模塊。每個(gè)計(jì)數(shù)器捕獲通道可以用作一個(gè)PWM 輸出或捕獲輸入信號(hào)邊沿的時(shí)序。定時(shí)器2 是專門為支持IEEE802.15.4 MAC 或軟件中其他時(shí)槽的協(xié)議設(shè)計(jì)。定時(shí)器3 和定時(shí)器4 是8 位定時(shí)器，具有定時(shí)器/計(jì)數(shù)器/PWM 功能。