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智能家居中的无线数据传输方案
1. 概述
智能家居以家为平台,利用计算机技术、数字技术、网络通信技术和综合布线技术,
将与家庭生活密切相关的防盗报警系统、家电控制系统、网络信息服务系统等各子系统有机
的结合在一起。
通过中央管理平台,让家居生活舒适、安全、便利、节能、健康、环保。类似名称
的还有数码家居、数字字园、网络家庭、家庭自动化、 E-HOME 等等。
目前,智能家居可为用户提供家居安全报警、可视对讲、家电、照明调光、设备
的室内外遥控、电话远程控制、 远程控制等多种功能。产品类型包括有线、无
线或者有线和无线结合,无线方式具有无布线,移动,安装方便、应用场合广等优点逐渐成
为应用主流。
2. 方案设计
贝能科技采用 IAI 公司的无线系列芯片结合 MICROCHIP 的 PIC 系列单片机已开发
出一系列的智能家居方案,如小区的水气无线抄表方案、家居终端无线开关方案、无线灯光
控制方案、终端控制器大屏幕界面 QVGA 方案、终端 接入方案等等。IAI 公司
的无线芯片系列具有集成度高、外围元件少、功耗低、性能稳定可靠等特点,芯片内部集成
了 FSK 无线收发必需的全部功能模块,包括多边带 PLL 合成器、PA、LNA、混频器、基带
滤波器、中频放大器、信号强度指示 RSSI、数据质量侦测 DQD、电池电压侦测、AFC 和
微控制器等,同时 MICROCHIP 的 PIC 系列芯片单片机具有低功耗、高稳定性、抗干扰性
好等特点。为此我司采用 IA4421芯片已开发了两种小通讯模块 PHY 和 EV-IA4421-433M-3,
可以为用户提供串口或者 SPI 接口,方便用户使用和开发。
本文从软、硬件两方面介绍一款智能灯光控制方案,该方案分为手持 RF 遥控和灯
光控制两部分,可以通过手持设备实现家居灯光明暗的调节、全开全关、定时控制和软启功
能。
灯光控制部分硬件组成框架
灯光控制部分硬件组成框图如图 1所示,其中各部分接口电路如下:
图1 无线灯光控制电路
图2 非隔离电源电路图
①非隔离电源电路为 MCU 和无线模块提供工作电压,如图 2所示,采用 PI 的
LinkSwitch-TN,由于功率 MOSFET 和控制器集成在一个 IC 当中,设计过程可得到极大地
简化。电路路中所用元件数目很少,无需变压器,即可以利用设计速成部分,使用标准元件
完成常用输出电压和电流的设计。
②无线模块连接电路如图3所示,PHY 只需使用5个 I/O 口即可工作,同时采用 SPI
兼容的控制接口作为数据通讯接口,我们测试板也正是使用这种方式与 PHY 模块进行连接
的。各个接口功能如下:SCK:SPI 串口时钟输入;SDI:SPI 串口数据输入;NSEL:SPI
片选输入(低电平有效);SDO:SPI 串口数据输出;NIRQ:中断请求输出(低电平有效);PHY
模块用作数据。该模块具有体积小、功耗底等优点,非常适合用于无线设备上。
图3 无线模块连接电路
③调光模块电路如图4所示,包括一个 EMI 滤波器、一个无源功率因数校正、镇流
器控制和灯谐振输出级,输出级采 PWM 输出驱动信号,通过驱动变压器驱动半桥 MOS 管,
实现灯光的控制。