【導讀】TI專場來了，TI專家分享了關于無線LED照明系統的設計方案。該方案能夠有效地進行集中控制和多點單獨控制，定時控制，自動調光等預設功能，滿足當前市場對此類解決方案的功能要求。值得大家學習。
隨著綠色照明與智能家居日益受到關注，短距離無線通信技術也逐漸開始應用在相關領域。針對于此，本文設計并完成了基于TI CC430 系列和UCC28810 的無線LED 照明系統，旨在提供一種新穎、高效以及智能化的無線LED 照明系統解決方案。
1. 無線LED 照明系統的簡介
照明系統與人民生活息息相關，但目前絕大部分照明系統都是利用各類普通開關對燈具進行打開和關閉，燈光的亮度調節也是通過普通的調光開光進行相應的調節。每次進行照明系統的操作須走到開關處才能完成，且一個開關一般只對應一路燈具，導致需要安裝很多開關，因此非常有必要設計一種集調光和開關一體的無線遙控發射接收裝置以提升照明系統的智能化。這將有效地克服傳統有線控制的弊端，減少線路布局，并使人們可自由的在任何地方都可對照明系統進行相應的操作。基于這種需求，本文設計了無線LED 照明系統的解決方案，具有非常豐富的功能。具體來說有以下幾種功能：
1、集中控制和多點操作的功能;
2、軟啟動功能：開燈時，燈光由暗漸亮，關燈時，燈光由亮漸暗。避免大電流沖擊，保護照明系統，延長使用壽命;
3、燈光明暗調節功能：調節不同燈光的亮度，操作方便;
4、全開全關和記憶功能;
5、定時控制功能;
6、亮度自適應調節;
2. 系統結構與總體方案設計
本文設計采用了TI 的CC430 無線通信平臺，該平臺融合了基于16Bit 的超低功耗MSP430 內核 以及業界領先的不足1GHz 的CC1101 RF 收發器之上。完美的結合實現了獨特的低功耗/高性能組合與前所未有的高集成度，帶來更為先進的高選擇性與高阻塞性能，確保即使在噪聲環境下也能實現可靠通信。能夠充分利用其高達25MHz 的峰值執行性能，且功耗僅為160uA/MHz。針對基于CC430 的設備，TI 提供了種類豐富的MSP430 MCU 外設集，如12-Bit 的ADC、LCD驅動以及比較器等高性能數字與模擬外設。此外，還具有AES-128 硬件安全模塊確保通信的安全性。
無線LED 照明系統的整體框圖如圖1 所示。其中控制端部分設計為采用雙節AA 電池供電的
手持式遙控模塊，其基于CC430F6137，帶有段式LCD 驅動，豐富的I/O 口資源，以及能夠構建觸摸功能的比較器;而接收端則基于CC430F5137，其帶有12-Bit 的 ADC 以及多通道的PWM 模塊。通過在控制端CC430F6137 的比較器B 上構建觸摸滑條與按鍵功能，對滑條的觸摸位置進行檢測并轉換為PWM的占空比，通過雙邊的RF 模塊發送/接收相應的調制參數，再由接收端CC430F5137 產生調節LED 燈亮度的PWM信號，對驅動模塊UCC28810 進行調制，如圖2所示。
3. 硬件電路設計
3.1 RF 模塊硬件電路設計
CC430 的射頻模塊使用的是業界領先的不足1GHz 的CC1101 RF 收發器，該部分是基于RF頻率的直接合成，其射頻合成器包括一個完整芯片的LC-VCO 和一個對接模式的混頻器進行頻率合成。該射頻的接收單元將RF 信號通過低噪聲放大器（LNA）進行前置放大，再對其中頻信號進行濾波、數據解調以及同步包等工作。CC430 支持的頻率范圍為：300MHz~348MHz;389MHz~464MHz;779MHz~928MHz;在本設計中使用的是433MHz 的載波頻率，鑒于應用場合其要求的傳輸速率較低，因此選用的是3.2Kbps;并通過PATABLE 對輸出功率進行調整，滿足不同的距離需求。
RF 模塊的硬件電路在整個系統設計中尤為重要，如圖3 所示。圖中的C5， C9， L3 以及L8形成一個平衡轉換器，用以將CC430 上的差分端口RF_N/RF_P 平衡電路轉換成單端不平衡的RF 信號，方便將振子流過電纜屏蔽層外的高頻電流截斷。圖中的L5，C10 和L4 構成了帶通濾波器;L2，L6 和C8 構成低通濾波器。在本設計中RF 的天線采用的是鞭狀天線或者陶瓷天線。
[page]3.2 觸摸滑條的硬件電路構建
在本設計中，控制端部分為手持式遙控模塊。其設計的人機交互界面主要是LCD 顯示以及觸摸按鍵。其中將觸摸滑條的功能用于調節LED 的亮度，是系統中較為形象與新穎的設計之一。其充分利用了MSP430 的自身資源特性，在CC430F6137 集成的比較器COM_B 以及PCBLayout 的傳感電容上，構建了基于弛張振蕩方式（RO）的觸摸按鍵功能，由于在COMP_B 中自帶有REF 參考電壓配置網絡，因此無需像COMP_A 那樣使用外部硬件方式實現參考電壓網絡。其原理如圖4 所示，主要通過TimerA 測量RC 振蕩電路在固定時間內的振蕩次數，當人手觸摸在傳感電容上，會改變其自身電容值，使得對應的振蕩次數發生明顯變化，以此來判斷觸摸/非觸摸的狀態。構建一個4/5 級觸摸滑條與2 個觸摸按鍵。
3.3 傳感器硬件電路設計
光敏傳感器的使用使得LED 照明系統能夠實現亮度自調節功能，硬件電路如圖5 所示。光敏傳感器使用的是光敏電阻，因其有著良好的光電特性以及價格優勢，非常適合于光強檢測場合的使用。系統中主要通過對Vo 電壓的檢測，反映光強的變化，進而對PWM進行相應的調制。
總結
本文主要描述了以CC430 為控制核心的無線LED 照明系統的設計。整個系統經過軟/硬件設計與調試使得功能基本得到實現，系統實際硬件電路如圖所示。實測過程中能夠有效地進行集中控制和多點單獨控制，定時控制，自動調光等預設功能，滿足當前市場對此類解決方案的功能要求。
