[发明专利]一种基于单片机的智能家居照明系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种照明系统，具体是一种基于单片机的智能家居照明系统。

背景技术

智能照明系统为智能家居的一个分支，智能家居的概念早在20世纪80年代便被提出，随着大量采用电子技术的家用电器面试，自此，住宅电子化开始实现；80年代中期，将家用电器、通信设备与安全防范设备各自独立的功能综合为一体，又形成了住宅自动化概念；至80年代末，由于通信与信息技术的发展，出现了通过总线技术对住宅中各种通信、家电、安防设备进行监控与管理的商用系统，这在美国被成为SmartHome，也就是现在智能家居的原型。

1984年，世界上第一所公认的智能建筑在美国康涅狄格州落成，随后国内外各高校和机构进行了大量关于智能家居或智能家居系统的研究。其中最著名的是美国的X-10电力线载波技术，X-10电力载波通信协议是利用家庭中的电力线路作为载体，进行灯光控制信号的传输，把120kHz的b通过X-10通信协议，编码信号加载至60Hz(我国为50Hz)的线路上，可实现家中各个设备的资源共享。

目前国际上应用最为广泛的是CAN总线，其广泛使用在离散控制领域。CAN总线使用了短帧结构传输信号，传输时间较短；抗干扰能力较强；通讯距离较长，最远可达10km；通讯速率高达40Mbps。采用CAN总线技术开发的分布式楼宇控制系统在家居控制、森林监控、消防警报等检测和监控领域得到了充分应用并取得了良好的效果。

如今，智能家居系统在美国、德国、日本、新加坡等国都有了比较广泛的应用，美国有超过400万户的家庭安装了智能家居系统，新加坡有约30个社区，5000多户家庭采用了智能家居控制系统。

国内智能家居发展至今仅有大约十年的时间，随着人们从陌生到熟悉，从误解到理解，智能家居的发展道路可谓非常坎坷！它经过了早期的概念普及期到现在开始进入快速的发展期。目前，我国智能家居三大企业海尔、克隆、清华同方根据消费者不同的需求，从不同角度研发出适应各自市场的产品——“e家庭”、“集散控制系统”、“e-home”。

照明控制方式的发展则建立在智能家居发展的基础之上，借鉴了舞台灯光控制系统，从传统的开关控制发展到自动照明控制方式，进而再发展到智能照明控制方式。在控制的方式上，从最初的传统手工开关控制，发展到传感器、定时器等智能芯片的开关控制，甚至还出现了环境调光、电位器调光，发展到利用可控硅或晶体管等的智能控制进行调光。这些照明方式不仅实现了照明的自动控制，节约了能源消耗，还大大延长了照明设备的使用寿命，从而发挥了新兴照明设备的经济效益使用效益以及可持续发展的社会效益。

直至今天，国外对于灯光照明控制系统的开发已经有了非常突出的进展。国外早在90年代就开始从事智能照明系统的开发与应用，相继出现了不少智能照明设备、智能照明控制系统以及管理系统，例如澳大利亚奇胜科技的C-BUS总线、瑞士ABB的公司I-BUS总线、日本松下的HBS协议、欧洲EIB安装总线、美国的LonWorks总线等总线控制协议、控制系统。这些协议及系统需要将各个不同的设备仪器通过通信媒介连接起来，根据媒介的不同可以分为：总线类型、电力线载波类型、无线类型等。

然而在灯光调控节能方面的研究上，我国的起步则较晚，技术落后于国外。灯光调控的使用率对比来看，在美国占约70％，在欧洲占约45％，而在亚洲仅占10％～15％，在亚洲，日韩占约15％～20％，而中国占还不到1％。虽然我国照明控制技术起步相对路后，但在控制技术方面的研究也相当迅速，例如发展了IHCC住宅智能中心控制系统等。

LED灯驱动最初选用功率光耦TLP250进行直接驱动，TLP250是一种可输出大电流的功率光耦，原理图如图3所示，其输出电流最高可达1.5A，且可直接由单片机控制芯片I/O口进行控制，大大提高元器件使用效率。

但是在后期系统检测的时候发现，TLP250在连续带载工作10分钟后，输出端三极管会有被击穿的风险，实验中所用的四枚TLP250功率光耦均在连续工作10分钟后，先后被击穿，失去了开关作用。

经过进一步分析，我们得出被击穿的两种可能原因。一是长时间的工作电流导致三极管击穿。测得接通状态下负载电流在100mA至500mA之间，虽然TLP250最高输出电流可达1.5A，但是长时间500mA的电流输出会导致发热量增高，引发击穿的风险。二是LED照明灯可能存在感性负载，在光耦关断的瞬间产生过电压，从而击穿光耦的输出三极管。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于单片机的智能家居照明系统，以解决上述背景技术中提出的问题。