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。
[0041]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。
[0042]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10mA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。
[0043]此后改进照明驱动电路，如图2、5所示为单片机控制芯片P0.0 口控制的LED照明灯的驱动电路，选用M0SFET-1RF640N替换光耦TLP250进行驱动。本次设计的四枚LED照明灯分别由一个驱动电路进行驱动。图2中IRF640N为N沟道M0SFET，25摄氏度条件下持续输出电流可达18A，栅极击穿电压高达200V。单片机控制芯片I/O 口与IRF640之间加上逻辑芯片74HC03N，74HC03N为二输入四与非门逻辑芯片，较之74LS03 二输入四与非门芯片具有高速开关特性，此外，该芯片为OC门漏极输出，当输入低电平时输出为高阻状态，需接一个IK的上拉电阻，方能正常输出高电平。74HC03N在电路中作为IRF640的驱动芯片，同时兼具隔离单片机控制芯片信号的作用，将两个二输入与非门的输入输出端短接，使其并联工作，增加芯片工作的可靠性。与照明LED灯并联的FR107为快恢复二极管，反向耐压1000V，正向连续电流1A，在此起到续流的作用，用以避免LED照明灯中可能存在的感性负载所导致的关断时的过电压。在此基础上额外并联一个100 μ F的极性电容至LED照明灯，用以缓解PWM输出，高占空比时照明灯的闪烁现象。
[0044]此系统中各种芯片及电路需要独立的电源系统，主要用到两种电源，分别是12V和5V直流电。12V电源由AD-DC模块产生，该模块由220V交流电输入，经整流降压输出12V直流电，最大负载电流2Α，除了为照明电路供电，还作为12V-5V降压模块的输入端。以LM2596-ADJ为核心的降压模块为系统供5V电源，LM2596-ADJ是德州仪器(TI)公司的降压开关型集成稳压芯片，可输出5V电压为单片机控制芯片等芯片供电。
[0045]因为我国家用电标准是220V、50Hz的交流电，整个智能家居照明系统可直接在家庭中使用，无需额外电源配合。
[0046]目前用于家用无线设备通讯的技术主要有3种:ZigBee技术、WIFI技术、BlueTooth蓝牙技术。
[0047]ZigBee是基于IEEE802.15.4标准的低功耗局域网协议。根据国际标准规定，ZigBee技术是一种短距离、低功耗的无线通信技术。这一名称来源于蜜蜂的八字舞，蜜蜂使用飞翔和“嗡嗡”地抖动翅膀这种“舞蹈”行为与同伴传递花粉所在方位的信息，也就是说蜜蜂依靠这样的方式与群体中的其他个体进行信息的传递，也就是通信。ZigBee技术的优点是传输距离近、复杂程度低、自组织、低功耗、工作频段灵活可靠，缺点是传输范围小、数据传输速率低、系统兼容性差。ZigBee技术主要适合用于自动控制和远程控制领域，可以嵌入各种设备。综上，ZigBee是一种便宜的，低功耗的近距离无线组网通讯技术。
[0048]WIFI是一种可以将各种通讯设备或终端以无线方式互相连接的技术，而其本身是一种高频无线电技术，基于IEEE802.11系列协议，其优势是传输速度快、健康安全、应用普遍、设备兼容性高，缺点是网络覆盖范围有限、移动性不足。
[0049]BlueTooth(蓝牙)是一种无线技术标准，能在包括移动电话、手持设备相关外设等之间进行无线信息交换，最初基于IEEE802.15.1标准，如今已不再维持该标准，其优点是适用性广、可建立临时对话、抗干扰能力强，缺点是体积较大、成本高。利用“蓝牙”技术，能够有效地简化移动通信终端设备之间的通信，也能够简化设备与因特网Internet之间的通信，从而使数据传输变得更加迅速高效。
[0050]根据以上分析，选用WIFI技术作为本次设计的核心通讯技术，主要看中其优点中的应用普遍、设备兼容性高。目前WIFI技术已经应用到各家各户，家庭WIFI网络已经非常普遍，若本次设计的智能家居照明系统应用到各家庭中，不需要搭建额外的网络环境便可使用，减少了约50%的成本。此外，由于是在家庭中使用该网络技术，对覆盖范围要求不高，且对移动性的要求几乎为零，所以WIFI技术所固有的缺点在本次设计的系统中便不复存在。
[0051 ] W5500是一款全硬件TCP/IP嵌入式以太网控制器，支持TCP、UDP、IPv4、I CMP, ARP,IGMP以及PPPoE协议，为嵌入式系统提供了更加简易的互联网连接方案。W5500集成了 TCP/IP协议栈，内部具有32K字节存储器作为TX/RX缓存；支持10/100MbpS的网络传输速度，支持8个独立端口同时运行，使得用户使用单芯片就能够在应用中拓展网络连接，其原理图如图2所示。其中，电源部分由L1117T稳压芯片组成的降压电路构成，用以将外围电路输入的5V电源降压至3.3V为W5500芯片供电，W5500拥有独立晶振提供时钟周期计算。
[0052]W5500内嵌32K字节片上缓存，用户只需一些简单的Socket编程就能实现以太网通信，这种方法快捷、简便。W5500提供了 SPI (外设串行接口)与MCU主控芯片通信，虽然STC12C5A60S2没有专门用于SPI通信的接口，但是使用软件可以将普通I/O 口模拟为SPI接口，从而实现W5500与STC12C5A60S2之间的通信，进以完成单片机控制芯片和网络中控制设备之间的通信。
[0053]对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
[0054]此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
【主权项】
1.一种基于单片机的智能家居照明系统，包括单片机控制芯片、网络模块、串口通信模块、电路驱动模块、照明模块、路由器、GSM模块和终端，其特征在于，所述单片机控制芯片分别连接网络模块、串口通信模块和电路驱动模块，电路驱动模块还连接照明模块，网络模块还连接路由器，串口通信模块还连接GSM模块，GSM模块还通过终端连接路由器。2.根据权利要求1所述的基于单片机的智能家居照明系统，其特征在于，所述单片机控制芯片 STC12C5A60S2。3.根据权利要求1所述的基于单片机的智能家居照明系统，其特征在于，所述路由器采用FAST-FW150R家用路由器。4.根据权利要求1所述的基于单片机的智能家居照明系统，其特征在于，所述GSM模块采用移动通信模块GTM900-C。5.根据权利要求1所述的基于单片机的智能家居照明系统，其特征在于，所述串口通信模块采用RS232。6.根据权利要求1所述的基于单片机的智能家居照明系统，其特征在于，所述电路驱动模块采用M0SFET-1RF640N，单片机控制芯片I/O 口与IRF640之间加上逻辑芯片74HC03N。7.根据权利要求1所述的基于单片机的智能家居照明系统，其特征在于，所述照明模块采用LED灯。8.根据权利要求1所述的基于单片机的智能家居照明系统，其特征在于，所述终端采用手机智能终端。9.根据权利要求1所述的基于单片机的智能家居照明系统，其特征在于，所述网络模块采用W5500。
【专利摘要】本发明公开了一种基于单片机的智能家居照明系统，包括单片机控制芯片、网络模块、串口通信模块、电路驱动模块、照明模块、路由器、GSM模块和终端，单片机控制芯片分别连接网络模块、串口通信模块和电路驱动模块，电路驱动模块还连接照明模块，网络模块还连接路由器，串口通信模块还连接GSM模块，GSM模块还通过终端连接路由器。本智能家居照明系统是以STC12C5A60S2单片机控制芯片为控制核心，利用WiFi模式与移动通信GSM模块对家居照明系统进行智能控制，实现远程控制与本地控制模式。
【IPC分类】H05B37/02
【公开号】CN105120563
【申请号】CN201510556322
【发明人】胡春华, 杨东, 水存洋
【申请人】南京林业大学
【公开日】2015年12月2日
【申请日】2015年9月3日