CN201142769Y

CN201142769Y - 基于以太网的室内灯光远程控制系统

Info

Publication number: CN201142769Y
Application number: CNU2008200712133U
Authority: CN
Inventors: 陈万忠; 张倬; 刘富; 龚银银; 吴薇; 刘斌
Original assignee: Jilin University
Current assignee: Jilin University
Priority date: 2008-01-07
Filing date: 2008-01-07
Publication date: 2008-10-29
Anticipated expiration: 2018-01-07

Abstract

本实用新型公开了一种基于以太网的室内灯光远程控制系统。旨在克服对室内灯光不能远程控制的问题。它包括远程控制部分和至少一个室内接收部分。远程控制部分是一台安装了利用VB语言编制控制界面的计算机程序的计算机，它连接在以太网上。室内接收部分包括一个主控模块和至少一个子控模块，主控模块包括MC9S12NE64单片机与ZigbeeCC2430主模块，MC9S12NE64单片机连接在以太网上，主控模块从以太网上接收数据并通过无线传输的方式传递给各子控模块。子控模块包括ZigbeeCC2430从模块、89S51单片机及控灯电路。子控模块通过无线传输的方式接收由主控模块传来的命令控制灯具的开、关或灯光的亮度。

Description

基于以太网的室内灯光远程控制系统

技术领域

本实用新型涉及一种对室内灯光进行控制的装置，更具体地说，它涉及一种基于以太网的室内灯光远程控制系统

背景技术

在现有的技术中，可以通过控制可控硅的导通角改变流经白炽灯中电流的导通时间从而达到改变灯光亮度的作用。可控硅的一端经光电耦合器MOC3021与单片机相连接，另一端与白炽灯的两端的回路相连接。通过单片机的定时程序，改变继电器一端的导通时间，从而改变了另一端白炽灯中电流的流过时间，控制了白炽灯的亮度变化。但它不能对白炽灯的开或关、白炽灯的亮度变化实施远程控制。

经检索得知中国专利公开号CN1716332，公开日2006年1月4号，发明创造名称无线家居控制系统，申请号200510073040.X，该申请公开了一种家庭内部通过遥控器与无线设备相配合的遥控方式对室内的灯光进行无线控制。但这种灯光控制仅能在室内进行控制，还达不到远程控制的目的。本发明实现了从以太网上对灯光进行控制，从而达到了远程控制的目的。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是克服现有技术存在的达不到远程控制的问题，提供一种从网上对灯具进行控制的从而达到远程控制目的基于以太网的室内灯光远程控制系统。

为解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案予以实现。基于以太网的室内灯光远程控制系统包括远程控制部分和至少一个室内接收部分。

所述的远程控制部分是一台安装了利用VB语言编制的控制界面的计算机程序的计算机，它连接在以太网上。

所述的室内接收部分包括一个主控模块和至少一个子控模块，主控模块包括MC9S12NE64单片机与ZigbeeCC2430主模块，MC9S12NE64单片机与ZigbeeCC2430主模块之间为串口线连接，MC9S12NE64单片机连接在以太网上，主控模块从网上接收数据，并将接收的控制命令通过无线传输的方式传递给各子控模块。

子控模块包括ZigbeeCC2430从模块、89S51单片机及控灯电路，ZigbeeCC2430从模块与89S51单片机之间为串口线连接，89S51单片机与控灯电路之间为电线连接，子控模块通过无线传输的方式接收主控模块传输过来的命令控制灯具的开、关或改变灯光的亮度。

技术方案中所述的MC9S12NE64单片机与ZigbeeCC2430主模块之间的串口线连接是指MC9S12NE64单片机上的SCIO_RXD/PS0与SCIO_TXD/PS1脚分别和ZigbeeCC2430主模块上的P0.2与P0.3脚串口线连接；所述的ZigbeeCC2430主模块上的RE_N、TXRX_SWITCH与RE_P脚安装有将从网上接收的数据传输给ZigbeeCC2430从模块的陶瓷天线，其型号为T39620；所述的ZigbeeCC2430从模块与89S51单片机之间的串口线连接是指89S51单片机上的RXD与TXD脚分别和ZigbeeCC2430从模块上的P0.2与P0.3脚串口线连接；所述的ZigbeeCC2430从模块上的RE_N、TXRX_SWITCH与RE_P脚安装有接收由ZigbeeCC2430主模块发送的数据的陶瓷天线，其型号为T39620。

与现有技术相比本实用新型的有益效果是：

1.基于以太网的室内灯光远程控制系统采用的MC9S12NE64单片机是Freescale公司生产的基于HCS12CPU内核的16位单片机，利用它可以方便地实现与以太网的连接，构成一个完整的终端节点，可实现从以太网上进行远程控制。只要以太网覆盖的地区均可使用本实用新型；

2.基于以太网的室内灯光远程控制系统采用的ZigbeeCC2430模块是属于ZigBee系列产品之一。ZigBee技术采用IEEE802.15.4标准，利用全球共用的公共频率2.4GHz，应用于监视、控制网络，其具有非常显著的低成本、低耗电、网络节点多、传输距离远等优势，是替代有线监视和控制网络领域最有前景的技术之一。系统采用的ZigbeeCC2430模块具有高性能和低功耗的8051微控制器核，集成符合IEEE802.15.4标准的2.4GHz的RF无线电收发机、优良的无线接收灵敏度和强大的抗干扰性，在休眠模式时仅0.9μA的流耗，外部的中断或RTC能唤醒系统；在待机模式时少于0.6μA的流耗，外部的中断能唤醒系统。较宽的电压范围(2.0～3.6V)。集成AES安全协议处理器。可实现短程无线通信，实现了对室内灯光的无线控制；

3.基于以太网的室内灯光远程控制系统采用灯光亮度控制电路，可实现对灯具的关、闭与灯具亮度的变化进行控制。89S51单片机输出的是3.3v低压电，MOC3021光电耦合器进行高低压电平隔离。89S51单片机的控制信号命令控制可控硅的导通角，从而控制通过灯具的电流导通时间，由于电流导通时间不同产生了灯具亮度的变化效果。

附图说明

下面结合附图对本实用新型作进一步的说明：

图1是基于以太网的室内灯光远程控制系统的结构原理示意框图；

图2是基于以太网的室内灯光远程控制系统中室内接收部分中MC9S12NE64单片机的电路原理图；

图3是基于以太网的室内灯光远程控制系统中的室内接收部分中的型号为ZigbeeCC2430主模块的电路原理图；

图4是基于以太网的室内灯光远程控制系统中的室内接收部分中的型号为ZigbeeCC2430从模块与89S51单片机连接关系的电路原理图；

图5是基于以太网的室内灯光远程控制系统中室内接收部分中与89S51单片机连接的灯具开、关或灯光亮度控制电路的电路原理图；

图中：R1至R20.电阻，LED1至LED6.发光二极管，MOC3021.光电耦合器，LAMP.灯具，Y1至Y4.晶体振荡器，TRIAC.可控硅，TRANSFORMER/RJ45 CONNECTOR.转换器/RJ45接口，C1至C23.电容，BACKGROUND DEBUG.后台调试模块，

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作详细的描述：

基于以太网的室内灯光远程控制系统主要用于对某些场所的被控灯具进行统一的集中控制。比如，用户可以在办公室对家庭的或其它办公、休闲场所的室内灯具进行检测与控制。用户可以对一个比较大的场所(一栋楼)中的灯具进行检测是否都已关闭，若没有，可以通过网络控制其关闭，避免了逐个进行检测，避免了不安全事件的发生。

参阅图1，基于以太网的室内灯光远程控制系统包括远程控制部分和至少一个室内接收部分(室内接收部分最多的N个究竟是多少个可根据需要而定)。远程控制部分是一台安装了利用VB语言编制的控制界面的计算机程序的计算机，将计算机连接在以太网上。更具体地说，远程控制部分是发明人自行设计了一个计算机应用程序，将它装入你工作位置的连接在以太网上的计算机里，就可以通过操纵利用VB语言编制的控制界面向远处发出数据命令，进而控制远处室内灯具的开、关或改变灯具的亮度。所以准确地说，远程控制部分的关键是一个装入已连接在以太网上的计算机里的利用VB语言编制的控制界面的计算机应用程序。

所述的室内接收部分包括一个主控模块和至少一个子控模块(子控模块最多的N个究竟是多少个可根据需要而定)，可实现一点对多点设备间的透明传输。根据需要选择一定数量的室内接收部分(只要以太网覆盖的地区)，即可组成星型的传输结构。主控模块包括MC9S12NE64单片机与ZigbeeCC2430主模块，MC9S12NE64单片机包含了内置的以太网访问控制器、10/100Mbps以太网物理层和片内闪存存储器，兼容IEEE802.3标准。此外它还带有2个串行通信接口、1个4通道定时器、1个串行外设接口、10个模数转换器。MC9S12NE64是Freescale公司出品的一款单片机，其优点在于它兼容了第三方TCP/IP协议栈，可实现单芯片的以太网终端节点的功能。MC9S12NE64通过以太网访问控制器从以太网上接收数据，将接收数据存储至片内闪存存储器，再通过串行通信接口将数据传递给ZigbeeCC2430主模块。ZigbeeCC2430主模块通过天线将接收的数据传递给各ZigbeeCC2430从模块。ZigbeeCC2430主模块是增强型的Zigbee模块，集成了符合Zigbee协议标准的射频收发器和微处理器，它具有通讯距离远、设备省电、设备低廉、抗干扰能力强、组网灵活等优点和特性。ZigbeeCC2430主模块上的RE_N、TXRX_SWITCH与RE_P脚安装有将从网上接收的数据传递给ZigbeeCC2430从模块的型号为T39620的陶瓷天线，可实现无线通信的功能。MC9S12NE64单片机与ZigbeeCC2430主模块之间为串口线连接，即MC9S12NE64单片机上的SCIO_RXD/PS0与SCIO_TXD/PS1脚分别和ZigbeeCC2430主模块上的P0.2与P0.3脚相连接，MC9S12NE64单片机连接在以太网上，主控模块用于从网上接收命令数据，再将接收的控制命令通过无线传输的方式传递给各子控模块。

室内接收部分中的子控模块包括ZigbeeCC2430从模块(与主控模块中选用相同型号的模块-ZigbeeCC2430)、89S51单片机及控灯电路。ZigbeeCC2430从模块与89S51单片机之间为串口线连接，即89S51单片机上的RXD与TXD脚分别和ZigbeeCC2430从模块上的P0.2与P0.3脚相连接，89S51单片机与控灯电路之间为电线连接，具体地说，89S51单片机的P1.0脚与光电耦合器MOC3021的2脚电线连接。ZigbeeCC2430从模块上的RE_N，TXRX_SWITCH，RE_P脚安装有型号为T39620的陶瓷天线，用于接收从ZigbeeCC2430主模块上的陶瓷天线传输的命令数据，实现无线通信的功能。子控模块中的ZigbeeCC2430从模块通过无线传输的方式接收主控模块传输过来的命令数据后通过89S51单片机控制灯具的开、关或改变灯光的亮度。

参阅图2，MC9S12NE64单片机的VSS1、VSSA、VRL、PHY_VSSTX、PHY_VSSRX、PHY_VSSA、TEST、VSSRLL、VSR2与VSSX1脚和地线相连接；MC9S12NE64单片机的VRH、VDDA、VDDX1与VDDX2脚接3.3V高电平；MC9S12NE64单片机的PL1/LNKLED、PL2/SPDLED、PL3/DUPLED、PL0/ACTLED与PL4/CCLLED脚分别与一个电阻(R6、R7、R8、R9、R12)和一个发光二极管(LED1、LED2、LED3、LED4、LED5)组成的串连电路的一端相连，串连电路的另一端即发光二极管的阴极与3.3V电源相连接；MC9S12NE64单片机的VDD1、PHY_VDDRX、PHY_VDDTX、PHY_VDDA、VDD2、VDDPLL脚分别和电容C1、电容C3、电容C4、电容C5、电容C6与电容C7的一端相连接，电容另一端接地。MC9S12NE64单片机的BKGD/MODC脚与BACKGROUND DEBUG(后台调试模块)的1脚相连接，可通过BACKGROUND DEBUG向MC9S12NE64单片机下载程序；MC9S12NE64单片机的XPC脚与一电容C10、电容C11与电阻R11串联的并联电路的一端连接，并联电路的另一端与地连接；MC9S12NE64单片机的EXTAL、XTAL脚分别与电容C8、电容C9的一端相连接，电容的另一端接地，并且在EXTAL、XTAL之间接一个26MHz的晶体振荡器Y1及一个电阻R10使其正常工作；MC9S12NE64单片机的PHY_RXN脚与TRANSFORMER(转换器)/RJ45 CONNECTOR(接口)的6脚相连MC9S12NE64单片机的PHY_RXP脚与TRANSFORMER(转换器)/RJ45 CONNECTOR(接口)的4脚相连接，电阻R1的一端、电阻R2的一端、电容C2的一端、TRANSFORMER(转换器)/RJ45CONNECTOR(接口)的5脚与TRANSFORMER(转换器)/RJ45 CONNECTOR(接口)的2脚共同和3.3V电源相连接，电容C2的另一端接地，电阻R1的另一端与MC9S12NE64单片机的PHY_RXN脚连接，电阻R2的另一端与TRANSFORMER(转换器)/RJ45 CONNECTOR(接口)的4脚相连接，也与MC9S12NE64单片机的PHY_RXP脚连接，MC9S12NE64单片机的PHY_TXN脚与TRANSFORMER(转换器)/RJ45CONNECTOR(接口)的3脚相连接，MC9S12NE64单片机的PHY_TXP脚与TRANSFORMER(转换器)/RJ45 CONNECTOR(接口)的1脚相连接，电阻R3的一端与电阻R4的一端和TRANSFORMER(转换器)/RJ45 CONNECTOR(接口)的2脚相连接，电阻R3的另一端与MC9S12NE64单片机的PHY_TXP脚相连接，电阻R4的另一端与TRANSFORMER(转换器)/RJ45 CONNECTOR(接口)的3脚相连接，也与MC9S12NE64单片机的PHY_TXN脚相连接，TRANSFORMER(转换器)/RJ45 CONNECTOR(接口)的8脚与大地相连接；MC9S12NE64单片机的PHY_RPHAS脚与电阻R5的一端相连接，电阻R5的另一端与地连接；MC9S12NE64单片机的SCIO_RXD/PS0与SCIO_TXD/PS1脚与ZigbeeCC2430主模块上的P0.2与P0.3脚相连接。

参阅图3，ZigbeeCC2430主模块上的AVDO、DVDO、AVDO_DREG、AVDO_SOC及AVDO_PREG脚与电压为2.0V-3.6V的电源相连接，保证芯片的正常工作；ZigbeeCC2430主模块上的P2.3、P2.4脚分别连接电容C12、电容C13的一端，电容的规格可根据电路要求的不同进行选择，并在两引脚间连接晶体振荡器Y2，电容C12、电容C13的另一端接地，实现整个系统时钟统一；ZigbeeCC2430主模块上的AVDO_GUARD、DVDO_ADC、AVDO_ADC、AVDO_F2、AVDO_RF2、AVDO_SW、AVDO_RF1、AVDO_PRE、AVDO_VCO、VCC_GUARD、AVDO_CHP、AVDO_IF1及PREG_OUT脚与电容C15的一端相连接，电容C15另一端与地相连接；ZigbeeCC2430主模块上的RE_AS2脚与电阻R14的一端相连接，电阻R14的另一端与地相连接；ZigbeeCC2430主模块上的RF_AS1与电阻R13的一端相连接，电阻R13的另一端与地相连接；ZigbeeCC2430主模块上的DCCUPL脚与电容C14的一端相连接，电容C14的另一端与地相连；ZigbeeCC2430主模块上的XOSC_01、XOSC_02脚分别连接电容C16、电容C17的一端相连接，并在两引脚之间连接晶体振荡器Y3，电容C16、电容C17的另一端接地；ZigbeeCC2430主模块上的RE_N，TXRX_SWITCH，RE_P脚与型号为T39620的陶瓷天线连接；ZigbeeCC2430主模块上的P0.2与P0.3脚与MC9S12NE64单片机的SCIO_RXD/PS0与SCIO_TXD/PS1脚相连接；这些连接线路保证了ZigbeeCC2430主模块的正常运行。

参阅图4，ZigbeeCC2430从模块的P1.3脚和发光二极管LED6(发光二极管的阳极)与电阻R16一端串联的电路相连接，电阻R16的另一端与3.3V电源相连接，由发光二极管LED6的亮灭可判断出ZigbeeCC2430从模块是否工作；ZigbeeCC2430从模块的P0.1脚与开关K1的一端相连接，开关K1的另一端与地线相连接，当按下开关K1时ZigbeeCC2430从模块复位，开始正常工作；89S51单片机的EA脚与3.3V电源相连接，保持单片机的正常运转；89S51单片机的RXD与TXD脚通过导线与ZigbeeCC2430从模块上的P0.2，P0.3脚相连接，保证了数据传输的通路。RXD脚可保证ZigbeeCC2430从模块接收到数据后，将其传送给89S51单片机，TXD脚可保证89S51单片机将灯具的状态传输给ZigbeeCC2430从模块，并将其传输至与以太网相连接的电脑上，通过控制界面可显示灯具的工作状态；ZigbeeCC2430从模块上的RE_N，TXRX_SWITCH，RE_P脚与型号为T39620的陶瓷天线连接；89S51单片机的X1、X2脚分别连接电容C18、电容C19的一端，电容的规格可根据电路要求的不同进行选择，并在两引脚间连接晶体振荡器Y4，电容C18、电容C19的另一端接地；89S51单片机的RESET脚同时与电阻R15、电容C20、电容C21的一端连接，电阻R15的另一端接地，电容C20、电容C21的另一端同时与3.3V电源相连接；89S51单片机的P1.0脚与控灯电路中的MOC3021光电耦合器的2脚相连接，89S51单片机通过P1.0传输高低电平控制过电继电器的工作，最终达到控制灯具的开、关或灯光亮度的目的。

参阅图5，MOC3021光电耦合器的1脚与150Ω电阻R20的一端相连，电阻R20的另一端与5V电源相连接，MOC3021光电耦合器的2脚与89S51单片机的P1.0脚相连接，MOC3021光电耦合器的4脚与可控硅TRIAC的3脚连接，MOC3021光电耦合器的6脚与一330Ω电阻R19的一端相连，330Ω电阻R19的另一端与电容C23和510Ω电阻R18的一端同时相连接，510Ω电阻R18的另一端与可控硅TRIAC的1脚相连，电容C23的另一端与可控硅TRIAC的2脚相连接；51Ω电阻R17一端与可控硅TRIAC的1脚相连接，电阻R17的另一端与0.01uF电容C22的一端相连接，电容C22的另一端与可控硅TRIAC的2脚和灯具LAMP的一端同时相连，灯具LAMP的另一端和可控硅TRIAC的1脚接220V电压；MOC3021光电耦合器的作用是隔离高压电与低压电。电路通过控制可控硅TRIAC的导通角，控制电流流过的时间，从而达到控制灯具的开、关或灯光亮度的目的。

通过上述连接，可以达到对被控对象进行统一集中控制的效果。

基于以太网的室内灯光远程控制系统的工作原理：

基于以太网的室内灯光远程控制系统中的远程控制部分通过以太网向各室内接收部分发送数据命令。各室内接收部分中的MC9S12NE64单片机与以太网相连接，可实现从网上接收、发送数据命令的功能，接到的数据命令经串行口线向ZigbeeCC2430主模块发送数据命令。ZigbeeCC2430再将数据命令以无线传输的方式传送给各个子控模块中的ZigbeeCC2430从模块。ZigbeeCC2430从模块向89S51单片机发送数据命令，89S51单片机通过控灯电路实现对灯具的控制。

Claims

1.一种基于以太网的室内灯光远程控制系统，其特征在于，它包括远程控制部分和至少一个室内接收部分；

所述的远程控制部分是一台安装了利用VB语言编制的控制界面的计算机程序的计算机，它连接在以太网上；

所述的室内接收部分包括一个主控模块和至少一个子控模块，主控模块包括MC9S12NE64单片机与ZigbeeCC2430主模块，MC9S12NE64单片机与ZigbeeCC2430主模块之间为串口线连接，MC9S12NE64单片机连接在以太网上，主控模块从网上接收数据，并将接收的控制命令通过无线传输的方式传递给各子控模块；

2.按照权利要求1所述的基于以太网的室内灯光远程控制系统，其特征在于，所述的MC9S12NE64单片机与ZigbeeCC2430主模块之间的串口线连接是指MC9S12NE64单片机上的SCIO_RXD/PS0与SCIO_TXD/PS1脚分别和ZigbeeCC2430主模块上的P0.2与P0.3脚串口线连接。

3.按照权利要求1所述的基于以太网的室内灯光远程控制系统，其特征在于，所述的ZigbeeCC2430主模块上的RE_N、TXRX_SWITCH与RE_P脚安装有将从网上接收的数据传输给ZigbeeCC2430从模块的陶瓷天线，其型号为T39620。

4.按照权利要求1所述的基于以太网的室内灯光远程控制系统，其特征在于，所述的ZigbeeCC2430从模块与89S51单片机之间的串口线连接是指89S51单片机上的RXD与TXD脚分别和ZigbeeCC2430从模块上的P0.2与P0.3脚串口线连接。

5.按照权利要求1所述的基于以太网的室内灯光远程控制系统，其特征在于，所述的ZigbeeCC2430从模块上的RE_N、TXRX_SWITCH与RE_P脚安装有接收由ZigbeeCC2430主模块发送的数据的陶瓷天线，其型号为T39620。