CN207491250U - 一种基于蓝牙ble4.0智能数字灯光控制系统 - Google Patents
一种基于蓝牙ble4.0智能数字灯光控制系统 Download PDFInfo
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Abstract
本实用新型公开了一种基于蓝牙BLE4.0智能数字灯光控制系统，由主控单元和灯光单元构成。主控单元主要包括主控制器电源模块、CPU模块、编码模块和无线发射模块。灯光单元主要包括无线接收模块、电源模块、灯光控制模块。本实用新型结构简单、设计合理、成本低，主控单元通过蓝牙BLE4.0协议发出灯光控制策略，每个灯光单元接收到数据时，控制器通过DMX512芯片控制灯光单元的颜色，当灯光单元达到一定数量时，就可以显示特定的图案、文字等象形化信息，操作简单、省去了传统的接线级联步骤、适用性强、使用效果好，便于推广应用。
Description
技术领域
本实用新型涉及信息技术领域，具体涉及一种基于蓝牙BLE4.0 智能数字灯光控制系统。
技术背景
彩灯(即流水灯)是现代大都市装扮美化城市夜景的灯饰之一，目前应用的多彩灯均采用有线连接。随着社会现代化建设步伐不断加快，生活元素的无线化、科技化水平不断提高，人们对多彩灯的需求已经从最简单的亮灭，到组合简单的图形图案，逐步发展到多彩显示的复杂图形图案，其中多路彩灯的无线组网控制技术的发展已经严重制约我国广告业的发展。因此，研究智能无线灯光控制系统至关重要。为了实现复杂图形图案多路显示的效果，目前广告业普遍采用有线连接，这种方法虽然连线简单，但长度受限(最长单根线长6米)，要求所有图形图案尽可能一笔构成，电缆铺设错综复杂且存在火灾隐患等诸多不足，因此需要一种结构简单、成本低、组网便捷的智能无线彩灯灯光控制系统。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种基于蓝牙BLE4.0协议的无线智能灯光控制系统，其结构简单、设计合理，成本低。基于蓝牙BLE4.0协议的无线智能灯光控制系统，通过CC2590芯片进行功率放大后的蓝牙BLE4.0协议协调各发光单元的发光次序、发光时长、发光强度等信息；发光单元中的CC2540经过TM512AL/H4驱动解码控制信号，通过控制 WS2703芯片控制三基色LED的亮灭，从而实现发光单元的彩色显示。为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种基于蓝牙BLE4.0协议的无线智能灯光控制系统，其特征在于：主控单元主要包括主控制器电源模块、CPU模块、编码模块和无线发射模块，灯光单元主要包括无线接收模块、电源模块、灯光控制模块，所述主控制器电源模块的输出端与CPU模块的输入端连接，所述CPU 模块的输出端与编码模块的输入端连接，所述编码模块的输出端与无线发射模块的输入端连接，所述太阳能电池模块的输出端与无线接收模块的输入端连接，所述无线接收模块的输出端分别与恒压驱动模块和解码模块的输入端连接，所述解码模块的输出端与恒流驱动模块的输入端连接，所述恒压驱动模块的输出端与三基色发光LED的输入端连接，所述恒流驱动模块的输出端与三基色发光LED的输入端连接，灯光单元中所述无线通讯模块是接收主控单元发出的灯光控制策略，并将此策略发送给灯光控制模块，灯光单元中所述的电源模块主要将太阳能转换为电能储存在小型蓄电池中，所述的灯光控制模块主要控制三基色LED灯的亮灭次序、亮灭时长、亮灭强度等，从而达到灯光单元的彩色变化。
优选的，所述无线发射模块采用CC2590进行功率放大，其中 CC2590的RF_N引脚、PAEN引脚、EN引脚、HGM引脚分别与CPU 模块模块的RF_N、PA_EN、LNA_EN、HGM_EN连接；ANT引脚与巴伦匹配电路相连。
优选的，所述CPU模块包括芯片CC2541，芯片CC2541的 PA_EN引脚、LNA_EN引脚、HGM_EN引脚均与无线发射模块相连，所述解码模块和无线接收模块共用一片CC2540芯片。
优选的，所述恒压驱动模块采用WS2703芯片，POL引脚置高或者悬空，恒流驱动模块采用WS2703芯片，各通道通过的恒定电流是由该通道电流反馈引脚所接的反馈电阻决定。
优选的，所述主控单元中的CPU模块发送各各发光单元间的级联信息、MAC地址、发光信息。所述发光单元接收到广播数据后与自身MAC地址进行比较，若一致则接收此信息，当读取到级联信息时，解码模块将确定整个系统中的一次亮灭操作过程中所处的地位和次序，当接收到发光信息时，恒压驱动模块、恒流驱动模块、解码模块控制对应基色LED的亮灭次序、亮灭时长、发光强度，从而控制发光单元的发光颜色。
本实用新型与现有技术相比具有以下优点：
1、本实用新型的结构简单、设计合理、成本低、实现及使用操作方便、简单、可靠。
2、本实用新型基于蓝牙BLE4.0智能数字灯光控制系统，在实际使用过程中，三基色LED单色灰度最高为32级，灰度调节方式采用PWM(脉宽调制)，设计调节PWM开关频率为300Hz～500Hz。色彩保真度高，显示效果好。
3、本实用新型基于蓝牙BLE4.0智能数字灯光控制系统，使用 DMX512控制协议，一个完整的DMX512信息包由一个MTBP位，一个Break位，一个MAB位、一个SC和512个数据帧构成。其中 MTBP(Mark Time BetweenPackets)标志着一个完整信息包发送完毕。 Break为中断位，标志着一个信息包发送后的程序复位阶段。MAB (Mark After Break)，标志着上一帧数据发送完成下一帧数据已经开始。SC(Start Code)标志着开始代码。综上所述，本实用新型通过无线蓝牙进行发光单元连接，由主控单元发出亮灭指令、亮灭次序和亮灭策略，执行器为各发光单元。由于没有连接电缆的限制，理论设计各发光单元可在以主控单元为核心，300m范围内任意位置进行摆放，也可集中分布。
下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步详细描述。
附图说明
图1为本实用新型的电路原理框图。
图2为本实用新型实际使用的连接框图。
图3为本实用发光单元模块框图。
图4为本实用新型基色LED的电路原理图。
图5为本实用新型带增益的蓝牙模块电路原理图。
附图标记说明:
1—主控制器电源模块；
2—CPU模块； 3—编码模块；
6—太阳能电池模块；
4—无线发射模块； 5—蓝牙无线连接；
7—恒压驱动模块； 8—无线接收模块； 9—解码模块；
10—恒流驱动模块； 11—三基色发光LED；
12—发光单元； 13—发光单元； 14—发光单元；
具体实施方式
如图1所示，本实用新型包含主控单元(12)和发光单元(13) 两部分，主控单元包括主控制器电源模块(1)、CPU模块(2)、编码模块(3)、无线发射模块(4)，发光单元(13)包括太阳能电池模块(6)、恒压驱动模块(7)、无线接收模块(8)、解码模块(9)、恒流驱动模块(10)、三基色发光LED(11)，所述主控制器电源模块(1)的输出端与CPU模块(2)的输入端连接，所述 CPU模块(2)的输出端与编码模块(3)的输入端连接，所述编码模块(3)的输出端与无线发射模块(4)的输入端连接，所述太阳能电池模块(6)的输出端与无线接收模块(8)的输入端连接，所述无线接收模块(8)的输出端分别与恒压驱动模块(7)和解码模块(9) 的输入端连接，所述解码模块(9)的输出端与恒流驱动模块(10) 的输入端连接，所述恒压驱动模块(7)的输出端与三基色发光LED (11)的输入端连接，所述恒流驱动模块(10)的输出端与三基色发光LED(11)的输入端连接，所述主控单元(12)中的CPU模块(2) 包含了用于增强无线发射模块的通讯距离的增益调节电路，编码模块 (3)包含了将数据进行打包成一定的数据格式发送电路，无线发射模块(4)包含了用于天线的巴伦匹配电路，所述发光单元(13)中太阳能电池模块(6)包含了用于发电的太阳能电池板、用于储存过剩电量的微型锂电池和用于电量监测的报警电路，恒压驱动模块(7) 和恒流驱动模块(10)采用WS2703驱动方案，解码模块采用 TM512AL/H4通道高精度驱动电路，无线接收模块(8)包含天线巴伦匹配电路和增益控制电路。
如图5所示，本实施例中，CPU模块2选用芯片CC2541，其功率放大选用CC2590。
如图4所示，本实施例中，三基色LED采用共阳极接法，用电压跟随器和MOSFET增大驱动电流，在驱动电流小于50mA时，为达到更好的控制效果，接地电阻应设置为零欧。
如图3所示，本实施例中，所述无线接收模块8和解码模块9 包含在CPU模块之内，芯片选用CC2540。
如图2所示，本实施例中，由主控单元发出亮灭指令、亮灭次序和亮灭策略，执行器为各发光单元。由于没有连接电缆的限制，理论设计各发光单元可在以主控单元为核心，300m范围内任意位置进行摆放，也可集中分布。
具体实施时，主控制器电源模1块将市电220V转换为12V 直流电，经过电压转换、滤波之后，产生DC5V、DC3.3V，供主控模块使用。太阳能电池模块6产生的电能一部分储存在自身的微型锂电池模块，一部分通过稳压、电压转换产生DC5V、DC3.3V、DC1.28V 供接收模块、解码模块、基准电压、CPU模块使用。CPU模块发送各发光单元间的级联信息、MAC地址、发光信息。所述发光单元接收到广播数据后与自身MAC地址进行比较，若一致则接收此信息，当读取到级联信息时，解码模块将确定整个系统中的一次亮灭操作过程中所处的地位和次序；当接收到发光信息时将恒压驱动模块、恒流驱动模块接受解码模块控制对应基色LED的亮灭次序、亮灭时长、发光强度，从而控制发光单元的发光颜色。无线数据传输时，使用DMX512控制协议，一个完整的DMX512信息包由一个MTBP位，一个Break位，一个MAB位、一个SC和512个数据帧构成。其中 MTBP(Mark Time Between Packets)标志着一个完整信息包发送完毕。Break为中断位，标志着一个信息包发送后的程序复位阶段。 MAB(Mark AfterBreak)，标志这上一帧数据发送完成下一帧数据已经开始。SC(Start Code)标志着开始代码。发光单元接收到广播数据后与自身MAC地址进行比较，若一致则接收此信息，当读取到级联信息时，解码模块将确定整个系统中的一次亮灭操作过程中所处的地位和次序；当接收到发光信息时，恒压驱动模块、恒流驱动模块、解码模块控制对应基色LED的亮灭次序、亮灭时长、发光强度，从而控制发光单元的发光颜色。
以上所述，仅是本实用新型的实施例，并非对本实用新型做任何限制，凡是根据本实用新型技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本实用新型技术方案的保护范围内。
Claims (5)
1.一种基于蓝牙BLE4.0智能数字灯光控制系统，其特征在于：包含主控单元(12)和发光单元(13)两部分，主控单元包括主控制器电源模块(1)、CPU模块(2)、编码模块(3)、无线发射模块(4)，发光单元(13)包括太阳能电池模块(6)、恒压驱动模块(7)、无线接收模块(8)、解码模块(9)、恒流驱动模块(10)、三基色发光LED(11)，所述主控制器电源模块(1)的输出端与CPU模块(2)的输入端连接，所述CPU模块(2)的输出端与编码模块(3)的输入端连接，所述编码模块(3)的输出端与无线发射模块(4)的输入端连接，所述太阳能电池模块(6)的输出端与无线接收模块(8)的输入端连接，所述无线接收模块(8)的输出端分别与恒压驱动模块(7)和解码模块(9)的输入端连接，所述解码模块(9)的输出端与恒流驱动模块(10)的输入端连接，所述恒压驱动模块(7)的输出端与三基色发光LED(11)的输入端连接，所述恒流驱动模块(10)的输出端与三基色发光LED(11)的输入端连接，所述主控单元(12)中的CPU模块(2)包含了用于增强无线发射模块的通讯距离的增益调节电路，编码模块(3)包含了将数据打包成一定数据格式的发送电路，无线发射模块(4)包含了用于天线的巴伦匹配电路，所述发光单元(13)中太阳能电池模块(6)包含了用于发电的太阳能电池板、用于储存过剩电量的微型锂电池和用于电量监测的报警电路，恒压驱动模块(7)和恒流驱动模块(10)采用WS2703驱动方案，解码模块采用TM512AL/H4通道高精度驱动电路，无线接收模块(8)包含天线巴伦匹配电路和增益控制电路。
2.按照权利要求1所述的一种基于蓝牙BLE4.0智能数字灯光控制系统，其特征在于：所述CPU模块(2)包括芯片CC2541，芯片CC2541的PA_EN引脚、LNA_EN引脚、HGM_EN引脚均与无线发射模块(4)相连，所述解码模块(9)和无线接收模块(8)共用一个CC2540芯片。
3.按照权利要求1所述的一种基于蓝牙BLE4.0智能数字灯光控制系统，其特征在于：所述无线发射模块(4)采用CC2590进行功率放大，其中CC2590的RF_N引脚、PAEN引脚、EN引脚、HGM引脚分别与CPU模块(2)模块的RF_N、PA_EN、LNA_EN、HGM_EN连接，ANT引脚与巴伦匹配电路相连。
4.按照权利要求1所述的一种基于蓝牙BLE4.0智能数字灯光控制系统，其特征在于：恒压驱动模块(7)采用WS2703芯片，POL引脚置高或者悬空，在驱动电流不大于50mA的情况下XFB与地短接，恒流驱动模块(10)采用WS2703芯片，各通道的恒定电流是由该通道电流反馈引脚所接的反馈电阻所决定的。
5.按照权利要求1所述的一种基于蓝牙BLE4.0智能数字灯光控制系统，其特征在于：所述主控单元(12)中的CPU模块(2)发送各发光单元间的级联信息、MAC地址、发光信息，所述发光单元(13)接收到广播数据后与自身MAC地址进行比较，若一致则接收此信息，当读取到级联信息时，解码模块(9)将确定整个系统中的一次亮灭操作过程中所处的地位和次序，当接收到发光信息时恒压驱动模块(7)、恒流驱动模块(10)、解码模块(9)控制对应基色LED的亮灭次序、亮灭时长、发光强度，从而控制发光单元的发光颜色。
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