一种基于CPLD控制器的建筑物照明控制系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种基于CPLD控制器的建筑物照明控制系统，包括CPLD控制器、单片机、M个光照强度检测子模块和N个LED照明子模块，其中N≥M；LED照明子模块主要由LED灯、LED驱动器和电子电位器构成；M个光照强度检测子模块的光照强度数据输出端均与单片机的输出口相连接；N个LED照明子模块的照明亮度调节端均与CPLD控制器的IO相连接；单片机通过SPI串行通信接口与CPLD控制器相连。本实用新型专利技术具有能根据外界环境自然光的亮度来确定建筑内多个LED照明用灯的开启状态以及照明亮度的优点；本实用新型专利技术还具有系统整体电路结构简单、单片机软件设计复杂度低的优点。

A building lighting control system based on CPLD controller

The utility model discloses a CPLD controller of the building lighting control system based on M microcontroller, including CPLD controller, a light intensity detecting module and the N LED lighting module, wherein N = M; LED lighting module is mainly composed of LED lamp, LED driver and electronic potentiometer; M light intensity the light intensity detection sub module data output terminal is connected with the output port of the microcontroller; N luminance LED lighting module adjusting end and CPLD controller IO connected; MCU SPI serial communication interface is connected with the controller through CPLD. The utility model has to determine the construction of multiple LED lighting with open state and the advantages of the brightness of the lighting lamp according to the brightness of natural light environment; the utility model has the advantages of simple circuit structure, the whole system software design has the advantages of low complexity.

【技术实现步骤摘要】
一种基于CPLD控制器的建筑物照明控制系统
本技术涉及一种建筑物照明控制系统，具体是一种利用CPLD控制器采集多路环境光照强度数据以实现照明亮度调节的建筑物照明控制系统。
技术介绍
建筑物内，特别是公共场所类建筑物中通常需要大量的照明用灯，比如酒店、商场等建筑物的走廊、过道都设置有大量的照明用灯。然而，目前，由于管理不合理等原因，部分建筑物内照明用灯在外界自然光尚充足，可见度较好的情况下也存在开启情况；而且照明用灯的亮度也不能随着环境亮度的改变而改变，这显然导致了用电量增加，浪费电力资源。基于此种情况，能根据实际环境的亮度来确定照明用灯的开启状态以及照明亮度的建筑物照明控制系统具有很大的现实需求。在具体系统电路设计方面：目前照明用灯的发展趋势为更节能、环保、长寿命的LED灯，因此，各种LED驱动器芯片在照明领域得到了广泛应用，大多LED驱动器均支持利用PWM波和连续模拟电压进行LED光源亮度调节，其中，以PWM波调节方式最为常见，其基本原理是利用PWM波反复开关LED驱动器，通过改变数字脉冲的占空比来调节LED亮。但是这种采用PWM波实现亮度调节的方式具有以下缺陷：(1)单片机能够输出PWM波信号数量有限(通常不超过24路)，因此不能对数量过多的LED驱动器进行控制，这限制了单片机能控制的照明用LED灯的数量，此外LED灯路数越多，也就会占用了越多的单片机PWM信号资源，使得其他需要PWM波的应用无法实现；(2)因为各个照明LED所处环境亮度不同，因此需要分别单独调整它们的发光亮度，为了对各个照明LED灯进行亮度单独调节，单片机需要输出多路占空比不同的PWM信号来控制各个LED驱动器，这增加了单片机软件复杂度(单片机需要依靠软件方式产生PWM信号)；(3)由于单片机耗费了较多的IO用于输出PWM信号，因此难以满足其他应用的端口需求，例如在建筑物照明控制系统中往往还需要采集外部环境光照强度，光照强度传感器的输出口需要与单片机的IO相连接实现光照强度数据采集。
技术实现思路
针对现有技术存在的上述不足，本技术的目的是：怎样提供一种能根据外界环境自然光的亮度来确定建筑内多个LED照明用灯的开启状态以及照明亮度的基于CPLD控制器的建筑物照明控制系统。为了实现上述目的，本技术采用了以下的技术方案。一种基于CPLD控制器的建筑物照明控制系统，其特征在于：包括CPLD控制器、单片机、M个光照强度检测子模块和N个LED照明子模块，其中N≥M：所述LED照明子模块主要由LED灯、LED驱动器和电子电位器构成；所述LED驱动器采用PT4115型LED驱动器；所述LED驱动器的电压输入端VIN与采样电阻RS的一端相连接，所述采样电阻RS的另一端与所述LED灯的阳极相连接，所述LED灯的阴极与电感L的一端相连接，电感L的另一端与LED驱动器的内置功率开关漏端SW相连接，LED灯的阳极还与LED驱动器的电流采样端CSN相连接，LED驱动器的电压输入端VIN还与LED驱动器的内置功率开关漏端SW相连接；所述电子电位器的高电位端与2.5V电源的正极相连接，电子电位器的低电位端接地，电子电位器的滑动端与LED驱动器的开关使能端DIM相连接，电子电位器的受控端为LED照明子模块的照明亮度调节端；M个光照强度检测子模块的光照强度数据输出端均与单片机的输出口相连接；N个LED照明子模块的照明亮度调节端均与CPLD控制器的IO相连接；单片机通过SPI串行通信接口与CPLD控制器相连。进一步的，所述光照强度检测子模块主要由BH1750FVI传感器构成。相比现有技术，本技术具有如下优点：本技术利用CPLD芯片具有的IO资源丰富的特点，将所有LED照明子模块的照明亮度调节端均与CPLD控制器的IO相连接，实现了对设置在建筑物内的大量LED照明子模块的控制，由于没有耗费单片机的端口资源，为外界光照强度检测等应用预留了端口资源，这有利于系统电路整体结构的简化(不再使用数量众多的端口扩展器件)。本技术利用单片机采集控制灵活，能够控制采集各类传感器输出信号的特点，将所有光照强度检测子模块的光照强度数据输出端均与单片机的输出口相连接，因此能轻松采集多路光照强度数据以实现根据环境亮度调节LED灯亮度。本技术利用受控于CPLD控制器的电子电位器实现“连续模拟电压产生器”产生用于调节LED光源亮度的连续模拟电压，相比常见的利用PWM波实现LED亮度调节的方式，本技术既简化了单片机软件设计又能对多路LED驱动器进行控制。综上所述，本技术具有能检测建筑物内多处环境的亮度，并根据建筑物内多处环境亮度控制建筑内多个LED照明用灯的开启状态以及照明亮度的优点；本技术还具有系统整体电路结构简单、单片机软件设计复杂度低的优点。附图说明图1为本技术的电路结构图；具体实施方式下面结合附图和具体实施方式对本技术作进一步详细说明。一、本技术组成结构如图1所示，本技术一种基于CPLD控制器的建筑物照明控制系统，主要由控制核心、M个光照强度检测子模块和N个LED照明子模块组成，其中其中N≥M(一个光照强度检测子模块可以监测多个LED灯周围的自然光光照强度)。(一)控制核心CPLD控制器和单片机组成控制核心。其中单片机采用MSP430G2553芯片，CPLD采用ALTERA公司常规CPLD芯片即可(例如EPM7192型，它具有124个用户可用IO)。单片机与CPLD控制器之间通过SPI串行通信接口实现电连接，从而使得单片机和CPLD控制器连接为一个整体，这将大大扩展控制核心的端口资源，具体，单片机通过SPI串行通信接口与CPLD芯片实现电连接，实现上系统上电后单片机作为一种智能控制芯片通过模拟SPI控制时序，以实现单片机通过SPI总线向CPLD芯片发送数据和控制信号并由CPLD的IO输出以控制外部电路器件。(二)LED照明子模块LED照明子模块主要由LED灯、LED驱动器和电子电位器构成；LED驱动器采用PT4115型LED驱动器，电子电位器采用X9C102芯片。PT4115LED驱动器是一种连续电感电流导通模式的降压恒流源，用于驱动一颗或者多颗串联LED，PT4115输入电压范围从6V到30V，输出电流可调，最大可以达到1.2A。PT4115内置功率开关，采用高端电流采样设置LED平均电流，并通过DIM引脚实现连续模拟电压调光和PWM调光，当DIM引脚电压低于0.3V时，功率开关关断T4115进入极低工作电流的工作状态。电子电位器采用X9C102芯片，该电子电位器具有如下引脚：“增加输入引脚”，“升降输入引脚”，“高电位端VH”，“低电位端VL”，“地端VSS”，“滑动端VW”和“片选输入端”，其中“增加输入引脚”，“升降输入引脚”和“片选输入端”为电子电位器的受控端。LED驱动器的电压输入端VIN与采样电阻RS的一端相连接，采样电阻RS的另一端与所述LED灯的阳极相连接，LED灯的阴极与电感L的一端相连接，电感L的另一端与LED驱动器的内置功率开关漏端SW相连接，LED灯的阳极还与LED驱动器的电流采样端CSN相连接，LED驱动器的电压输入端VIN还与LED驱动器的内置功率开关漏端SW相连接。如图1所示，SW端和V本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于CPLD控制器的建筑物照明控制系统，其特征在于：包括CPLD控制器、单片机、M个光照强度检测子模块和N个LED照明子模块，其中N≥M；所述LED照明子模块主要由LED灯、LED驱动器和电子电位器构成；所述LED驱动器采用PT4115型LED驱动器；所述LED驱动器的电压输入端VIN与采样电阻RS的一端相连接，所述采样电阻RS的另一端与所述LED灯的阳极相连接，所述LED灯的阴极与电感L的一端相连接，电感L的另一端与LED驱动器的内置功率开关漏端SW相连接，LED灯的阳极还与LED驱动器的电流采样端CSN相连接，LED驱动器的电压输入端VIN还与LED驱动器的内置功率开关漏端SW相连接；所述电子电位器的高电位端与2.5V电源的正极相连接，电子电位器的低电位端接地，电子电位器的滑动端与LED驱动器的开关使能端DIM相连接，电子电位器的受控端为LED照明子模块的照明亮度调节端；M个光照强度检测子模块的光照强度数据输出端均与单片机的输出口相连接；N个LED照明子模块的照明亮度调节端均与CPLD控制器的IO相连接；单片机通过SPI串行通信接口与CPLD控制器相连。

【技术特征摘要】
1.一种基于CPLD控制器的建筑物照明控制系统，其特征在于：包括CPLD控制器、单片机、M个光照强度检测子模块和N个LED照明子模块，其中N≥M；所述LED照明子模块主要由LED灯、LED驱动器和电子电位器构成；所述LED驱动器采用PT4115型LED驱动器；所述LED驱动器的电压输入端VIN与采样电阻RS的一端相连接，所述采样电阻RS的另一端与所述LED灯的阳极相连接，所述LED灯的阴极与电感L的一端相连接，电感L的另一端与LED驱动器的内置功率开关漏端SW相连接，LED灯的阳极还与LED驱动器的电流采样端CSN相连接，LED驱动器的电压输入端VIN...

【专利技术属性】
技术研发人员：梅春燕，
申请(专利权)人：重庆建筑工程职业学院，
类型：新型
国别省市：重庆,50