以太网集中照明控制器「第二届立创商城电子制作节入围奖作品」

 本作品为第二届立创商城电子制作节入围奖作品，作者立创社区ID：PeterPan；转载请注明出处，未经允许不得用作商业用途。作品原链接：http://club.szlcsc.com/article/details_5609_1.html。

一、作品简介

1.作品整机外观

2.研究背景

自从十一五规划提出“落实科学发展观，建设资源节约型、环境友好型社会”举措以来，人民积极响应“节能减排”号召。据有关数据统计，照明耗电量是建筑电气电能消耗的主要成分，大约占整个楼宇建筑用电量的12%~25%左右 。随着建筑行业发展，该比值还在不断增长，所以，建筑照明系统有着可观的节能潜力。在建筑行业快速发展的今天，采取先进的照明系统，降低电能消耗，延长灯具寿命，降低管理人员工作量，有广阔的市场前景。

3.作品亮点

该系统使用使用以太网进行数据通信，通信速度快，可靠性高，能广泛应用于星级酒店、办公大楼、各类场馆、展厅等高可靠、高安全性的场合。系统下位机控制板采用STM32F103为主控芯片，通过SPI接口连接W5500网卡芯片，实现了以太网TCP通信功能。下位机检测到夜间有人走动时可自动开灯。上位机运行照明控制管理软件，通过以太网与下位机通信，不但能够开闭任意一盏灯，还能实现一键开闭所有灯、定时开关灯、场景预设等功能。系统采用低压直流LED节能光源，亮度高，寿命长，安全性高。采用新型节能光源代替传统光源，节能效果可达到25%~35% 。

二、系统构架图

系统整体设计方案遵循模块化设计思想，将系统分为电源模块、STM32最小系统、信号采集模块、继电器输出模块、W5500网络模块、24C02存储模块。

三、硬件部分的描述

1.原理图&PCB源文件

原理图下载：http://club.szlcsc.com/article/downFile_D7883691304431CA.html

PCB文件下载：http://club.szlcsc.com/article/downFile_AB8FBCF1423BCB41.html

2.实现原理

下位机上电后先初始化最基本的系统资源，如RTC实时时钟、看门狗、定时器等。定时器每500ms中断一次，板载LED闪烁一次，同时看门狗“喂狗”。1秒之内没有喂狗，系统将会强制复位。然后初始化外设资源，如光耦输入接口、继电器输出接口、24C02存储芯片、W5500网络芯片。下位机的基本信息和网络参数都保存在24C02中，这些参数可以通过串口发送命令来修改。程序运行后，当串口收到命令时，处理串口命令；当检测到TCP收到命令时，处理TCP命令，如果是开关继电器操作，则操作完继电器后将当前继电器状态保存在24C02中，实现断电保存；当灯泡开光状态变化时，即光耦输入点发生变化后，MCU会主动向上位机发送当前光耦输入点状态。

四、材料清单（BOM列表）

部分元器件清单：

STM32F103RCT6：http://www.szlcsc.com/product/details_8815.html

W5500：http://www.szlcsc.com/product/details_33808.html

HR911105A：http://www.szlcsc.com/product/details_12651.html

ULN2803：http://www.szlcsc.com/product/details_5673.html

AT24C02：http://www.szlcsc.com/product/details_9325.html

MAX3232：http://www.szlcsc.com/product/details_46846.html

LM2596-3V3：http://www.szlcsc.com/product/details_8406.html

817C光耦：http://www.szlcsc.com/product/details_7915.html

五、软件部分的描述

下位机和上位机都通过双绞线连接交换机，上位机通过控制软件来实现对下位机的访问和操作。上位机控制软件如图所示。

下位机源代码TCPServe+以太网控制板代码下载（C#写的，Visual Studio 2010开发）：

http://club.szlcsc.com/article/downFile_D2962FE7CEE1C6B6.html

六、作品演示

七、总结

在该系统设计过程中，严格遵守公司规范，极大提高了PCB电路板的可生产性、可测试性和可维护性，下位机代码清晰、简洁、可测试、安全、效率高、可移植强，产品能够经受住市场考验。

由于资源限制和准备时间不足，加上对上位机编程不熟悉，只圆满完成了系统下位机系统设计，上位机软件比较粗糙。

本系统设计过程中，完善了知识体系，对嵌入式系统开发有了更加深入的理解。在此过程中也认识到了自身很多不足，为以后学习指明方向。本作品通过以太网与上位机通信，采用明文传输协议，协议公开透明，客户可以根据这些协议和自己实际工程需要，自行编写上位机控制软件。以后可以编写更加安全的通信协议，使用MD5、SHA265等加密算法为通讯内容加密，还可以增加对MODBUS工业通讯系统的支持等等，可供二次开发的潜力巨大。