本作品為第二屆立創(chuàng)商城電子制作節(jié)入圍獎作品，作者立創(chuàng)社區(qū)ID：PeterPan；轉(zhuǎn)載請注明出處，未經(jīng)允許不得用作商業(yè)用途。作品原鏈接：http://club.szlcsc.com/article/details_5609_1.html。

一、作品簡介

1.作品整機外觀

2.研究背景

自從十一五規(guī)劃提出“落實科學(xué)發(fā)展觀，建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會”舉措以來，人民積極響應(yīng)“節(jié)能減排”號召。據(jù)有關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計，照明耗電量是建筑電氣電能消耗的主要成分，大約占整個樓宇建筑用電量的12%~25%左右 。隨著建筑行業(yè)發(fā)展，該比值還在不斷增長，所以，建筑照明系統(tǒng)有著可觀的節(jié)能潛力。在建筑行業(yè)快速發(fā)展的今天，采取先進的照明系統(tǒng)，降低電能消耗，延長燈具壽命，降低管理人員工作量，有廣闊的市場前景。

3.作品亮點

該系統(tǒng)使用使用以太網(wǎng)進行數(shù)據(jù)通信，通信速度快，可靠性高，能廣泛應(yīng)用于星級酒店、辦公大樓、各類場館、展廳等高可靠、高安全性的場合。系統(tǒng)下位機控制板采用STM32F103為主控芯片，通過SPI接口連接W5500網(wǎng)卡芯片，實現(xiàn)了以太網(wǎng)TCP通信功能。下位機檢測到夜間有人走動時可自動開燈。上位機運行照明控制管理軟件，通過以太網(wǎng)與下位機通信，不但能夠開閉任意一盞燈，還能實現(xiàn)一鍵開閉所有燈、定時開關(guān)燈、場景預(yù)設(shè)等功能。系統(tǒng)采用低壓直流LED節(jié)能光源，亮度高，壽命長，安全性高。采用新型節(jié)能光源代替?zhèn)鹘y(tǒng)光源，節(jié)能效果可達到25%~35% 。

二、系統(tǒng)構(gòu)架圖

系統(tǒng)整體設(shè)計方案遵循模塊化設(shè)計思想，將系統(tǒng)分為電源模塊、STM32最小系統(tǒng)、信號采集模塊、繼電器輸出模塊、W5500網(wǎng)絡(luò)模塊、24C02存儲模塊。

三、硬件部分的描述

1.原理圖&PCB源文件

原理圖下載：http://club.szlcsc.com/article/downFile_D7883691304431CA.html

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

2.實現(xiàn)原理

下位機上電后先初始化最基本的系統(tǒng)資源，如RTC實時時鐘、看門狗、定時器等。定時器每500ms中斷一次，板載LED閃爍一次，同時看門狗“喂狗”。1秒之內(nèi)沒有喂狗，系統(tǒng)將會強制復(fù)位。然后初始化外設(shè)資源，如光耦輸入接口、繼電器輸出接口、24C02存儲芯片、W5500網(wǎng)絡(luò)芯片。下位機的基本信息和網(wǎng)絡(luò)參數(shù)都保存在24C02中，這些參數(shù)可以通過串口發(fā)送命令來修改。程序運行后，當(dāng)串口收到命令時，處理串口命令；當(dāng)檢測到TCP收到命令時，處理TCP命令，如果是開關(guān)繼電器操作，則操作完繼電器后將當(dāng)前繼電器狀態(tài)保存在24C02中，實現(xiàn)斷電保存；當(dāng)燈泡開光狀態(tài)變化時，即光耦輸入點發(fā)生變化后，MCU會主動向上位機發(fā)送當(dāng)前光耦輸入點狀態(tài)。

四、材料清單（BOM列表）

部分元器件清單：

STM32F103RCT6：http://www.sosenglish.com.cn/product/details_8815.html

W5500：http://www.sosenglish.com.cn/product/details_33808.html

HR911105A：http://www.sosenglish.com.cn/product/details_12651.html

ULN2803：http://www.sosenglish.com.cn/product/details_5673.html

AT24C02：http://www.sosenglish.com.cn/product/details_9325.html

MAX3232：http://www.sosenglish.com.cn/product/details_46846.html

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

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

五、軟件部分的描述

下位機和上位機都通過雙絞線連接交換機，上位機通過控制軟件來實現(xiàn)對下位機的訪問和操作。上位機控制軟件如圖所示。

下位機源代碼TCPServe+以太網(wǎng)控制板代碼下載（C#寫的，Visual Studio 2010開發(fā)）：

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

六、作品演示

七、總結(jié)

在該系統(tǒng)設(shè)計過程中，嚴格遵守公司規(guī)范，極大提高了PCB電路板的可生產(chǎn)性、可測試性和可維護性，下位機代碼清晰、簡潔、可測試、安全、效率高、可移植強，產(chǎn)品能夠經(jīng)受住市場考驗。

由于資源限制和準(zhǔn)備時間不足，加上對上位機編程不熟悉，只圓滿完成了系統(tǒng)下位機系統(tǒng)設(shè)計，上位機軟件比較粗糙。

本系統(tǒng)設(shè)計過程中，完善了知識體系，對嵌入式系統(tǒng)開發(fā)有了更加深入的理解。在此過程中也認識到了自身很多不足，為以后學(xué)習(xí)指明方向。本作品通過以太網(wǎng)與上位機通信，采用明文傳輸協(xié)議，協(xié)議公開透明，客戶可以根據(jù)這些協(xié)議和自己實際工程需要，自行編寫上位機控制軟件。以后可以編寫更加安全的通信協(xié)議，使用MD5、SHA265等加密算法為通訊內(nèi)容加密，還可以增加對MODBUS工業(yè)通訊系統(tǒng)的支持等等，可供二次開發(fā)的潛力巨大。