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参赛作品《以太网集中照明控制器》
PeterPan
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发表于2017-05-31 21:48:43 | 显示全部楼层
1# 电梯直达

【报名阶段需要填写的内容】


1. 参赛者姓名(必填项):

潘帅帅


2. 单位或学校名称(必填项):

沈阳微拓科技有限公司


3. 当前职务或职称(必填项):

工程师


4. 参赛作品的名字(必填项):

以太网集中照明控制器


5. 简要陈述您的idea和作品(必填项):

据统计,照明耗电量大约占整个楼宇建筑用电量的12%~25%左右,有着可观的节能潜力。

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。
针对这个问题,设计了该作品。该作品使用以太网进行数据通信,通信速度快,可靠性高。
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。
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。



6. 拟用到的立创商城在售物料(必填项):

STM32F103RCT6、W5500、HR911105A、ULN2803、AT24C02、MAX3232、LM2596-3V3、817C光耦


7. 拟用到的非立创商城物料或其它补充(必填项):

宏发JQC-3FF继电器


【作品正式发表(报名成功后进入设计阶段)需要填写的内容】


一、作品简介


1.作品的整机外观图片

 点击查看大图

2.作品的研究背景、目的和功能、市场应用前景;

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.作品在创新性、趣味性、实用性甚至公益性方面,有哪些亮点可体现?

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(AD15版本).rar 

PCB文件.rar 


2.作品的实现原理、系统的工作过程。

 

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:C8323,http://www.szlcsc.com/product/details_8815.html
W5500:C32843,http://www.szlcsc.com/product/details_33808.html
HR911105A:C12074,http://www.szlcsc.com/product/details_12651.html
ULN2803:C5252,http://www.szlcsc.com/product/details_5673.html
AT24C02:C8810,http://www.szlcsc.com/product/details_9325.html
MAX3232:C45843,http://www.szlcsc.com/product/details_46846.html
LM2596-3V3:C7929,http://www.szlcsc.com/product/details_8406.html
817C光耦:C7438,http://www.szlcsc.com/product/details_7915.html


五、软件部分的描述(选填)

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(C#写的,Visual Studio 2010开发):

TCPServe+以太网控制板自己写的.rar 


六、作品演示


https://v.qq.com/x/page/a0539clw2jr.html


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。


立创商城工程部
【官方工作人员】
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发表于2017-06-01 09:14:06   |  显示全部楼层
2#

这个作品,挺适合小区物业或者商业建筑的灯光控制、环境监测(传感器)、建筑体安全状态的构建


报名成功!

立创商城工程部
【官方工作人员】
113
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1325
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发表于2017-07-19 14:26:27   |  显示全部楼层
7#
精确控制到每一盏,比如宿舍。这样可以控制灯光,组成汉字或图形


 

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