中文摘要:
數(shù)字可尋址照明接口(DALI) 協(xié)議是目前照明控制領(lǐng)域出現(xiàn)的新一代照明控制協(xié)議.文中介紹了DALI 協(xié)議的工作原理、系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)及系統(tǒng)設(shè)計方法.使用PIC 芯片實現(xiàn)系統(tǒng)的硬件構(gòu)架,定義了計算機(jī)與系統(tǒng)之間進(jìn)行通信使用的命令編碼,設(shè)計了系統(tǒng)應(yīng)用軟件和硬件接口驅(qū)動程序.
英文摘要:
DALI (digital addressable lighting interface) is a new international standard for lighting control systems. This paper describes the operation principle and design of a DALI system. The paper defines some command codings which are used to make communication between the system and a computer and it also describes how to construct a system based on the PIC MCU , design the application software and drive software for hardware.
0 引 言
隨著社會的進(jìn)步和生活質(zhì)量的提高,人們對于照明設(shè)備的要求已經(jīng)不再滿足于簡單的開關(guān)控制,而需要一種節(jié)能、高效、操作靈活的智能照明控制系統(tǒng).目前常用的照明控制協(xié)議有很多種,其中數(shù)字可尋址照明接口協(xié)議以其開發(fā)成本低、系統(tǒng)開發(fā)難度小、易于擴(kuò)展、實用性強(qiáng)等特點(diǎn),顯示出在智能照明控制領(lǐng)域中的強(qiáng)大優(yōu)勢. 協(xié)議是用于照明系統(tǒng)控制的開放式異步串行數(shù)字通信協(xié)議.DALI 系統(tǒng)采用主從式結(jié)構(gòu),系統(tǒng)最多可以連接64 個從機(jī)單元,每個DALI 從機(jī)使用唯一的個體標(biāo)識地址,該地址在系統(tǒng)初始化時設(shè)定,使用過程中根據(jù)需求可修改從機(jī)的地址;從機(jī)單元最多可分為16 組(以組地址區(qū)分) ,每個從機(jī)可以屬于幾個不同的組,每組設(shè)備可以設(shè)定16 個場景.主機(jī)與從機(jī)之間使用兩條信號線通信,數(shù)據(jù)采用曼徹斯特編碼方式編碼,信號上升沿表示“1”,下降沿表示“0”,通信速率為 1. 2 kbaud/ s.通信過程中主機(jī)使用兩種不同的數(shù)據(jù)幀格式:發(fā)送幀(主機(jī)發(fā)送到從機(jī)) 和接收幀(從機(jī)發(fā)送到主機(jī)) . DALI 協(xié)議定義了用于實現(xiàn)系統(tǒng)功能的雙字節(jié)指令集,指令分為標(biāo)準(zhǔn)指令和專用指令兩大類.標(biāo)準(zhǔn)指令的第1 字節(jié)為地址字節(jié),用于對DALI 從機(jī)的尋址; 第2 字節(jié)為命令字節(jié),用來控制尋址得到的DALI 從機(jī).使用標(biāo)準(zhǔn)指令,主控制器可以實現(xiàn)對DALI 從機(jī)的分組控制、調(diào)光控制、場景設(shè)定等功能.專用命令不包含地址字節(jié),兩字節(jié)內(nèi)容都是命令碼,使用廣播方式發(fā)送,主要用來對DALI 系統(tǒng)進(jìn)行地址初始化.
3. 1 主控器設(shè)計
主控制器采用PIC16F877 單片機(jī)作為CPU. PIC16F87X系列單片機(jī)是美國Microchip 公司的高性能 8 位CMOS 微處理器.PIC16F877 共有5 個I/ O 端口, 分別是RA、RB、RC、RD、RE ,除了通用I/ O 功能外,這些端口還具有各自不同的專用功能,例如PWM 輸出、計數(shù)器輸入、外部電平中斷、I2C 總線接口等. PIC16F877 的專用寄存器和通用寄存器統(tǒng)一編址,共 368 個8 位寬的RAM單元(有些單元保留未用) .系統(tǒng)主控制器由DALI 模塊、RS2232 模塊、顯示控制模塊、電源組成,系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1 所示.
3. 2 從機(jī)設(shè)計
系統(tǒng)中使用DALI 鎮(zhèn)流器作為DALI 從機(jī).DALI 鎮(zhèn)流器由DALI、鎮(zhèn)流器控制兩部分組成.本系統(tǒng)使用 PIC16F877 作為DALI 芯片,UBA2104 作為鎮(zhèn)流器控制器.PIC16F877 的EEPROM 中保存DALI 鎮(zhèn)流器的參數(shù),例如當(dāng)前光強(qiáng)級別、鎮(zhèn)流器上電光強(qiáng)級別、個體地址、搜索地址、隨機(jī)地址、組標(biāo)識、場景光強(qiáng)值、狀態(tài)信息、版本號等.鎮(zhèn)流器的各參數(shù)在系統(tǒng)初始化時由主控制器設(shè)定,鎮(zhèn)流器收到初始化命令后,調(diào)用EEPROM 寫操作,將參數(shù)寫入EEPROM,運(yùn)行過程中根據(jù)需要可進(jìn)行修改.PC16F877 的片內(nèi)EEPROM 共有256 個字節(jié),地址范圍00H~FFH.從機(jī)的DALI 軟件和主機(jī)的DALI 軟件設(shè)計類似.不同之處在于主控制器接收到的DALI 數(shù)據(jù)是單字節(jié)數(shù)據(jù),發(fā)送的是雙數(shù)據(jù);從機(jī)接收到的是雙字節(jié)數(shù)據(jù), 發(fā)送的是單字節(jié)數(shù)據(jù).因此,在軟件設(shè)計方面,從機(jī)的 DALI 和主機(jī)的DALI 只在接收和發(fā)送的數(shù)據(jù)位數(shù)上有區(qū)別.從機(jī)DALI 硬件使用光電耦合的方法從DALI 總線上獲取數(shù)據(jù).光電耦合電路一方面隔離干擾,另一方面將邏輯信號轉(zhuǎn)換為CMOS 電平.鎮(zhèn)流器的PIC16F877 芯片接收DALI 傳來的數(shù)據(jù), 根據(jù)命令的不同,選擇不同的處理調(diào)用(每個命令都有相應(yīng)的處理程序) .這些處理程序修改EEPROM 中的從機(jī)狀態(tài)參數(shù),將DALI 控制命令中的亮度等級轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的脈寬調(diào)制(PWM) 信號輸出,PWM信號經(jīng)過阻容變換電路轉(zhuǎn)換成0 ~ 10 V 的模擬信號送到 UBA2014 ,控制照明設(shè)備亮度.
4 結(jié)束語
本文介紹了使用PIC 單片機(jī)實現(xiàn)DALI 控制協(xié)議的軟硬件設(shè)計,討論了如何實現(xiàn)高可靠的智能照明控制,詳細(xì)分析了DALI 協(xié)議的工作原理.
