基于TYWE2S智能灯的设计与实现

基于TYWE2S智能灯的设计与实现

作者：林少茵 万其明

来源：《科技风》2019年第33期

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摘 要：本文针对传统灯的控制方式单一的缺点，提出一种基于WIFI连接的可控的LED设光系统的设计与实现的方法。本文从功耗影响、元件选型、电路设计、APP控制端等几方面进行阐述。实现一款可远程控制、可调亮度、可调色彩的LED调光系统。 关键词：WIFI;功耗;远程控制

众所周知，传统的灯功能单一，只是简单的开关和亮度调节很难满足现代人们的对生活的追求，随着智能产业和物联网技术的发展，利用WiFi技术与传统的灯结合，设计一款WiFi智能灯以方便人们生活，只需通过手机控制，实现灯的亮灭，调光，使人们生活更的各种生活需要。

本课题研究内容涉及电路设计，器件选型，功耗研究，LED调光工作原理，通过WiFi连接手机APP对灯进行操作。

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1 总体设计

根据WIFI智能灯硬件包括电源模块、降压模块、主控模块、灯盘、开关调光模块和人机APP等几部分完成的，设计的整体结构如图1所示：

WIFI模块集成WIFI接受天线，当接收天线收到手机传来的控制指令，WIFI芯片会控制灯盘的开和关，并可以调节亮度以及色温。 2 功耗分析

2.1 电路功耗影响因素

电路选用光源是LED灯体积小、寿命长、能耗低，它消耗的电不超过0.1W，消耗的电能比相同光效的白炽灯减少90%以上，比节能灯少70%以上。电路除去元件发热和高频功耗外，主要功耗由电源模块造成的损耗，WIFI智能灯虽然采用了DC-DC型降压模块，转换效率较高，但不可避免的还是会产生功耗。开关电源设计不合理与PCB制作不合理也会产生不必要的功耗。

2.2 系统低功耗设计分析

（1）为了有效降低系统的功率损耗，低功耗性能的主控芯片是首选，各个模块的核心芯片是电路的主体，同时也是产生功耗最主要的地方，因此选择低主控芯片的功耗是最直接，最有效减少系统能耗。

（2）在硬件正常工作下，使芯片功率处于低压模式。通过P=U2/R可得出纯电阻元器件的功耗，通过公式P=α·C·U2·f得到动态的功耗。根据上述可看出，功率与电压成正比关系。当主控芯片能选择3.3V或5V供电的情况下，芯片采用3.3V供电产生的功耗会比5V的低50%。 3 硬件设计 3.1 WiFi处理模块

TYWE3SWiFi处理模块将配网操作、WIFI重置、指示灯状态、自处理等模块都集成在智能产品中，使智能灯更智能化、实用化、操作简单、反应灵敏快速、安全环保、节能高效。 3.2 开关电源设计

利用整流桥MB10F和IC2519把220V电压降压为24V，并且通过boost电路原理自动调整电源的稳定性。具体电路如图2：

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3.3 直流电压转化模块

直流直压转化模块使用到MP2359使电压降到3.3V供电路使用。 3.4 模拟开关模块

WIFI控制模块输出PWM波控制MOS管导通与关闭以达到控制LED灯调光调色的目的。

4 软件设计

智能灯的APP是根据智能灯所采用的WIFI主控芯片TYWE3S来设定，WE3SWiFi智能控制模块，它由一个高集成的无线芯片和少量的外围器件构成，内置了wifi网络协议栈和丰富的庫函数。TYWE3S内嵌低功耗的32位CPU，1Mbyte闪存，50KBSRAM和外设资源，而且它是一个RTOS平台，集成了所有Wi-Fi MAC以及TCP/IP协议的函数库。 5 结论

本文采用TYWE2S主控芯片设计的灯光控制系统，通过电源模块、降压模块、主控模块、开关调光模块使灯盘构成，能使用手机APP调节LED灯光的颜色与亮度，经测试运行正常，实现了摇控的功能，系统具有实时性和稳定性的特点，解决了传统灯的耗能高的特点，适合家居的使用。 参考文献：

[1]何伟.基于手机APP控制的智能LED灯设计与实现[D].杭州电子科技大学，2017. [2]戴娟.基于单片机和Wi-Fi的LED灯控制系统设计[J].电子技术与软件工程，2017（07）：241.

[3]张海峰，李振兴，范浩，周亚罗.基于单片机的无线充电及智能灯控电路设计[J].通讯世界，2016（05）：273-274.

[4]吕庭，高维强，殷昊.基于Wi-Fi的家用智能照明控制系统设计[J].计算机测量与控制，2018（07）：70-74.