本作品為第二屆立創商城電子制作節入圍獎作品，作者立創社區ID：PeterPan；轉載請注明出處，未經允許不得用作商業用途。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

自從十一五規劃提出“落實科學發展觀，建設資源節約型、環境友好型社會”舉措以來，人民積極響應“節能減排”號召。據有關數據統計，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 。隨著建筑行業發展，該比值還在不斷增長，所以，建筑照明系統有著可觀的節能潛力。在建筑行業快速發展的今天，采取先進的照明系統，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

該系統使用使用以太網進行數據通信，通信速度快，可靠性高，能廣泛應用于星級酒店、辦公大樓、各類場館、展廳等高可靠、高安全性的場合。系統下位機控制板采用STM32F103為主控芯片，通過SPI接口連接W5500網卡芯片，實現了以太網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，通過以太網與下位機通信，不但能夠開閉任意一盞燈，還能實現一鍵開閉所有燈、定時開關燈、場景預設等功能。系統采用低壓直流LED節能光源，亮度高，壽命長，安全性高。采用新型節能光源代替傳統光源，節能效果可達到25%~35% 。

二、系統構架圖

系統整體設計方案遵循模塊化設計思想，將系統分為電源模塊、STM32最小系統、信號采集模塊、繼電器輸出模塊、W5500網絡模塊、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.實現原理

下位機上電后先初始化最基本的系統資源，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秒之內沒有喂狗，系統將會強制復位。然后初始化外設資源，如光耦輸入接口、繼電器輸出接口、24C02存儲芯片、W5500網絡芯片。下位機的基本信息和網絡參數都保存在24C02中，這些參數可以通過串口發送命令來修改。程序運行后，當串口收到命令時，處理串口命令；當檢測到TCP收到命令時，處理TCP命令，如果是開關繼電器操作，則操作完繼電器后將當前繼電器狀態保存在24C02中，實現斷電保存；當燈泡開光狀態變化時，即光耦輸入點發生變化后，MCU會主動向上位機發送當前光耦輸入點狀態。

四、材料清單（BOM列表）

部分元器件清單：

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

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

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

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

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

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

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

817C光耦：http://www.qdjpair.com/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+以太網控制板代碼下載（C#寫的，Visual Studio 2010開發）：

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

六、作品演示

七、總結

在該系統設計過程中，嚴格遵守公司規范，極大提高了PCB電路板的可生產性、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，產品能夠經受住市場考驗。

由于資源限制和準備時間不足，加上對上位機編程不熟悉，只圓滿完成了系統下位機系統設計，上位機軟件比較粗糙。

本系統設計過程中，完善了知識體系，對嵌入式系統開發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，為以后學習指明方向。本作品通過以太網與上位機通信，采用明文傳輸協議，協議公開透明，客戶可以根據這些協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議，使用MD5、SHA265等加密算法為通訊內容加密，還可以增加對MODBUS工業通訊系統的支持等等，可供二次開發的潛力巨大。