智能家居产品详细设计书

PAGETSSD/TSDM/TSPM/TSIP/TSLCV1.00产品详细设计说明书PAGE24TSSD-0416C/TSDM-0102A/TSDM-0316A/TSPM-02V1.00详细设计书文件编号保密级别总页数编制评审记录对《TSSD-0416C/TSDM-0102A/TSDM-0316A/TSPM-02V1.00详细设计书V1.00》的评审意见：评审人员签字：问题修改验证结果：验证人签字：时间：年月日变更日志编号版本修改内容修改人修改日期目录TOC\o"1-4"\h\z\u1 概述 71.1 适用范围 71.2 技术定位 72 硬件设计 82.1 TSSD开关驱动器硬件 82.1.1电路设计 82.1.2系统主板 82.1.2.1 功能介绍 82.1.2.2 电路模块 82.1.2.3 主要元件选型 112.1.3结构设计 122.1.3.1 装置结构 122.1.3.2 安装尺寸 122.1.3.3 外形效果 122.1.3.4 端子定义 132.1.4硬件成本 132.2TSDM通用调光器硬件 132.2.1电路设计 132.2.2主控插件 142.2.2.1 功能介绍 142.2.2.2 电路模块 142.2.2.3 主要元件选型 182.2.3人机界面插件 192.2.3.1 功能介绍 192.2.3.2 电路模块 192.2.3.3 主要元件选型 212.3.4 结构设计 212.3.4.1 装置结构 212.3.4.2 安装尺寸 212.3.4.3 外形效果 212.3.4.4 端子定义 222.2.5 硬件成本 222.3TSDM日光灯调光器硬件 232.3.1 电路设计 232.3.1.1 功能介绍 232.3.1.2 电路模块 242.3.1.3 主要元件选型 292.3.2 结构设计 302.3.2.1 板件结构 302.3.2.2 装置结构 302.3.2.3 安装尺寸 312.3.2.4 外形尺寸 312.3.2.5 端子定义 312.3.3 硬件成本 312.4TSPM电源模块硬件 322.4.1 电路设计 322.4.2 结构设计 342.4.2.1 板件结构 342.4.2.2 装置结构 342.4.2.3 安装尺寸 352.4.2.4 外形尺寸 352.4.2.5 端子定义 352.4.3 硬件成本 353 软件结构设计 363.1 TSDM通用调光器 363.1.1 参数的定义 363.1.2 通道数据结构定义 383.2 TSSD开关驱动器 393.2.1 参数的定义 393.2.2 通道数据结构定义 413.3 TSDM

日光灯调光器 433.3.1 参数的定义 433.3.2 通道数据结构定义 464 模块功能 474.1 TSSD开关驱动器 474.1.1 模块简介 474.1.2 模块应用接线示意图 474.1.3 功能说明 474.1.3.1 延迟打开、关闭功能 474.1.3.2 楼梯照明功能 474.1.3.3 闪烁功能 484.1.3.4 预设控制 484.1.3.5 场景控制 484.1.3.6 逻辑功能 484.1.3.7 安全功能 484.1.3.8 强制功能 494.1.3.9 阈值功能 494.1.3.10 电流检测功能 494.1.3.11 定时发送运转报文和状态功能 494.1.3.12 总线电压断开和恢复后继电器开关位置选择 494.2 TSDM通用调光器 494.2.1 模块简介 494.2.2 模块应用接线示意图 494.2.3 功能说明 504.2.3.1 开关 504.2.3.2 相对调光 504.2.3.3 绝对调光 514.2.3.4 状态指示 514.2.3.5 场景 514.2.3.6 预设值 514.2.3.7 优先级 524.2.3.8 锁定功能 524.2.3.9 楼梯灯 524.2.3.10 slave功能 524.2.3.11 状态报告 534.2.3.12 特性调整 534.2.3.13 总线电压失效和恢复 534.3 TSDM日光灯调光器 544.3.1 模块简介 544.3.2 模块应用接线示意图 554.3.3 功能说明 554.3.3.1 开关 564.3.3.2 相对调光 564.3.3.3 绝对调光 564.3.3.4 状态指示 564.3.3.5 预设值 574.3.3.6 场景 574.3.3.7 优先级 574.3.3.8 锁定功能 574.3.3.9 楼梯灯 574.3.3.10 slave功能 584.3.3.11 状态报告 584.3.3.12 特性调整 584.3.3.13 总线复位 595 技术参数及性能 605.1 遵循标准规范 605.2 环境条件要求 605.3 EMC要求 615.4 开关驱动器 615.4.1 供电 615.4.2 输出额定值 615.4.3 电流检测 615.5 通用调光驱动器 615.5.1 供电 615.5.2 额定参数 615.6 日光灯调光驱动器 625.6.1 供电 625.6.2 输出额定值 625.7 电源模块 62TSSD-0416C/TSDM-0102A/TSDM-0316A/TSPM-02V1.00产品详细设计说明书PAGE64概述适用范围TSSD-0416C/TSDM-0102A/TSDM-0316A/TSPM-02是南京天溯自动化控制系统有限公司最新研制的功能齐全，高性能，可靠稳定的EIB模块，可以广泛应用于智能家居系统的灯具、电器的控制。这几个模块的功能简介如下：TSSD-0416C开关驱动器模块该模块具有4路继电器输出接口，用于用电电器的开关控制，可以实现延迟打开、关闭功能；楼梯照明功能；闪烁功能；预设控制；场景控制；逻辑功能；安全功能；强制功能；阈值功能；电流检测功能；定时发送运转报文和状态功能；总线电压断开和恢复后继电器开关位置选择等功能。TSDM-0102A通用调光器模块主要用于白炽灯、卤素灯、带有可调光电子变压器或传统变压器的卤素灯等灯具的控制，可以有效保护灯具，实现灯具的开关控制、相对调光、觉对调光、状态指示、场景、预设、优先级、锁定、楼梯照明、slave模式、状态报告、输出特性调整等功能。TSDM-0316A日光灯调光器模块通过连接带有0～10V输入的可调光日光灯电子镇流器的控制实现对可调光日光灯的控制，实现灯具的开关控制、相对调光、觉对调光、状态指示、场景、预设、优先级、锁定、楼梯照明、slave模式、状态报告、输出特性调整等功能。TSPM-02电源模块两路电源输出，具有手动总线复位按钮，可以指示总线负载是否过载。技术定位该产品在硬件平台和软件设计方面都最大化的考虑装置的可靠性和适用性。外观设计定位为国内领先的地位，硬件设计以及软件设计注重可靠性和经济性，技术水平处于国内领先。硬件设计TSSD开关驱动器硬件硬件平台电路由一块主板构成，该主板上包括了EIB总线接口、继电器接线端子、继电器手动开关和位置指示、编程按钮和指示灯。2.1.1电路设计系统的硬件电路由CPU最小系统、EIB通讯电路、继电器控制电路、电流测量电路、人机界面和电源电路六个部分组成。CPU最小系统是整个系统的控制核心，EIB通讯电路负责装置和总线上的其他装置的通讯。继电器控制电路控制外部用电器的通断，每个继电器的输出节点上都串联了电流测量CT，采集控制回路上的电流到电流测量电路上。人机界面用来控制或指示装置的状态，电源电路为系统工作提供电源。硬件平台框图如图2.1：图2.1装置硬件框图2.1.2系统主板功能介绍该装置的所有功能都是通过这块主板来实现的，主板上的元件安装全部采用SMT贴片工艺，以此提高抗干扰能力和大批量生产能力。主板上使用了超低功耗单片机MSP430F249，可以降低系统的整机功耗，减少装置对总线上能量的消耗。主板提供了四路大电流开关控制回路，可以控制四个回路的通断，同时可以测量被控回路上的电流值。主板通过单片机的串口与上一级处理调节信号的单片机进行数据通信，主控板上设置了一个编程LED灯及一个编程按钮。电路模块(1)电源模块MSP430F249单片机正常工作时需要3.3V的电源电压，而通讯芯片只能提供5V的电源，所以需要进行电压转换，由于系统的功耗比较低，所以选用了输出电流为150mA，封装体积也比较小的线性稳压芯片LD2985XX33为了减小电压转换时的损耗，LD2985XX33的电路如图2.2所示：图2.2电源电路原理图对于单片机内部使用的数字电源和模拟电源采用零电阻隔离的方法得到。CPU模块CPU的处理模块主要有MSP430F249单片机以及其必要的外围电路和看门狗等组成，看门狗芯片STM6823的手动复位端连接到EIB通讯芯片的总线复位信号输出端上，可以通过总线来复位装置。逻辑与门AU8用来将串口发送端的3.3V电平转换成5V电平和通讯芯片接口。单片机的VREF和VeREF管脚上接的电容用来给内部ADC电压参考源滤波，使ADC转换结果更加稳定。AD1和AR2是为了将通讯芯片接收端的5V电平转换成3.3V的电平，当URXD端为高电平时，二极管截至，P4.1管脚被上拉到3.3V上，单片机检测到高电平，当URXD为低电平时，二极管导通，P4.1通过二极管连到低电平上，此时单片机检测到低电平。AJ1为MSP430F249的标准JTAG调试口。MSP430F249最小系统如图2.3所示：图2.3MSP430F249最小系统原理图EIB通讯模块EIB通讯模块主要由EIB通讯芯片FZE1066构成，该芯片可以分离出总线上的通讯数据信号和电源，同时可以把需要发送的数据发送到总线上，芯片为系统提供了5V（VCC）和20V(Vgg)的电源分别用于电路的供电和继电器的电源，芯片的通讯数据线连接到主控单片机的UART管脚上进行数据通讯。EIB总线端子两端需接一个TVS管来防止瞬间电压的冲击。EIB通讯模块的电路2.4所示：图2.4EIB通讯模块电路原理图(4)开关控制模块这部分主要由继电器和继电器驱动电路组成，继电器采用G707KL-R1R-H100，带有手动开关杠杆，可以指示继电器的状态并且手动切换其状态。ULN2803A是达林顿管驱动芯片，专门用来驱动工作电流较大的器件。电解电容ACT1用来储能，可以在继电器动作的时候释放出来，防止由于继电器的动作电流过大对总线电压产生较大的影响，此电容的容量大小和继电器的数目相关，一般一个继电器需要1000uF的电容。串在继电器输出端的是电流互感器，用来测量被控制回路上的电流，次级的信号连到电流测量模块，具体的测量原理会在电流测量模块中介绍。模块电路如图2.5：图2.5开关控制电路原理图电流测量模块采用OPA4347集成运放对电流互感器的采样电阻上送来的电压信号进行整流、放大，放大倍数为AR9/AR30，然后再滤波成直流信号，使直流信号和电流互感器上的交流信号的有效值成线性比例关系，送到单片机内部ADC进行模数转换，并换算到实际的被测电流值。装置需要测量四个开关回路上的电流值，每个回路的测量电路都一样。该部分电路设计如图2.6：图2.6电流测量电路原理图人机界面模块该部分电路由一个编程按键和一个红色LED指示灯组成。人机界面电路原理如图2.7所示：图2.7人机界面电路原理图主要元件选型元件名称封装型号及技术参数单位总数价格芯片QFP-64MSP430F249个1芯片SOP18ULN2803A个1芯片SO14OPA4347/SO14个1芯片SOT23-5STM6823个1芯片SOT23-5LLD2985XX33个1芯片SOP20FZE1066个1继电器直插G707KL-R1R-H100个1晶体SMD3.6864M个1TVSZDCSMBJ43C个1扼流圈B82B82790C475个1电流互感器MINICTMINI_CT个4接线端子SIP8ESK750V-08P个1表2.1TSSD-0416C主要元件选型2.1.3结构设计装置结构机箱采用塑料白色外壳，分成底壳，上壳和顶层盖壳，他们之间通过塑料扣来相互连接。安装尺寸采用35mm标准导轨式按装，尺寸：90x72x65（HxWxD）。外形效果图2.8TSSD-0416C开关驱动器效果图端子定义TSSD-0416C的端子定义如下图所示：图2.9TSSD-0416C开关驱动器效果图2.1.4硬件成本器件型号单价数量总价MSP430F24920120ULN2803A/DW4.314.3OPA4347UA/SO1416.5233STM68235.815.8NC7S080.6810.68FZE106680180LD2985BXX332.512.5LL4148/MINIMELF0.0530.153.6864M0.610.6MiniCT4.5418SMBJ43C0.510.5B82790C47513113G707KL-R1R-H100434172WAGO243-211515ESK762V-08P13.2113.2PCB板9.1519.15其他25130.37合计408.25表2.2TSSD-0416C硬件成本2.2TSDM通用调光器硬件硬件平台电路部分包括两个插件：主控插件和人机界面插件。主控插件上包括了EIB总线接口、交流220V输入两个端子和一路MOS功率晶体管的调压输出。人机界面插件上包括了编程按钮和指示灯。人机界面插件与主控插件之间通过串口进行通讯。2.2.1电路设计主控插件硬件电路由CPU最小系统、调光电路、过压控制保护电路、通讯隔离电路和电源电路五个部分组成。CPU最小系统是系统的调光控制核心，负责对调光电路的控制以及和人机界面插件上CPU的通讯。调光电路是通过控制功率MOS管的导通角来实现输出功率的控制。过压控制保护电路则保证了MOS功率晶体管调压电路的安全工作，同时通过人机界面来指示输出是否过载。通讯隔离电路用来对两块插件之间的通讯信号进行光电隔离，防止高压损坏和干扰人机插件上的器件。电源电路为系统工作提供了稳定电源。人机界面插件硬件电路由CPU最小系统、EIB通讯电路、人机界面模块和电源电路四部分组成。CPU最小系统用来控制或指示装置的状态。EIB通讯电路负责装置和总线上的其他装置进行通讯。人机界面用来指示装置的状态，并且可以通过按下编程按钮来下载上位机的控制软件。电源电路为系统工作提供了稳定电源。硬件平台框图如图2.10：图2.10装置硬件框图2.2.2主控插件功能介绍该装置上的信号隔离、调压控制及过压保护等功能都是通过这块插件来实现的，插件上的元件安装全部采用SMT贴片工艺，以此提高抗干扰能力和大批量的生产能力。该插件上的电源和人机界面插件上的电源用变压器进行隔离，同时通讯信号线也用光耦进行了隔离，防止他们之间的干扰。调光回路支持1路最高600W的输出功率，输出端的负载可以是阻性负载、容性负载或感性负载。通常的调光器负载类型有：白炽灯，卤素灯，带电子变压器或传统变压器的低压卤素灯。具有过载告警和超温告警指示功能。电路模块（1）电源模块单片机PIC16F1936正常工作时需要5V的电源电压，为了能够得到稳定的电源电压，我们利用50mA微功耗超低压差稳压器LP2980IM5-5.0来对整流、分压后得到的电压进行稳压，得到能够供给单片机等芯片所需的5V稳定电压。电路中的温度保险丝和压敏电阻器起到了保护电路的作用：压敏电阻能够在过压时导通大电流。温度保险丝能够在调光回路产生较大的热量的时候（输出功率过高）熔断，保护调光功率MOS管。这两个温度保险丝分别放在PCB板上市电输入接线端子附件以及两个功率MOS管的中间。电路中的场效应管是作为一个限流器件存在，同时能够防止过大的电流损坏弱电部分，当有大的干扰电流流过时，门极的稳压二极管钳制住电压，限制源极和漏极间的电流。光耦的输入端通过限流电阻接到市电输入上，输出连接到单片机的捕获输入管脚RC2进行边沿的捕获。考虑到使它能够在不提供EIB总线信号的情况下，电路仍能够正常进行工作，我们还设置了一个备用电压VCC2，使其能够在模块没有接入EIB总线的时候为系统正常工作提供电源。它是通过整流芯片整流，经稳压管稳压，电解电容滤波得到20V电压后再经三极管稳压得到一个10V输出电压连接到人机界面插件上。电源模块电路如图2.11所示：图2.11电源模块电路原理图（2）CPU模块CPU的处理模块主要由PIC16F1936单片机以及其必要的外围电路组成。BP1是单片机的调试接口，可以连接开发工具进行调试。单片机的晶体选用了基础接地电容的贴片晶体，可以减小PCB板上器件所占的面积，BR6,BC2组成单片的上电复位电路，为单片机上电提供可靠的复位信号。PIC16F1936单片机的电路如图2.12所示：图2.12PIC16F1936单片机最小系统原理图（3）调光模块调光模块通过控制功率MOSFET在一个周波里的导通时间来实现输出功率的控制，具体工作原理如下：数字调光方式是通过控制功率MOS管的导通角来实现输出电压的控制的，与普通的晶闸管调光方式不同的是MOS管采用了前沿导通后沿关断的方式，这样可以避免导通瞬间产生的大量谐波对电力设备或者装置内部电路的干扰。在电路上，与模拟调光不同的是此时PCB上不需要运算放大器以及BQ9、BQ10、BQ11等器件，而将BR30、BR67这两个0欧姆的电阻焊上，这样使得两只功率MOS管接到同一个信号上，分别控制正半周和负半周的导通脚，单片机只要在市电过零点的时候控制BQ4打开的时间即可达到调光的目的，这种方法在功率MOS管关断的时候没有电流流过，在功率MOS管打开的时候压降很小，所以功率MOS管的发热要比模拟调光的方式低很多。调光模块的电路如图2.13所示：图2.13调光模块电路原理图（4）过压控制保护模块过压控制保护模块主要是通过集成电压比较器来实现的。电压比较器1、电压比较器3和电压比较器4的正向输入端采集的输出回路上的电压，通过和固定电压的比较来确定是否超过额定的输出功率，电路原理图上可以看到电压比较器1检测的过载电流要比电压比较器3和电压比较器4检测的过载电流小。如果超过装置标定的额定功率，比较器1输出高电平到单片机外部中断管脚上，单片机检测到这个信号后发出告警信号，提示用户负载超过额定值，如果检测到输出功率超出MOS管的承受范围，此时比较器3和比较器4输出高电平反馈到调光回路，关断调光输出信号，防止调光功率器件流过过大的电流而损坏，同时单片机检测到这个信号也会发出过载的告警提示。集成电压比较器中2OUT连接到单片机的RC1口，用来捕获下降沿触发功率MOSFET，同时，通过判断有无信号输出可以知道电路上是否接入负载，如果没有接入负载，可关断调光信号。过压控制保护模块的电路如图2.14所示：图2.14过压控制保护模块电路原理图（5）通讯隔离模块主控插件和人机界面插件上的单片机是通过单片机的串口进行通讯的，为了防止调光板上调光产生的干扰信号和高电压进入面板或EIB通讯总线，所以采用了光耦对通信信号进行隔离，同时光耦隔离电路也完成了3.3V和5V的通讯电平的转换。隔离模块的电路如图2.15所示：图2.15隔离模块电路原理图主要元件选型元件名称封装型号及技术参数单位总数价格芯片SSOP-28PIC16F1936个1芯片SO-14TS3704个1芯片SOT23-5LP2980IM5-5.0个1芯片SO-8TS932B个1芯片SO-8HCPL-0601-500E个2变压器直插BV2020159个1晶振SMD4.9152M个1MOS功率晶体管TO-220SPI20N60C3个2功率MOSFETTO-220STP9NK50Z个1场效应管SOT-232N7002个5三极管SOT23BC867C个2三极管SOT23LMUN2213个2高速双二极管SOT-23BAV74个1接线端子SIP4ESK750V-04P个1表2.3TSDM-0102ACPU板主要元件选型2.2.3人机界面插件功能介绍该装置的EIB通讯、人机界面以及调光模块的控制功能都是通过这块插件来实现的，插件上的元件安装全部采用SMT贴片工艺，以此提高抗干扰能力和大批量生产能力。插件上使用了超低功耗单片机MSP430F249，可以降低系统的整机功耗，减少装置对总线上能量的消耗。该插件通过单片机的串口与上一级处理调节信号的单片机进行数据通信，并且设置了三个LED灯进行指示及一个编程按钮进行操作。电路模块（1）电源模块单片机MSP430F249正常工作时需要3.3V的电源电压，而通讯芯片只能分离出5V电源，所以还需要进行电压转换，由于系统的功耗比较低，所以选用了输出电流为150mA，封装体积也比较小的线性稳压芯片LD2985XX33，减小了电压转换时的损耗。为了使插件能够在任何情况下都正常工作下去，模块设计了双电源结构：在正常情况下是由调光模块所提供的10V电压VCC2进行供电的。此时VCC1(5V)端的二级管处于反向截止状态，没有电流流向VCC1，当调光模块的输入电源断掉后自动切换到EIB总线提供的VCC1供电。LD2985XX33的电路如图2.16所示：图2.16电源模块原理图（2）CPU模块CPU的处理模块主要由MSP430F249单片机以及其必要的外围电路和看门狗等组成。MSP430F249单片机中看门狗芯片STM6823的手动复位端连接到EIB通讯芯片的总线复位信号输出端上，可以通过总线来复位装置。P6.1口为判断信号，通过对并联在变压器供电电路上的电阻一端电压值的判断，来辨别此时电路中电源的给予方是变压器还是通讯模块。逻辑与门BU8用来将发送端的3.3V电平转换成5V电平和通讯芯片接口，保证信号的正常传输。BD1和BR2是为了将通讯芯片接收端的5V电平转换成3.3V的电平，当URXD端为高电平时，二极管截止，P4.1管脚被上拉到3.3V上，单片机检测到高电平，当URXD为低电平时，二极管导通，P4.1通过二极管连到低电平上，此时单片机检测到低电平。BJ1为MSP430F249的标准JTAG调试口。MSP430F249单片机内部集成了一个温度传感器，可以通过内部集成的ADC来读取这个温度传感器的值，起到了检测调光电路温升的功能，如果温度超过预定的温度值，会通过点亮面板上的LED发出超温告警提示。MSP430F249单片机的电路如图2.17所示：图2.17MSP430F249单片机最小系统原理图（3）EIB通讯模块EIB通讯模块主要由EIB通讯芯片FZE1066构成，该芯片可以分离出总线上的通讯数据信号和电源，同时可以把需要发送的数据发送到总线上。EIB通讯芯片为系统提供了5V（VCC）的电源用于电路供电。该芯片的通讯数据线则连接到单片机MSP430F249的UART引脚上实现总线和单片机的通讯。EIB总线端子两端需接一个TVS管来防止瞬间电压的冲击。EIB通讯模块的电路如图2.18所示：图2.18EIB通讯原理图（4）人机界面模块人机界面模块电路由一个编程按键和三个红色LED指示灯组成，LED分别为编程指示灯、过载指示灯和超温指示灯。其中编程按钮和指示灯在主控插件上人机界面模块电路如图2.19所示：图2.19人机界面电路原理图主要元件选型元件名称封装型号及技术参数单位总数价格芯片QFP-64MSP430F249个1芯片SOT23-5STM6823个1芯片SOT23-5NC7S08个2芯片SOP20FZE1066个1芯片SOT23-5LLD2985BXX33个1二极管贴片BYG21M个2接线端子FPC-24FPC-24个1表2.4TSDM-0102AMMI板主要元件选型结构设计装置结构机箱采用塑料白色外壳，分成底壳，上壳和顶层盖壳，他们之间通过塑料扣来相互连接。盖壳上有超温和过载两个红色指示灯。安装尺寸采用35mm标准导轨式按装，尺寸：90x72x65（HxWxD）外形效果图2.20TSDM-0102通用调光器外形图端子定义图2.21TSDM-0102接线端子定义硬件成本器件型号单价数量总价MSP430F24920120TS912BID13113STP9NK50Z616STM68235.815.8NC7S080.6810.68FZE106680180LD2985BXX332.525BYG21M122PE2012-M单12V10.5110.5TLP2811.511.53.6864M0.610.6STY60NM601402280PIC16F19368.718.7SMBJ43C0.510.5B82790C47513113FPC排线座1.811.8ESK750V-04P6.616.6钽电容20V/107K/D3.113.1PCB板MMI4.2914.29PCB板CPU9.1519.15其他251127.78合计600表2.5TSDM-0102A硬件成本2.3TSDM日光灯调光器硬件硬件平台电路部分由一块主板构成，该主板上包括了EIB总线接口、三路继电器开关接线端子、三路日光灯调光输出端子、继电器手动开关和位置指示、编程按钮和指示灯。电路设计功能介绍主板硬件电路由CPU最小系统、EIB通讯电路、开关控制电路、调光电路、隔离电路、人机界面和电源电路七个部分组成。CPU最小系统是整个系统的控制核心，EIB通讯电路负责装置和总线上的其他装置的通讯。继电器控制电路控制外部用电器的通断，调光电路输出0～10V的直流电压来控制荧光灯的亮度，隔离电路用来隔离调光电路和控制电路，防止调光电路或外部被控电路发生故障时将高压传到通讯总线上导致总线上设备的损坏。人机界面用来控制或指示装置的状态，电源电路为系统工作提供电源。硬件平台框图如下：图2.22装置硬件框图该装置的所有功能都是通过这块插件来实现的，插件上的元件安装全部采用SMT贴片工艺，以此提高抗干扰能力和大批量生产能力。插件上使用了超低功耗单片机MSP430F249，可以降低系统的整机功耗，减少装置对总线上能量的消耗。该插件通过三路0～10V的直流电压的输出回路来控制荧光灯的亮度，而且同时提供了三路继电器开关控制。可以实现三盏荧光灯开关和亮度控制。电路模块电源模块MSP430F249单片机正常工作时需要3.3V的电源电压，而通讯芯片只能提供5V的电源，所以需要进行电压转换，由于系统的功耗比较低，所以选用了输出电流为150mA，封装体积也比较小的线性稳压芯片LD2985XX33为了减小电压转换时的损耗，LD2985XX33的电路如下图所示：IN1IN1GND2INHIBIT3BYPASS4out5CU3LD2985BXX33VCCVDD33CCT316V/106K/BCCT516V/106K/BCC1050V/104K/0603CC950V/104K/0603VCC0-10V的控制信号，需要一个11V的电压，而通讯芯片提供的的是20V的直流电压。采用开关电源将其转变为11V电源，开关电源中的变压器还同时起到了隔离作用。开关电源电路如下：图2.2420V转11V原理图0-10V的输出电路中有一部分器件需要3.3V的电压，但是又需要和CPU模块的电压隔离，以免受到干扰时影响到CPU模块，所以在11V的基础上加入了线性稳压芯片LD2985XX33，以得到需要的3.3V电压。图2.2511V转3.3V原理图CPU模块CPU的处理模块主要由MSP430F249单片机以及其必要的外围电路和看门狗等组成，看门狗芯片STM6823的手动复位端连接到EIB通讯芯片的总线复位信号输出端上，可以通过总线来复位装置。逻辑与门CU7用来将串口发送端的3.3V电平转换成5V电平和通讯芯片接口。CD1和CR19是为了将通讯芯片接收端的5V电平转换成3.3V的电平，当URXD端为高电平时，二极管截至，P4.1管脚被上拉到3.3V上，单片机检测到高电平，当URXD为低电平时，二极管导通，P4.1通过二极管连到低电平上，此时单片机检测到低电平。CJ1为MSP430F249的标准JTAG调试口。具体电路如下图所示：图2.26MSP430F249最小系统原理图EIB通讯模块EIB通讯模块主要由EIB通讯芯片FZE1066构成，该芯片可以分离出总线上的通讯数据信号和电源，同时可以把需要发送的数据发送到总线上，芯片为系统提供了5V（VCC）和20V（Vgg）的电源分别用于电路的供电和继电器的控制，芯片的通讯数据线连接到主控单片机的UART管脚上进行数据通讯。具体电路如下图所示：图2.27EIB通讯原理图开关控制模块这部分主要由继电器和继电器驱动电路组成，继电器采用G707KL-R1R-H100，带有手动开关杠杆，可以指示继电器的开关状态，ULN2003A是达林顿管驱动芯片，可以用来驱动七路大电流的器件。电解电容CCT4用来储能，可以在继电器动作的时候释放出来，防止由于继电器的动作电流过大对总线电压产生较大的影响，他的容量大小和继电器的数目相关，一般一个继电器需要1000uF的储能电容。模块电路如下：图2.28FM33256电路原理图调光模块调光模块使用数字电位器输出的模拟电压信号，CPU通过SPI总线来设置数字电位器各个输出端口的电压，数字电位器的输出电压送到集成运算放大器放大后连到外面荧光灯整流器控制灯的亮度，该部分电路设计如下：图2.29调光模块电路原理图人机界面模块该部分电路由一个编程按键和一个红色LED指示灯组成。具体电路如下图所示：图2.30人机界面电路原理图主要元件选型元件名称封装型号及技术参数单位总数单价芯片QFP-64MSP430F249个120芯片SO16ULN2003D个12.8芯片TSSOP14TLC2704IPW个120芯片SOT23-5STM6823个15.8芯片SOT23-5NC7S08个10.68芯片SOP20FZE1066个180芯片SOT23-5LLD2985BXX33个22.5芯片TSSOPADuM2401个137变压器定制件NTS-TSDM个125继电器直插G707KL-R1R-H100个343晶体直插3.6864M个10.6场效应管SOT-23PMBF170个10.7三极管SOT-23S9013LT1个10.09TVSZDCSMBJ43C个10.5扼流圈LQPF100B82790C475个113芯片TSSOPAD5204BRU10个117.3接线端子SIP6ESK750V-06P个19.9接线端子SIP6EHK500V-06P个13.9表2.6TSDM-0316A主要元件选型生产工艺4层板工艺，67×85mm，正反面都可以放置芯片和电阻电容。过孔塞油。板厚1.6mm，焊盘无铅镀锡。结构设计板件结构此装置只有一块PCB板。装置结构外形结构图2.31TSDM-0316A外形结构图尺寸：90x72x65（HxWxD）单位：mm安装尺寸模块化安装设备（MDRC）模块化安装设备,ProM安装宽度（每模组18mm）4模组安装深度65mm安装于35mm的安装导轨上依据EN60715外形尺寸尺寸90×72×65mm(H×W×D)端子定义图2.32开关接线端子图2.330-10V输出的接线端子硬件成本器件型号单价数量总价MSP430F24920120ULN2003D2.812.8TLC2704IPW20120STM68235.815.8NC7S080.6810.68FZE106680180LD2985BXX332.525ADuM240137137NTS-TSDM25125G707KL-R1R-H1004331293.6864M0.610.6PMBF1700.732.1S9013LT10.0910.09SMBJ43C0.510.5B82790C47513113AD5204BRU1017.3117.3ESK750V-06P9.919.9EHK500V-06P3.913.9PCB板9.919.9其他25125合计382.57表2.7TSDM-0316A硬件成本2.4TSPM电源模块硬件电路设计图2.34TSPM电源模块硬件电路1图2.35TSPM电源模块硬件电路2图2.36TSPM电源模块硬件电路3图2.37TSPM电源模块硬件电路4图2.38TSPM电源模块硬件电路5图2.39TSPM电源模块硬件电路6结构设计板件结构此装置只有一块PCB板。装置结构外形结构图2.40TSPM-02外形结构图尺寸：90x108x65（HxWxD）单位：mm安装尺寸模块化安装设备（MDRC）模块化安装设备,ProM安装宽度（每模组18mm）6模组安装深度65mm安装于35mm的安装导轨上依据EN60715外形尺寸尺寸90×108×65mm(H×W×D)端子定义图2.41开关接线端子硬件成本该电源模块采用外协提供的完整板件，厂内组装。硬件成本约为325元。PAGE软件结构设计TSDM通用调光器参数的定义General通用参数参数块首地址：CH_PARAM_GENERAL_BLOCK_REF+OFFSET_USER_EE_INIT序号参数偏移量1保留02Sendingandswitchingdelayafterbusvoltagerecoveryins[2…65,535]13Sendingcycletimeins[1…65,535]34Sendobject“Inoperation”55Limitnumberoftelegrams66Maxnumberofsendingtelegrams77Inperiod8Channel1参数参数块首地址：CH1_PARAM_BLOCK_REF+OFFSET_USER_EE_INIT序号参数偏移量1Sendstatusresponseofswitchstate02Statusresponseinverted13Sendstatusresponseofbrightnessvalue24Reactiononbusvoltagefailure35Enablefunction“1-bitpreset”46保留57Enablefunction“8-bitscene”68保留79Enablefunction“forcedoperation”810Brightnesswhileobjectvalue=3911Settingforceoperationafterbusvoltagerecovery1012Enablefunction“blocking”1113Enablecharacteristicadjustment1214SelectExtrafunction1315Dimmingspeedfrom0…100%whileswitching，ins[0…65,535]Whileswitchingoff（0=immediately）1416Dimmingspeedfrom0…100%whileswitching，ins[0…65,535]Whileswitchingon（0=immediately）1617RelativeDimmingspeedfrom0…100%ins[0…65535]1818Switchonvia2019RelativeDimmingspeedchangeableviaobject2120Maximumdimmingvalue2221Minimumdimmingvalue2322Allowswitchonviarelativedimming2423Allowswitchoffviarelativedimming2524Dimmingspeedfrom0…100%whilesettingbrightness,ins[0…65535]2625Maximumbrightnessvalue2826Minimumbrightnessvalue2927Allowswitchonviabrightnessvalue3028Allowswitchoffviabrightnessvalue3129Reactiononpreset1（telegramvalue0）3230Reactiononpreset2（telegramvalue1）3331Timetocallnewbrightnessvalue“Transitiontime”ins[0…65535]3432Preset1and2canbesetviathebus3633Reactiononpreset3（telegramvalue0）3734Reactiononpreset4（telegramvalue1）3835Preset3and4canbesetviathebus3936Timetocallnewbrightnessvalue“Transitiontime”ins[0…65535]4037Numberofvaluepairs4238X0lowersensorvalue[input]4339Y0Adjustedbrightnessvalue[output]4440X1middlesensorvalue[2--127]4541Y1Adjustedbrightnessvalue[output]4642X2middlesensorvalue[128--254]4743Y2Adjustedbrightnessvalue[output]4844X3uppersensorvalue[input]4945Y3Adjustedbrightnessvalue[output]5046Brightnessvalueafterswitchon5147Timedurationinsec[0…65535]5248Afterstaircasetimedimmingtobasebrightness5449Extendingstaircaselingtingbymultipleoperation["pumpingup"]5550Timefordimmingdownins[0…65535]5651Reactiononswitchoffviaobject"switch"5852BrightnessvalueduringpermanentON5953RestartofstaircasetimeafterendofpermanentON6054Warningduringdimmingdown6155SwitchON6256Relativedimming6357Brightnessvalueorpresetorscenerecal6458Slavemodeaftersupply65Channel1场景参数参数块首地址：CH1_MEM_SCENES+OFFSET_USER_EE_INIT序号参数偏移量1Assignmenttoscenenumber1…6402Standardbrightnessvalue13Timetocallnewbrightnessvalue“Transitiontime”ins[0…65535]24Assignmenttoscenenumber1…6445Standardbrightnessvalue56Timetocallnewbrightnessvalue“Transitiontime”ins[0…65535]67Assignmenttoscenenumber1…6488Standardbrightnessvalue99Timetocallnewbrightnessvalue“Transitiontime”ins[0…65535]1010Assignmenttoscenenumber1…641111Standardbrightnessvalue1212Timetocallnewbrightnessvalue“Transitiontime”ins[0…65535]1313Assignmenttoscenenumber1…641514Standardbrightnessvalue1615Timetocallnewbrightnessvalue“Transitiontime”ins[0…65535]1716Assignmenttoscenenumber1…641917Standardbrightnessvalue2018Timetocallnewbrightnessvalue“Transitiontime”ins[0…65535]2119Assignmenttoscenenumber1…642320Standardbrightnessvalue2421Timetocallnewbrightnessvalue“Transitiontime”ins[0…65535]2522Assignmenttoscenenumber1…642723Standardbrightnessvalue2824Timetocallnewbrightnessvalue“Transitiontime”ins[0…65535]2925Assignmenttoscenenumber1…643126Standardbrightnessvalue3227Timetocallnewbrightnessvalue“Transitiontime”ins[0…65535]3328Assignmenttoscenenumber1…643529Standardbrightnessvalue3630Timetocallnewbrightnessvalue“Transitiontime”ins[0…65535]3731Assignmenttoscenenumber1…643932Standardbrightnessvalue4033Timetocallnewbrightnessvalue“Transitiontime”ins[0…65535]4134Assignmenttoscenenumber1…644335Standardbrightnessvalue4436Timetocallnewbrightnessvalue“Transitiontime”ins[0…65535]4537Assignmenttoscenenumber1…644738Standardbrightnessvalue4839Timetocallnewbrightnessvalue“Transitiontime”ins[0…65535]4940Assignmenttoscenenumber1…645141Standardbrightnessvalue5242Timetocallnewbrightnessvalue“Transitiontime”ins[0…65535]5343Assignmenttoscenenumber1…645544Standardbrightnessvalue5645Timetocallnewbrightnessvalue“Transitiontime”ins[0…65535]5746Assignmenttoscenenumber1…645947Standardbrightnessvalue6048Timetocallnewbrightnessvalue“Transitiontime”ins[0…65535]6149Assignmenttoscenenumber1…646350Standardbrightnessvalue6451Timetocallnewbrightnessvalue“Transitiontime”ins[0…65535]6552Assignmenttoscenenumber1…646753Standardbrightnessvalue6854Timetocallnewbrightnessvalue“Transitiontime”ins[0…65535]69通道数据结构定义typedefstructConstApp_CHLightActScene{ 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日光灯调光器参数的定义General通用参数参数块首地址：CH_PARAM_GENERAL_BLOCK_REF+OFFSET_USER_EE_INIT序号参数偏移量1保留02Sendingandswitchingdelayafterbusvoltagerecoveryins[2…65,53