基于TYWE2S智能燈的設計與實現

林少茵 萬其明

摘 要：本文針對傳統燈的控制方式單一的缺點，提出一種基于WIFI連接的可控的LED設光系統的設計與實現的方法。本文從功耗影響、元件選型、電路設計、APP控制端等幾方面進行闡述。實現一款可遠程控制、可調亮度、可調色彩的LED調光系統。

關鍵詞：WIFI;功耗;遠程控制

眾所周知，傳統的燈功能單一，只是簡單的開關和亮度調節很難滿足現代人們的對生活的追求，隨著智能產業和物聯網技術的發展，利用WiFi技術與傳統的燈結合，設計一款WiFi智能燈以方便人們生活，只需通過手機控制，實現燈的亮滅，調光，使人們生活更的各種生活需要。

本課題研究內容涉及電路設計，器件選型，功耗研究，LED調光工作原理，通過WiFi連接手機APP對燈進行操作。

1 總體設計

根據WIFI智能燈硬件包括電源模塊、降壓模塊、主控模塊、燈盤、開關調光模塊和人機APP等幾部分完成的，設計的整體結構如圖1所示：

WIFI模塊集成WIFI接受天線，當接收天線收到手機傳來的控制指令，WIFI芯片會控制燈盤的開和關，并可以調節亮度以及色溫。

2 功耗分析

2.1 電路功耗影響因素

電路選用光源是LED燈體積小、壽命長、能耗低，它消耗的電不超過0.1W，消耗的電能比相同光效的白熾燈減少90%以上，比節能燈少70%以上。電路除去元件發熱和高頻功耗外，主要功耗由電源模塊造成的損耗，WIFI智能燈雖然采用了DC-DC型降壓模塊，轉換效率較高，但不可避免的還是會產生功耗。開關電源設計不合理與PCB制作不合理也會產生不必要的功耗。

2.2 系統低功耗設計分析

（1）為了有效降低系統的功率損耗，低功耗性能的主控芯片是首選，各個模塊的核心芯片是電路的主體，同時也是產生功耗最主要的地方，因此選擇低主控芯片的功耗是最直接，最有效減少系統能耗。

（2）在硬件正常工作下，使芯片功率處于低壓模式。通過P=U2/R可得出純電阻元器件的功耗，通過公式P=α·C·U2·f得到動態的功耗。根據上述可看出，功率與電壓成正比關系。當主控芯片能選擇3.3V或5V供電的情況下，芯片采用3.3V供電產生的功耗會比5V的低50%。

3 硬件設計

3.1 WiFi處理模塊

TYWE3SWiFi處理模塊將配網操作、WIFI重置、指示燈狀態、自處理等模塊都集成在智能產品中，使智能燈更智能化、實用化、操作簡單、反應靈敏快速、安全環保、節能高效。

3.2 開關電源設計

利用整流橋MB10F和IC2519把220V電壓降壓為24V，并且通過boost電路原理自動調整電源的穩定性。具體電路如圖2：

3.3 直流電壓轉化模塊

直流直壓轉化模塊使用到MP2359使電壓降到3.3V供電路使用。

3.4 模擬開關模塊

WIFI控制模塊輸出PWM波控制MOS管導通與關閉以達到控制LED燈調光調色的目的。

4 軟件設計

智能燈的APP是根據智能燈所采用的WIFI主控芯片TYWE3S來設定，WE3SWiFi智能控制模塊，它由一個高集成的無線芯片和少量的外圍器件構成，內置了wifi網絡協議棧和豐富的庫函數。TYWE3S內嵌低功耗的32位CPU，1Mbyte閃存，50KBSRAM和外設資源，而且它是一個RTOS平臺，集成了所有Wi-Fi MAC以及TCP/IP協議的函數庫。

5 結論

本文采用TYWE2S主控芯片設計的燈光控制系統，通過電源模塊、降壓模塊、主控模塊、開關調光模塊使燈盤構成，能使用手機APP調節LED燈光的顏色與亮度，經測試運行正常，實現了搖控的功能，系統具有實時性和穩定性的特點，解決了傳統燈的耗能高的特點，適合家居的使用。

參考文獻：

[1]何偉.基于手機APP控制的智能LED燈設計與實現[D].杭州電子科技大學，2017.

[2]戴娟.基于單片機和Wi-Fi的LED燈控制系統設計[J].電子技術與軟件工程，2017（07）：241.

[3]張海峰，李振興，范浩，周亞羅.基于單片機的無線充電及智能燈控電路設計[J].通訊世界，2016（05）：273-274.

[4]呂庭，高維強，殷昊.基于Wi-Fi的家用智能照明控制系統設計[J].計算機測量與控制，2018（07）：70-74.