1 系統(tǒng)設計
重要建筑內消防應急電源EPS配備比較齊全，功率大，常作為消防電梯、報警系統(tǒng)、煙霧排風機系統(tǒng)的供電系統(tǒng)，因此，可作為常規(guī)、應急照明兩用LED節(jié)能照明系的電源，而汽油發(fā)電機組只作為長時間停電時EPS系統(tǒng)電能消耗殆盡時的補充。根據(jù)系統(tǒng)設計的需求，結合實際情況，系統(tǒng)框圖如圖1所示。
系統(tǒng)包括EPS電源組件、LED照明系統(tǒng)和控制室內控制系統(tǒng)組成。EPS電源系統(tǒng)是系統(tǒng)的備用電源部分，主要功能是電能儲存和電源切換;LED照明系統(tǒng)主要由整流濾波電路、LED驅動電路、LED燈組組成。LED恒流源電路是提供LED燈組恒定電流的驅動部分，同時還包含了有線、無線接口部分，接收來自控制室內的控制信號，調節(jié)LED燈的亮度。控制室內的控制系統(tǒng)包括操作面板，處理器MCU部分，以及有線、無線接口，主要是人機交互和調光控制命令輸出。
2 控制器硬件設計
控制器主要安裝在控制室內，通過有線、無線的方式檢測每盞LED燈的工作狀態(tài)，同時用按鍵操作來遠程控制LED燈工作在低功耗、節(jié)能、應急3種工作模式、特殊場合下有遠程關斷操作。
以MSP430單片機為控制核心設計了系統(tǒng)控發(fā)送和接收端裝置，如圖2所示�？刂破靼l(fā)送端主要安裝在控制室內，通過操作面板實現(xiàn)人機交互，而接收端連接恒流源，接收發(fā)送端的控制命令，發(fā)出不同占空比的PWM信號，控制恒流源調節(jié)LED燈組，驅動LED工作在不同的狀態(tài)。
CC2500是一種單片2.4 GHz收發(fā)器，通過SPI接口與MCU建立聯(lián)系，MCU在開始要完成對CC2500寄存器的配置，其讀寫時序如圖3所示。首先設置IOCFG2，IOCFG0.TX發(fā)送字節(jié)個數(shù)，包長度，發(fā)射功率等寄存器，完成對CC2500的初始化。
3 控制器軟件設計
系統(tǒng)軟件的設計主要是MSP430F2249內部的初始化和射頻芯片CC2500寄存器的設置以及發(fā)射、接受數(shù)據(jù)的讀寫操作。調用SimpliciTI協(xié)議棧中的BSP，MRFI，NWK，NWK APPLI CATION，其中BSP是最基礎的板級硬件，MCU初始化CC2500函數(shù)以及LED、按鍵操作函數(shù);MRFI是屬于射頻接口層，提供射頻芯片的選擇，射頻芯片的配置參數(shù)，射頻芯片的驅動以及通信接口，NWK和NWK_APPLICATION是網絡層和網絡應用層，屬于SimpliciTI協(xié)議棧的內容，包括網絡的建立，網絡地址的分配，網絡數(shù)據(jù)幀結構、數(shù)據(jù)消息隊列，數(shù)據(jù)消息處理，網絡通信安全加密等一系列復雜機制，通過簡單的函數(shù)調用實現(xiàn)了基本的硬件操作。無線收發(fā)器發(fā)送端和接收端的軟件設計流程圖如圖4所示。
在接收端，通過開啟內部定時器Timer_B，根據(jù)接受到的不同數(shù)據(jù)，調整Timer_B的計時周期，通過普通I/O口置數(shù)、復位達到輸出不同占空比10%、50%、90%，使LED燈工作在低功耗、節(jié)能、應急3種工作模式。
發(fā)送端MSP430單片機向CC2500傳輸數(shù)據(jù)的子程序代碼為：
其中msg為發(fā)送緩沖區(qū)，SMPL_Send為發(fā)送數(shù)據(jù)函數(shù)，一旦發(fā)送成功，返回SMPL_SUCCESS。
接收端調用simpliciTI協(xié)議函數(shù)，接受CC2500緩存數(shù)據(jù)的代碼為：
其中msg為接收緩沖區(qū)，SMPL_Reeeive為接收數(shù)據(jù)函數(shù)，一旦接收成功，返回SMPL_SUCCESS。
4 恒流源驅動器設計
恒流源驅動器由集成運放7LM358和電源芯片8XL4016組成，如圖5所示。XL4016是一個180 kHz的固定頻率PWM降壓DC-DC轉換器，8 A電流負載，36VDC輸入，輸出電壓值由二極管D2確定為30 V，這就限制了LED燈的串聯(lián)個數(shù)。由于發(fā)光LED燈的壓降每個為3.3 V，這就使得輸出電壓最高為3.3x9=29.7 V，基于冗余性的考慮，系統(tǒng)采用8個LED串聯(lián)輸出，即3.3×8=26.4 V。
系統(tǒng)采用數(shù)模轉換器DAC7611，用于輸出恒定的參考電壓。上電后，單片機調節(jié)其輸入對應數(shù)值，使DAC761輸出值AOUT=1.25 V，驅動器的負載為：
由于RCS精度不足，使得輸出電流與設定值3 A之間存在一定的偏差。通常情況下，調節(jié)RCS的大小，即可調節(jié)恒流源的電流。但是如果LED燈組某一個或者多個LED老化或者出現(xiàn)故障，就需要系統(tǒng)檢測到并自動調節(jié)恒流源的電流，因此就需要單片機讀入反饋值，調節(jié)AOUT。1 W的LED壓降大約3.3 V，電流300 mA，因此有
同理可得A1～A7都為0.2 V，這就是調節(jié)AOUT的依據(jù)，一旦某個LED燈出現(xiàn)損壞，則整串LED都將停止工作，此時
Ao=IloadRCS=0.1 V (3)
此時，MCU讀取調節(jié)Ao反饋值，調節(jié)AOUT為1 V，使Iload=2.7 A，從而保證剩下的燈亮度保持恒定。
5 結論
該系統(tǒng)能夠為車間、候車廳、體育場館，會議廳等大跨度空間提供一套照明解決方案，能夠實現(xiàn)常規(guī)、應急照明的自動切換，為確保重要的生產、經營、比賽、演出、會議、辦公、直播等活動的正常進行。系統(tǒng)具有靈活、節(jié)能、使用壽命長的特點。以MSP430為控制核心的無線控制器能夠實現(xiàn)50 m跨度空間的無線調光，使其工作在常規(guī)、節(jié)能、應急3種模式下。
