目前，在我國各大城市地標性建筑物的夜景立面照明中，已開始大量運用節(jié)能、響應快、色彩艷麗的LED光源，除節(jié)能外，從夜景效果來看，可控制性強。變化豐富是LED光源與傳統(tǒng)光源的最大區(qū)別。因此，開發(fā)先進、可靠的控制系統(tǒng)成為發(fā)揮LED光源優(yōu)勢的關(guān)鍵。

從國內(nèi)的應用狀況來看，目前市場多采用兩種控制方式：內(nèi)控與外控，應用還主要集中在簡單的色彩變換上。因此，采用兩種控制方式的LED項目與采用傳統(tǒng)光源的項目相比，都存在同一個問題：照明效果的固定性。這種現(xiàn)象與LED產(chǎn)品的長壽命、多色彩、高響應度等特點相違背，不利于發(fā)揮LED的優(yōu)勢，嚴重影響了LED的推廣。因此，我們以為，設(shè)計開發(fā)新型的控制方式，使LED夜景畫面可隨時更新，將極大地推動LED產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

筆者通過對國家新材料行業(yè)生產(chǎn)力促進中心于2005實施的課題《半導體照明應用示范工程》中新型“LED燈光控制系統(tǒng)”的簡要介紹，對該系統(tǒng)在設(shè)計過程中所涉及到的若干問題進行討論，并從系統(tǒng)構(gòu)架設(shè)計、通信協(xié)議設(shè)計、軟件構(gòu)架設(shè)計三個方面重點討論此模式的特點及設(shè)計要點。

2 系統(tǒng)構(gòu)架設(shè)計

LED智能燈光控制系統(tǒng)是基于RS－485通信技術(shù)的現(xiàn)場總線，通過自定義通信協(xié)議在總線上外掛各類型控制器，并由主控統(tǒng)一管理的主從式總線型照明控制系統(tǒng)。它包括主控層、通信層、及LED燈具層，系統(tǒng)層次結(jié)構(gòu)如下表所示。

其中，主控層負責效果編輯、分析、存儲、數(shù)據(jù)打包分配，從照明效果參數(shù)的設(shè)定和修改，到數(shù)據(jù)的查詢，實現(xiàn)對LED燈具的管理；通信層通過自制定的通信協(xié)議與LED燈具層及主控層進行通信，完成數(shù)據(jù)拆包、校驗、數(shù)據(jù)再分配等多步驟的數(shù)據(jù)處理；LED燈具層由N個燈具組成，核心為Inter C51單片機組成的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。系統(tǒng)拓撲結(jié)構(gòu)如圖1所示。

通過工控PC機上的控制軟件，并利用主、從站的MCS-51類型的單片機作為通信控制器。三層之間通過RS－485現(xiàn)場總線進行物理鏈路連接，通過由主站線程調(diào)度實現(xiàn)從站輪巡時間取得劃分，實現(xiàn)在特定時間片內(nèi)主到燈具XX之間的點對點通信。

3 通信協(xié)議設(shè)計

通信協(xié)議的設(shè)計是系統(tǒng)設(shè)計的關(guān)鍵性問題，其信息幀的格式設(shè)計、鏈路建立方式、校驗方法等設(shè)計都影響到系統(tǒng)的實時性與可靠性。下面就地址識別、幀設(shè)計、數(shù)據(jù)包設(shè)計、以及通信鏈路過程四個關(guān)鍵方面進行討論。

3.1 地址識別

地址識別可以采用數(shù)據(jù)包過濾的軟件識別或采用特定硬件地址識別。地址識別方法的確定和軟件識別算法的設(shè)計，將嚴重影響系統(tǒng)的正確性和可靠性。兩種方法的選用，取決于系統(tǒng)的實時性要求和系統(tǒng)采用的硬件結(jié)構(gòu)。

本系統(tǒng)中所采用的MCS-51處理器專門為多機通信設(shè)計了一個專用SM2位，為此可以利用硬件識別，實現(xiàn)基于地址/數(shù)據(jù)幀的多機通信。

3.2 數(shù)據(jù)幀的設(shè)計

本系統(tǒng)中按照以下格式發(fā)送。前8位為起始字節(jié)，接著為地址字節(jié)，接著為命令/數(shù)據(jù)字節(jié)，校驗字節(jié)，最后為停止字節(jié)。

此系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)幀分為三部分：廣播幀、地址幀。數(shù)據(jù)幀。廣播幀是主控發(fā)給所有從控的信息幀，其實也可以歸納到地址幀內(nèi)，但此時地址為廣播地址，主要用于系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置，時鐘同步時用于檢測計算延時等；地址幀的設(shè)計是用于地址識別和應答，一個主控可控制255個類別控制器，一個類別控制器又可以驅(qū)動255個LED燈具。數(shù)據(jù)幀主要是完成命令傳送，參數(shù)傳輸?shù)裙δ堋?