PAGETSSD/TSDM/TSPM/TSIP/TSLCV1.00產品詳細設計說明書PAGE24TSSD-0416C/TSDM-0102A/TSDM-0316A/TSPM-02V1.00詳細設計書文件編號保密級別總頁數編制評審記錄對《TSSD-0416C/TSDM-0102A/TSDM-0316A/TSPM-02V1.00詳細設計書V1.00》的評審意見：評審人員簽字：問題修改驗證結果：驗證人簽字：時間：年月日變更日志編號版本修改內容修改人修改日期目錄TOC\o"1-4"\h\z\u1 概述 71.1 適用范圍 71.2 技術定位 72 硬件設計 82.1 TSSD開關驅動器硬件 82.1.1電路設計 82.1.2系統主板 82.1.2.1 功能介紹 82.1.2.2 電路模塊 82.1.2.3 主要元件選型 112.1.3結構設計 122.1.3.1 裝置結構 122.1.3.2 安裝尺寸 122.1.3.3 外形效果 122.1.3.4 端子定義 132.1.4硬件成本 132.2TSDM通用調光器硬件 132.2.1電路設計 132.2.2主控插件 142.2.2.1 功能介紹 142.2.2.2 電路模塊 142.2.2.3 主要元件選型 182.2.3人機界面插件 192.2.3.1 功能介紹 192.2.3.2 電路模塊 192.2.3.3 主要元件選型 212.3.4 結構設計 212.3.4.1 裝置結構 212.3.4.2 安裝尺寸 212.3.4.3 外形效果 212.3.4.4 端子定義 222.2.5 硬件成本 222.3TSDM日光燈調光器硬件 232.3.1 電路設計 232.3.1.1 功能介紹 232.3.1.2 電路模塊 242.3.1.3 主要元件選型 292.3.2 結構設計 302.3.2.1 板件結構 302.3.2.2 裝置結構 302.3.2.3 安裝尺寸 312.3.2.4 外形尺寸 312.3.2.5 端子定義 312.3.3 硬件成本 312.4TSPM電源模塊硬件 322.4.1 電路設計 322.4.2 結構設計 342.4.2.1 板件結構 342.4.2.2 裝置結構 342.4.2.3 安裝尺寸 352.4.2.4 外形尺寸 352.4.2.5 端子定義 352.4.3 硬件成本 353 軟件結構設計 363.1 TSDM通用調光器 363.1.1 參數的定義 363.1.2 通道數據結構定義 383.2 TSSD開關驅動器 393.2.1 參數的定義 393.2.2 通道數據結構定義 413.3 TSDM

日光燈調光器 433.3.1 參數的定義 433.3.2 通道數據結構定義 464 模塊功能 474.1 TSSD開關驅動器 474.1.1 模塊簡介 474.1.2 模塊應用接線示意圖 474.1.3 功能說明 474.1.3.1 延遲打開、關閉功能 474.1.3.2 樓梯照明功能 474.1.3.3 閃爍功能 484.1.3.4 預設控制 484.1.3.5 場景控制 484.1.3.6 邏輯功能 484.1.3.7 安全功能 484.1.3.8 強制功能 494.1.3.9 閾值功能 494.1.3.10 電流檢測功能 494.1.3.11 定時發送運轉報文和狀態功能 494.1.3.12 總線電壓斷開和恢復后繼電器開關位置選擇 494.2 TSDM通用調光器 494.2.1 模塊簡介 494.2.2 模塊應用接線示意圖 494.2.3 功能說明 504.2.3.1 開關 504.2.3.2 相對調光 504.2.3.3 絕對調光 514.2.3.4 狀態指示 514.2.3.5 場景 514.2.3.6 預設值 514.2.3.7 優先級 524.2.3.8 鎖定功能 524.2.3.9 樓梯燈 524.2.3.10 slave功能 524.2.3.11 狀態報告 534.2.3.12 特性調整 534.2.3.13 總線電壓失效和恢復 534.3 TSDM日光燈調光器 544.3.1 模塊簡介 544.3.2 模塊應用接線示意圖 554.3.3 功能說明 554.3.3.1 開關 564.3.3.2 相對調光 564.3.3.3 絕對調光 564.3.3.4 狀態指示 564.3.3.5 預設值 574.3.3.6 場景 574.3.3.7 優先級 574.3.3.8 鎖定功能 574.3.3.9 樓梯燈 574.3.3.10 slave功能 584.3.3.11 狀態報告 584.3.3.12 特性調整 584.3.3.13 總線復位 595 技術參數及性能 605.1 遵循標準規范 605.2 環境條件要求 605.3 EMC要求 615.4 開關驅動器 615.4.1 供電 615.4.2 輸出額定值 615.4.3 電流檢測 615.5 通用調光驅動器 615.5.1 供電 615.5.2 額定參數 615.6 日光燈調光驅動器 625.6.1 供電 625.6.2 輸出額定值 625.7 電源模塊 62TSSD-0416C/TSDM-0102A/TSDM-0316A/TSPM-02V1.00產品詳細設計說明書PAGE64概述適用范圍TSSD-0416C/TSDM-0102A/TSDM-0316A/TSPM-02是南京天溯自動化控制系統有限公司最新研制的功能齊全，高性能，可靠穩定的EIB模塊，可以廣泛應用于智能家居系統的燈具、電器的控制。這幾個模塊的功能簡介如下：TSSD-0416C開關驅動器模塊該模塊具有4路繼電器輸出接口，用于用電電器的開關控制，可以實現延遲打開、關閉功能；樓梯照明功能；閃爍功能；預設控制；場景控制；邏輯功能；安全功能；強制功能；閾值功能；電流檢測功能；定時發送運轉報文和狀態功能；總線電壓斷開和恢復后繼電器開關位置選擇等功能。TSDM-0102A通用調光器模塊主要用于白熾燈、鹵素燈、帶有可調光電子變壓器或傳統變壓器的鹵素燈等燈具的控制，可以有效保護燈具，實現燈具的開關控制、相對調光、覺對調光、狀態指示、場景、預設、優先級、鎖定、樓梯照明、slave模式、狀態報告、輸出特性調整等功能。TSDM-0316A日光燈調光器模塊通過連接帶有0～10V輸入的可調光日光燈電子鎮流器的控制實現對可調光日光燈的控制，實現燈具的開關控制、相對調光、覺對調光、狀態指示、場景、預設、優先級、鎖定、樓梯照明、slave模式、狀態報告、輸出特性調整等功能。TSPM-02電源模塊兩路電源輸出，具有手動總線復位按鈕，可以指示總線負載是否過載。技術定位該產品在硬件平臺和軟件設計方面都最大化的考慮裝置的可靠性和適用性。外觀設計定位為國內領先的地位，硬件設計以及軟件設計注重可靠性和經濟性，技術水平處于國內領先。硬件設計TSSD開關驅動器硬件硬件平臺電路由一塊主板構成，該主板上包括了EIB總線接口、繼電器接線端子、繼電器手動開關和位置指示、編程按鈕和指示燈。2.1.1電路設計系統的硬件電路由CPU最小系統、EIB通訊電路、繼電器控制電路、電流測量電路、人機界面和電源電路六個部分組成。CPU最小系統是整個系統的控制核心，EIB通訊電路負責裝置和總線上的其他裝置的通訊。繼電器控制電路控制外部用電器的通斷，每個繼電器的輸出節點上都串聯了電流測量CT，采集控制回路上的電流到電流測量電路上。人機界面用來控制或指示裝置的狀態，電源電路為系統工作提供電源。硬件平臺框圖如圖2.1：圖2.1裝置硬件框圖2.1.2系統主板功能介紹該裝置的所有功能都是通過這塊主板來實現的，主板上的元件安裝全部采用SMT貼片工藝，以此提高抗干擾能力和大批量生產能力。主板上使用了超低功耗單片機MSP430F249，可以降低系統的整機功耗，減少裝置對總線上能量的消耗。主板提供了四路大電流開關控制回路，可以控制四個回路的通斷，同時可以測量被控回路上的電流值。主板通過單片機的串口與上一級處理調節信號的單片機進行數據通信，主控板上設置了一個編程LED燈及一個編程按鈕。電路模塊(1)電源模塊MSP430F249單片機正常工作時需要3.3V的電源電壓，而通訊芯片只能提供5V的電源，所以需要進行電壓轉換，由于系統的功耗比較低，所以選用了輸出電流為150mA，封裝體積也比較小的線性穩壓芯片LD2985XX33為了減小電壓轉換時的損耗，LD2985XX33的電路如圖2.2所示：圖2.2電源電路原理圖對于單片機內部使用的數字電源和模擬電源采用零電阻隔離的方法得到。CPU模塊CPU的處理模塊主要有MSP430F249單片機以及其必要的外圍電路和看門狗等組成，看門狗芯片STM6823的手動復位端連接到EIB通訊芯片的總線復位信號輸出端上，可以通過總線來復位裝置。邏輯與門AU8用來將串口發送端的3.3V電平轉換成5V電平和通訊芯片接口。單片機的VREF和VeREF管腳上接的電容用來給內部ADC電壓參考源濾波，使ADC轉換結果更加穩定。AD1和AR2是為了將通訊芯片接收端的5V電平轉換成3.3V的電平，當URXD端為高電平時，二極管截至，P4.1管腳被上拉到3.3V上，單片機檢測到高電平，當URXD為低電平時，二極管導通，P4.1通過二極管連到低電平上，此時單片機檢測到低電平。AJ1為MSP430F249的標準JTAG調試口。MSP430F249最小系統如圖2.3所示：圖2.3MSP430F249最小系統原理圖EIB通訊模塊EIB通訊模塊主要由EIB通訊芯片FZE1066構成，該芯片可以分離出總線上的通訊數據信號和電源，同時可以把需要發送的數據發送到總線上，芯片為系統提供了5V（VCC）和20V(Vgg)的電源分別用于電路的供電和繼電器的電源，芯片的通訊數據線連接到主控單片機的UART管腳上進行數據通訊。EIB總線端子兩端需接一個TVS管來防止瞬間電壓的沖擊。EIB通訊模塊的電路2.4所示：圖2.4EIB通訊模塊電路原理圖(4)開關控制模塊這部分主要由繼電器和繼電器驅動電路組成，繼電器采用G707KL-R1R-H100，帶有手動開關杠桿，可以指示繼電器的狀態并且手動切換其狀態。ULN2803A是達林頓管驅動芯片，專門用來驅動工作電流較大的器件。電解電容ACT1用來儲能，可以在繼電器動作的時候釋放出來，防止由于繼電器的動作電流過大對總線電壓產生較大的影響，此電容的容量大小和繼電器的數目相關，一般一個繼電器需要1000uF的電容。串在繼電器輸出端的是電流互感器，用來測量被控制回路上的電流，次級的信號連到電流測量模塊，具體的測量原理會在電流測量模塊中介紹。模塊電路如圖2.5：圖2.5開關控制電路原理圖電流測量模塊采用OPA4347集成運放對電流互感器的采樣電阻上送來的電壓信號進行整流、放大，放大倍數為AR9/AR30，然后再濾波成直流信號，使直流信號和電流互感器上的交流信號的有效值成線性比例關系，送到單片機內部ADC進行模數轉換，并換算到實際的被測電流值。裝置需要測量四個開關回路上的電流值，每個回路的測量電路都一樣。該部分電路設計如圖2.6：圖2.6電流測量電路原理圖人機界面模塊該部分電路由一個編程按鍵和一個紅色LED指示燈組成。人機界面電路原理如圖2.7所示：圖2.7人機界面電路原理圖主要元件選型元件名稱封裝型號及技術參數單位總數價格芯片QFP-64MSP430F249個1芯片SOP18ULN2803A個1芯片SO14OPA4347/SO14個1芯片SOT23-5STM6823個1芯片SOT23-5LLD2985XX33個1芯片SOP20FZE1066個1繼電器直插G707KL-R1R-H100個1晶體SMD3.6864M個1TVSZDCSMBJ43C個1扼流圈B82B82790C475個1電流互感器MINICTMINI_CT個4接線端子SIP8ESK750V-08P個1表2.1TSSD-0416C主要元件選型2.1.3結構設計裝置結構機箱采用塑料白色外殼，分成底殼，上殼和頂層蓋殼，他們之間通過塑料扣來相互連接。安裝尺寸采用35mm標準導軌式按裝，尺寸：90x72x65（HxWxD）。外形效果圖2.8TSSD-0416C開關驅動器效果圖端子定義TSSD-0416C的端子定義如下圖所示：圖2.9TSSD-0416C開關驅動器效果圖2.1.4硬件成本器件型號單價數量總價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合計408.25表2.2TSSD-0416C硬件成本2.2TSDM通用調光器硬件硬件平臺電路部分包括兩個插件：主控插件和人機界面插件。主控插件上包括了EIB總線接口、交流220V輸入兩個端子和一路MOS功率晶體管的調壓輸出。人機界面插件上包括了編程按鈕和指示燈。人機界面插件與主控插件之間通過串口進行通訊。2.2.1電路設計主控插件硬件電路由CPU最小系統、調光電路、過壓控制保護電路、通訊隔離電路和電源電路五個部分組成。CPU最小系統是系統的調光控制核心，負責對調光電路的控制以及和人機界面插件上CPU的通訊。調光電路是通過控制功率MOS管的導通角來實現輸出功率的控制。過壓控制保護電路則保證了MOS功率晶體管調壓電路的安全工作，同時通過人機界面來指示輸出是否過載。通訊隔離電路用來對兩塊插件之間的通訊信號進行光電隔離，防止高壓損壞和干擾人機插件上的器件。電源電路為系統工作提供了穩定電源。人機界面插件硬件電路由CPU最小系統、EIB通訊電路、人機界面模塊和電源電路四部分組成。CPU最小系統用來控制或指示裝置的狀態。EIB通訊電路負責裝置和總線上的其他裝置進行通訊。人機界面用來指示裝置的狀態，并且可以通過按下編程按鈕來下載上位機的控制軟件。電源電路為系統工作提供了穩定電源。硬件平臺框圖如圖2.10：圖2.10裝置硬件框圖2.2.2主控插件功能介紹該裝置上的信號隔離、調壓控制及過壓保護等功能都是通過這塊插件來實現的，插件上的元件安裝全部采用SMT貼片工藝，以此提高抗干擾能力和大批量的生產能力。該插件上的電源和人機界面插件上的電源用變壓器進行隔離，同時通訊信號線也用光耦進行了隔離，防止他們之間的干擾。調光回路支持1路最高600W的輸出功率，輸出端的負載可以是阻性負載、容性負載或感性負載。通常的調光器負載類型有：白熾燈，鹵素燈，帶電子變壓器或傳統變壓器的低壓鹵素燈。具有過載告警和超溫告警指示功能。電路模塊（1）電源模塊單片機PIC16F1936正常工作時需要5V的電源電壓，為了能夠得到穩定的電源電壓，我們利用50mA微功耗超低壓差穩壓器LP2980IM5-5.0來對整流、分壓后得到的電壓進行穩壓，得到能夠供給單片機等芯片所需的5V穩定電壓。電路中的溫度保險絲和壓敏電阻器起到了保護電路的作用：壓敏電阻能夠在過壓時導通大電流。溫度保險絲能夠在調光回路產生較大的熱量的時候（輸出功率過高）熔斷，保護調光功率MOS管。這兩個溫度保險絲分別放在PCB板上市電輸入接線端子附件以及兩個功率MOS管的中間。電路中的場效應管是作為一個限流器件存在，同時能夠防止過大的電流損壞弱電部分，當有大的干擾電流流過時，門極的穩壓二極管鉗制住電壓，限制源極和漏極間的電流。光耦的輸入端通過限流電阻接到市電輸入上，輸出連接到單片機的捕獲輸入管腳RC2進行邊沿的捕獲。考慮到使它能夠在不提供EIB總線信號的情況下，電路仍能夠正常進行工作，我們還設置了一個備用電壓VCC2，使其能夠在模塊沒有接入EIB總線的時候為系統正常工作提供電源。它是通過整流芯片整流，經穩壓管穩壓，電解電容濾波得到20V電壓后再經三極管穩壓得到一個10V輸出電壓連接到人機界面插件上。電源模塊電路如圖2.11所示：圖2.11電源模塊電路原理圖（2）CPU模塊CPU的處理模塊主要由PIC16F1936單片機以及其必要的外圍電路組成。BP1是單片機的調試接口，可以連接開發工具進行調試。單片機的晶體選用了基礎接地電容的貼片晶體，可以減小PCB板上器件所占的面積，BR6,BC2組成單片的上電復位電路，為單片機上電提供可靠的復位信號。PIC16F1936單片機的電路如圖2.12所示：圖2.12PIC16F1936單片機最小系統原理圖（3）調光模塊調光模塊通過控制功率MOSFET在一個周波里的導通時間來實現輸出功率的控制，具體工作原理如下：數字調光方式是通過控制功率MOS管的導通角來實現輸出電壓的控制的，與普通的晶閘管調光方式不同的是MOS管采用了前沿導通后沿關斷的方式，這樣可以避免導通瞬間產生的大量諧波對電力設備或者裝置內部電路的干擾。在電路上，與模擬調光不同的是此時PCB上不需要運算放大器以及BQ9、BQ10、BQ11等器件，而將BR30、BR67這兩個0歐姆的電阻焊上，這樣使得兩只功率MOS管接到同一個信號上，分別控制正半周和負半周的導通腳，單片機只要在市電過零點的時候控制BQ4打開的時間即可達到調光的目的，這種方法在功率MOS管關斷的時候沒有電流流過，在功率MOS管打開的時候壓降很小，所以功率MOS管的發熱要比模擬調光的方式低很多。調光模塊的電路如圖2.13所示：圖2.13調光模塊電路原理圖（4）過壓控制保護模塊過壓控制保護模塊主要是通過集成電壓比較器來實現的。電壓比較器1、電壓比較器3和電壓比較器4的正向輸入端采集的輸出回路上的電壓，通過和固定電壓的比較來確定是否超過額定的輸出功率，電路原理圖上可以看到電壓比較器1檢測的過載電流要比電壓比較器3和電壓比較器4檢測的過載電流小。如果超過裝置標定的額定功率，比較器1輸出高電平到單片機外部中斷管腳上，單片機檢測到這個信號后發出告警信號，提示用戶負載超過額定值，如果檢測到輸出功率超出MOS管的承受范圍，此時比較器3和比較器4輸出高電平反饋到調光回路，關斷調光輸出信號，防止調光功率器件流過過大的電流而損壞，同時單片機檢測到這個信號也會發出過載的告警提示。集成電壓比較器中2OUT連接到單片機的RC1口，用來捕獲下降沿觸發功率MOSFET，同時，通過判斷有無信號輸出可以知道電路上是否接入負載，如果沒有接入負載，可關斷調光信號。過壓控制保護模塊的電路如圖2.14所示：圖2.14過壓控制保護模塊電路原理圖（5）通訊隔離模塊主控插件和人機界面插件上的單片機是通過單片機的串口進行通訊的，為了防止調光板上調光產生的干擾信號和高電壓進入面板或EIB通訊總線，所以采用了光耦對通信信號進行隔離，同時光耦隔離電路也完成了3.3V和5V的通訊電平的轉換。隔離模塊的電路如圖2.15所示：圖2.15隔離模塊電路原理圖主要元件選型元件名稱封裝型號及技術參數單位總數價格芯片SSOP-28PIC16F1936個1芯片SO-14TS3704個1芯片SOT23-5LP2980IM5-5.0個1芯片SO-8TS932B個1芯片SO-8HCPL-0601-500E個2變壓器直插BV2020159個1晶振SMD4.9152M個1MOS功率晶體管TO-220SPI20N60C3個2功率MOSFETTO-220STP9NK50Z個1場效應管SOT-232N7002個5三極管SOT23BC867C個2三極管SOT23LMUN2213個2高速雙二極管SOT-23BAV74個1接線端子SIP4ESK750V-04P個1表2.3TSDM-0102ACPU板主要元件選型2.2.3人機界面插件功能介紹該裝置的EIB通訊、人機界面以及調光模塊的控制功能都是通過這塊插件來實現的，插件上的元件安裝全部采用SMT貼片工藝，以此提高抗干擾能力和大批量生產能力。插件上使用了超低功耗單片機MSP430F249，可以降低系統的整機功耗，減少裝置對總線上能量的消耗。該插件通過單片機的串口與上一級處理調節信號的單片機進行數據通信，并且設置了三個LED燈進行指示及一個編程按鈕進行操作。電路模塊（1）電源模塊單片機MSP430F249正常工作時需要3.3V的電源電壓，而通訊芯片只能分離出5V電源，所以還需要進行電壓轉換，由于系統的功耗比較低，所以選用了輸出電流為150mA，封裝體積也比較小的線性穩壓芯片LD2985XX33，減小了電壓轉換時的損耗。為了使插件能夠在任何情況下都正常工作下去，模塊設計了雙電源結構：在正常情況下是由調光模塊所提供的10V電壓VCC2進行供電的。此時VCC1(5V)端的二級管處于反向截止狀態，沒有電流流向VCC1，當調光模塊的輸入電源斷掉后自動切換到EIB總線提供的VCC1供電。LD2985XX33的電路如圖2.16所示：圖2.16電源模塊原理圖（2）CPU模塊CPU的處理模塊主要由MSP430F249單片機以及其必要的外圍電路和看門狗等組成。MSP430F249單片機中看門狗芯片STM6823的手動復位端連接到EIB通訊芯片的總線復位信號輸出端上，可以通過總線來復位裝置。P6.1口為判斷信號，通過對并聯在變壓器供電電路上的電阻一端電壓值的判斷，來辨別此時電路中電源的給予方是變壓器還是通訊模塊。邏輯與門BU8用來將發送端的3.3V電平轉換成5V電平和通訊芯片接口，保證信號的正常傳輸。BD1和BR2是為了將通訊芯片接收端的5V電平轉換成3.3V的電平，當URXD端為高電平時，二極管截止，P4.1管腳被上拉到3.3V上，單片機檢測到高電平，當URXD為低電平時，二極管導通，P4.1通過二極管連到低電平上，此時單片機檢測到低電平。BJ1為MSP430F249的標準JTAG調試口。MSP430F249單片機內部集成了一個溫度傳感器，可以通過內部集成的ADC來讀取這個溫度傳感器的值，起到了檢測調光電路溫升的功能，如果溫度超過預定的溫度值，會通過點亮面板上的LED發出超溫告警提示。MSP430F249單片機的電路如圖2.17所示：圖2.17MSP430F249單片機最小系統原理圖（3）EIB通訊模塊EIB通訊模塊主要由EIB通訊芯片FZE1066構成，該芯片可以分離出總線上的通訊數據信號和電源，同時可以把需要發送的數據發送到總線上。EIB通訊芯片為系統提供了5V（VCC）的電源用于電路供電。該芯片的通訊數據線則連接到單片機MSP430F249的UART引腳上實現總線和單片機的通訊。EIB總線端子兩端需接一個TVS管來防止瞬間電壓的沖擊。EIB通訊模塊的電路如圖2.18所示：圖2.18EIB通訊原理圖（4）人機界面模塊人機界面模塊電路由一個編程按鍵和三個紅色LED指示燈組成，LED分別為編程指示燈、過載指示燈和超溫指示燈。其中編程按鈕和指示燈在主控插件上人機界面模塊電路如圖2.19所示：圖2.19人機界面電路原理圖主要元件選型元件名稱封裝型號及技術參數單位總數價格芯片QFP-64MSP430F249個1芯片SOT23-5STM6823個1芯片SOT23-5NC7S08個2芯片SOP20FZE1066個1芯片SOT23-5LLD2985BXX33個1二極管貼片BYG21M個2接線端子FPC-24FPC-24個1表2.4TSDM-0102AMMI板主要元件選型結構設計裝置結構機箱采用塑料白色外殼，分成底殼，上殼和頂層蓋殼，他們之間通過塑料扣來相互連接。蓋殼上有超溫和過載兩個紅色指示燈。安裝尺寸采用35mm標準導軌式按裝，尺寸：90x72x65（HxWxD）外形效果圖2.20TSDM-0102通用調光器外形圖端子定義圖2.21TSDM-0102接線端子定義硬件成本器件型號單價數量總價MSP430F24920120TS912BID13113STP9NK50Z616STM68235.815.8NC7S080.6810.68FZE106680180LD2985BXX332.525BYG21M122PE2012-M單12V10.5110.5TLP2811.511.53.6864M0.610.6STY60NM601402280PIC16F19368.718.7SMBJ43C0.510.5B82790C47513113FPC排線座1.811.8ESK750V-04P6.616.6鉭電容20V/107K/D3.113.1PCB板MMI4.2914.29PCB板CPU9.1519.15其他251127.78合計600表2.5TSDM-0102A硬件成本2.3TSDM日光燈調光器硬件硬件平臺電路部分由一塊主板構成，該主板上包括了EIB總線接口、三路繼電器開關接線端子、三路日光燈調光輸出端子、繼電器手動開關和位置指示、編程按鈕和指示燈。電路設計功能介紹主板硬件電路由CPU最小系統、EIB通訊電路、開關控制電路、調光電路、隔離電路、人機界面和電源電路七個部分組成。CPU最小系統是整個系統的控制核心，EIB通訊電路負責裝置和總線上的其他裝置的通訊。繼電器控制電路控制外部用電器的通斷，調光電路輸出0～10V的直流電壓來控制熒光燈的亮度，隔離電路用來隔離調光電路和控制電路，防止調光電路或外部被控電路發生故障時將高壓傳到通訊總線上導致總線上設備的損壞。人機界面用來控制或指示裝置的狀態，電源電路為系統工作提供電源。硬件平臺框圖如下：圖2.22裝置硬件框圖該裝置的所有功能都是通過這塊插件來實現的，插件上的元件安裝全部采用SMT貼片工藝，以此提高抗干擾能力和大批量生產能力。插件上使用了超低功耗單片機MSP430F249，可以降低系統的整機功耗，減少裝置對總線上能量的消耗。該插件通過三路0～10V的直流電壓的輸出回路來控制熒光燈的亮度，而且同時提供了三路繼電器開關控制。可以實現三盞熒光燈開關和亮度控制。電路模塊電源模塊MSP430F249單片機正常工作時需要3.3V的電源電壓，而通訊芯片只能提供5V的電源，所以需要進行電壓轉換，由于系統的功耗比較低，所以選用了輸出電流為150mA，封裝體積也比較小的線性穩壓芯片LD2985XX33為了減小電壓轉換時的損耗，LD2985XX33的電路如下圖所示：IN1IN1GND2INHIBIT3BYPASS4out5CU3LD2985BXX33VCCVDD33CCT316V/106K/BCCT516V/106K/BCC1050V/104K/0603CC950V/104K/0603VCC0-10V的控制信號，需要一個11V的電壓，而通訊芯片提供的的是20V的直流電壓。采用開關電源將其轉變為11V電源，開關電源中的變壓器還同時起到了隔離作用。開關電源電路如下：圖2.2420V轉11V原理圖0-10V的輸出電路中有一部分器件需要3.3V的電壓，但是又需要和CPU模塊的電壓隔離，以免受到干擾時影響到CPU模塊，所以在11V的基礎上加入了線性穩壓芯片LD2985XX33，以得到需要的3.3V電壓。圖2.2511V轉3.3V原理圖CPU模塊CPU的處理模塊主要由MSP430F249單片機以及其必要的外圍電路和看門狗等組成，看門狗芯片STM6823的手動復位端連接到EIB通訊芯片的總線復位信號輸出端上，可以通過總線來復位裝置。邏輯與門CU7用來將串口發送端的3.3V電平轉換成5V電平和通訊芯片接口。CD1和CR19是為了將通訊芯片接收端的5V電平轉換成3.3V的電平，當URXD端為高電平時，二極管截至，P4.1管腳被上拉到3.3V上，單片機檢測到高電平，當URXD為低電平時，二極管導通，P4.1通過二極管連到低電平上，此時單片機檢測到低電平。CJ1為MSP430F249的標準JTAG調試口。具體電路如下圖所示：圖2.26MSP430F249最小系統原理圖EIB通訊模塊EIB通訊模塊主要由EIB通訊芯片FZE1066構成，該芯片可以分離出總線上的通訊數據信號和電源，同時可以把需要發送的數據發送到總線上，芯片為系統提供了5V（VCC）和20V（Vgg）的電源分別用于電路的供電和繼電器的控制，芯片的通訊數據線連接到主控單片機的UART管腳上進行數據通訊。具體電路如下圖所示：圖2.27EIB通訊原理圖開關控制模塊這部分主要由繼電器和繼電器驅動電路組成，繼電器采用G707KL-R1R-H100，帶有手動開關杠桿，可以指示繼電器的開關狀態，ULN2003A是達林頓管驅動芯片，可以用來驅動七路大電流的器件。電解電容CCT4用來儲能，可以在繼電器動作的時候釋放出來，防止由于繼電器的動作電流過大對總線電壓產生較大的影響，他的容量大小和繼電器的數目相關，一般一個繼電器需要1000uF的儲能電容。模塊電路如下：圖2.28FM33256電路原理圖調光模塊調光模塊使用數字電位器輸出的模擬電壓信號，CPU通過SPI總線來設置數字電位器各個輸出端口的電壓，數字電位器的輸出電壓送到集成運算放大器放大后連到外面熒光燈整流器控制燈的亮度，該部分電路設計如下：圖2.29調光模塊電路原理圖人機界面模塊該部分電路由一個編程按鍵和一個紅色LED指示燈組成。具體電路如下圖所示：圖2.30人機界面電路原理圖主要元件選型元件名稱封裝型號及技術參數單位總數單價芯片QFP-64MSP430F249個120芯片SO16ULN2003D個12.8芯片TSSOP14TLC2704IPW個120芯片SOT23-5STM6823個15.8芯片SOT23-5NC7S08個10.68芯片SOP20FZE1066個180芯片SOT23-5LLD2985BXX33個22.5芯片TSSOPADuM2401個137變壓器定制件NTS-TSDM個125繼電器直插G707KL-R1R-H100個343晶體直插3.6864M個10.6場效應管SOT-23PMBF170個10.7三極管SOT-23S9013LT1個10.09TVSZDCSMBJ43C個10.5扼流圈LQPF100B82790C475個113芯片TSSOPAD5204BRU10個117.3接線端子SIP6ESK750V-06P個19.9接線端子SIP6EHK500V-06P個13.9表2.6TSDM-0316A主要元件選型生產工藝4層板工藝，67×85mm，正反面都可以放置芯片和電阻電容。過孔塞油。板厚1.6mm，焊盤無鉛鍍錫。結構設計板件結構此裝置只有一塊PCB板。裝置結構外形結構圖2.31TSDM-0316A外形結構圖尺寸：90x72x65（HxWxD）單位：mm安裝尺寸模塊化安裝設備（MDRC）模塊化安裝設備,ProM安裝寬度（每模組18mm）4模組安裝深度65mm安裝于35mm的安裝導軌上依據EN60715外形尺寸尺寸90×72×65mm(H×W×D)端子定義圖2.32開關接線端子圖2.330-10V輸出的接線端子硬件成本器件型號單價數量總價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合計382.57表2.7TSDM-0316A硬件成本2.4TSPM電源模塊硬件電路設計圖2.34TSPM電源模塊硬件電路1圖2.35TSPM電源模塊硬件電路2圖2.36TSPM電源模塊硬件電路3圖2.37TSPM電源模塊硬件電路4圖2.38TSPM電源模塊硬件電路5圖2.39TSPM電源模塊硬件電路6結構設計板件結構此裝置只有一塊PCB板。裝置結構外形結構圖2.40TSPM-02外形結構圖尺寸：90x108x65（HxWxD）單位：mm安裝尺寸模塊化安裝設備（MDRC）模塊化安裝設備,ProM安裝寬度（每模組18mm）6模組安裝深度65mm安裝于35mm的安裝導軌上依據EN60715外形尺寸尺寸90×108×65mm(H×W×D)端子定義圖2.41開關接線端子硬件成本該電源模塊采用外協提供的完整板件，廠內組裝。硬件成本約為325元。PAGE軟件結構設計TSDM通用調光器參數的定義General通用參數參數塊首地址：CH_PARAM_GENERAL_BLOCK_REF+OFFSET_USER_EE_INIT序號參數偏移量1保留02Sendingandswitchingdelayafterbusvoltagerecoveryins[2…65,535]13Sendingcycletimeins[1…65,535]34Sendobject“Inoperation”55Limitnumberoftelegrams66Maxnumberofsendingtelegrams77Inperiod8Channel1參數參數塊首地址：CH1_PARAM_BLOCK_REF+OFFSET_USER_EE_INIT序號參數偏移量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場景參數參數塊首地址：CH1_MEM_SCENES+OFFSET_USER_EE_INIT序號參數偏移量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通道數據結構定義typedefstructConstApp_CHLightActScene{ 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日光燈調光器參數的定義General通用參數參數塊首地址：CH_PARAM_GENERAL_BLOCK_REF+OFFSET_USER_EE_INIT序號參數偏移量1保留02Sendingandswitchingdelayafterbusvoltagerecoveryins[2…65,53