智能燈泡最近已經越來越流行，并且正穩步成為智能家居工具包的關鍵部分。智能燈泡使用戶可以通過用戶智能手機上的特殊應用程序來控制其燈光?？梢源蜷_和關閉燈泡，并且可以從應用程序界面更改顏色。在本文中，我們將描述一個實現智能燈泡控制器的項目，該控制器可以通過手動按鈕或移動應用程序通過藍牙進行控制。為了給該項目增加一些個性，我們添加了一些功能，這些功能使用戶可以從應用程序界面中包含的顏色列表中選擇一種照明顏色。它還可以激活“自動混合”以生成色彩效果并每半秒鐘更改一次照明。用戶可以使用PWM功能創建其色彩混合，該功能也可以用作三種基本顏色（紅色，綠色，藍色）的調光器。我們還在電路中添加了外部按鈕，以便用戶可以切換到手動模式并通過外部按鈕更改燈的顏色。

本文由兩部分組成；GreenPAK?設計（請參閱其他應用程序示例）和Android應用程序設計。GreenPAK設計基于使用UART接口進行通信。選擇UART是因為大多數藍牙模塊以及大多數其他外圍設備（例如WIFI模塊）都支持UART。因此，GreenPAK設計可用于多種連接類型。

為了構建該項目，我們將使用SLG46620CMIC，藍牙模塊和RGB LED。
GreenPAK IC將成為該項目的控制核心。它從藍牙模塊和/或外部按鈕接收數據，然后開始所需的步驟以顯示正確的照明。
它還產生PWM信號并將其輸出到LED。下面的圖1顯示了框圖。

圖1：框圖

該項目中使用的GreenPAK器件在一個IC中包含一個SPI連接接口，PWM模塊，FSM和許多其他有用的附加模塊。它還具有體積小，能耗低的特點。這將使制造商能夠使用單個IC來構建小型實用電路，從而與類似系統相比可將生產成本降至最低。

在此項目中，我們將控制一個RGB LED。為了使該項目在商業上可行，系統可能需要通過并聯連接多個LED并使用適當的晶體管來提高發光度。電源電路也必須考慮在內。該項目已實施并進行了審查。

GreenPAK設計

在GreenPAK Designer軟件中實現的設計包括UART接收器，PWM單元和控制單元（可以在此處找到整個設計文件）

a）UART接收器

首先，我們需要設置藍牙模塊。大多數藍牙IC支持UART協議進行通信。UART代表通用異步接收器/發送器。UART可以在并行和串行格式之間來回轉換數據。它包括一個串行到并行的接收器和一個并行到串行的轉換器，它們都分別時鐘控制。

藍牙模塊中接收到的數據將被傳輸到我們的GreenPAK設備。Pin10的空閑狀態為高電平。發送的每個字符均以邏輯低起始位開始，隨后是可配置數量的數據位和一個或多個邏輯高終止位。

UART發送器發送1個START位，8個數據位和1個STOP位。通常，UART藍牙模塊的默認波特率是9600。我們會將數據字節從藍牙IC發送到GreenPAK。SLG46620的SPI模塊。

由于GreenPAK SPI模塊沒有START或STOP位控制，因此我們將使用這些位來啟用和禁用SPI時鐘信號（SCLK）。當Pin10變為LOW時，我們知道我們已經收到一個START位，因此我們使用PDLY下降沿檢測器來識別通信的開始。該下降沿檢測器為DFF0提供時鐘，從而使SCLK信號為SPI模塊提供時鐘。

我們的波特率為每秒9600位，因此我們的SCLK周期需要為1/9600 = 104 μs。因此，我們將OSC頻率設置為2MHz，并使用CNT0作為分頻器。

2 MHz – 1 = 0.5 μs

（104 μs / 0.5 μs）– 1 = 207

因此，我們希望CNT0計數器的值為207。為確保不會丟失任何數據，我們需要將SPI時鐘延遲半個時鐘周期，以便在適當的時間為SPI模塊計時。我們通過使用CNT6、2位LUT1和OSC模塊的外部時鐘來完成此操作。CNT6的輸出直到DFF0被計時后的52 μs才變為高電平，這是我們104 μs SCLK周期的一半。當CNT6為高電平時，2位LUT1 AND門允許2MHz OSC信號進入EXT。CLK0輸入，其輸出連接到CNT0。

圖2：系統圖

b）PWM單元

使用PWM0和相關的時鐘脈沖發生器（CNT8 / DLY8）產生PWM信號。由于脈沖寬度是用戶可控制的，因此我們使用FSM0（可以連接到PWM0）對用戶數據進行計數。

在SLG46620中，8位FSM1可與PWM1和PWM2一起使用。必須連接藍牙模塊，這意味著必須使用SPI并行輸出。SPI并行輸出位0到7與DCMP1，DMCP2和LF OSC CLK的OUT1和OUT0復用。PWM0從16位FSM0獲得其輸出。保持不變，這將導致脈沖寬度過載。為了將計數器值限制為8位，添加了另一個FSM。FSM1用作指針，以了解計數器何時達到0或255。FSM0用于生成PWM脈沖。FSM0和FSM1必須同步。由于兩個FSM都有預設的時鐘選項，因此CNT1和CNT3用作將CLK傳遞給兩個FSM的中介。這兩個計數器被設置為相同的值，對于本文來說是25。我們可以通過更改這些計數器值來更改PWM值的變化率。

FSM的值通過來自SPI并行輸出的信號“ +”和“-”來增加和減少。

圖3：PWM單元設計

在控制單元內，接收到的字節從藍牙模塊獲取到SPI并行輸出，然后傳遞給相關的功能。首先，將檢查PWM CS1和PWM CS2輸出，以查看PWM模式是否被激活。如果它被激活，它將確定哪個通道將通過LUT4，LUT6和LUT7輸出PWM。

LUT9，LUT11和LUT14負責檢查其他兩個LED的狀態。LUT10，LUT12和LUT13檢查“手動”按鈕是否已激活。如果啟用了“手動”模式，則RGB輸出將根據D0，D1，D2輸出狀態進行操作，每次按“顏色”按鈕都會更改這些狀態??。它隨著來自CNT9的上升沿而變化，CNT9用作上升沿去抖動器。

引腳20被配置為輸入，用于在手動和藍牙控制之間切換。

如果禁用了手動模式并激活了自動混頻器模式，則顏色每500毫秒更改一次，且上升沿來自CNT7。4位LUT1用于防止D0 D1 D2處于'000'狀態，因為這種狀態會導致在自動混頻器模式下燈熄滅。

如果未激活手動模式，PWM模式和自動混頻器模式，則紅色，綠色和藍色SPI命令將流向配置為輸出并連接到外部RGB LED的引腳12、13和14。

圖4：系統圖

DFF1，DFF2和DFF3用于構建3位二進制計數器。在自動混頻器模式下，計數器值隨著通過P14的CNT7脈沖或在手動模式下從“顏色”按鈕（PIN3）發出的信號而增加。

Android應用程式

在本節中，我們將構建一個Android應用程序，該應用程序將監視和顯示用戶的控件選擇。該界面包括兩個部分：第一部分包含一組具有預定義顏色的按鈕，以便在按下這些按鈕中的任何一個時，相同顏色的LED會點亮。第二部分（MIX正方形）為用戶創建混合色。

在第一部分中，用戶選擇希望PWM信號通過的LED引腳。PWM信號一次只能傳遞到一個引腳。下部列表在PWM模式下邏輯上控制其他兩種顏色的開/關。

自動混音器按鈕負責運行自動變光模式，在該模式下，燈光每半秒改變一次。MIX部分包含兩個復選框列表，因此用戶可以決定將兩種顏色混合在一起。

我們使用MIT應用程序發明者網站構建了該應用程序。該站點允許您在沒有使用圖形軟件模塊的軟件經驗的情況下構建Android應用程序。

首先，我們通過添加一組按鈕來顯示預定義的顏色來設計圖形界面，還添加了兩個復選框列表，每個列表包含3個元素。每個元素都在其單獨的框中概述，如圖5所示。

圖5：應用程序界面

用戶界面中的按鈕鏈接到軟件命令：應用程序將通過藍牙發送的所有命令均采用字節格式，每個位負責特定功能。
表1顯示了發送到GreenPAK的命令幀的形式。

表1：位幀表示

前三位B0，B1和B2將通過預定義顏色的按鈕在直接控制模式下保持RGB LED的狀態。因此，單擊它們中的任何一個時，將發送按鈕的相應值，如表2所示。

表2：命令位代表

位B3和B4包含“ +”和“-”命令，負責增加和減少脈沖寬度。按下按鈕時，位值為1；釋放按鈕時，位值為0。

B5和B6位負責選擇PWM信號將通過的引腳（顏色）：這些位的顏色標識如表3所示。最后一位B7負責激活自動混頻器。

表3：PWM通道選擇位

圖6和圖7演示了將按鈕與編程塊鏈接的過程，這些編程塊負責發送先前的值。

圖6：按鈕編程塊

圖7：發送“ +”和“-”命令幀

下面的圖8顯示了頂層電路圖

圖8：電路圖

該控制器已經過成功測試，并且顏色混合以及其他功能都可以正常工作。

結論

在本文中，構建了一個智能燈泡電路以由Android應用程序進行無線控制。該項目中使用的GreenPAK CMIC還有助于縮短照明控制的必要組件并將其嵌入到一個小型IC中。

編輯：hfy