硬件设计 - 基于云计算的高端LED吸顶灯的照明控制系统

　　2.1控制中心

　　控制中心是整个照明控制系统的核心模块，如图2所示。它在控制端与控制对象之间建立起连接，统筹各个部分协调工作。控制中心的主要工作包括和手机移动端的通信、和云服务器的信息交互以及对灯具的调节控制。其中最主要的部分是WIFI通信部分，其工作原理是接收手机发送来的指令，将接收到的网络信号转换为串口数据，输入到单片机，经过灯具控制模块的解码译码，对两路PWM信号进行调节，使之输出不同的占空比，改变调光电源输出电流的大小，进而调节灯具亮度和色温的状态。

　　

　　本设计通过USR-WIFI232-SUART接口WIFI数据传输模块实现网络信号与串口信号之间的转换，进而实现手机等移动控制端通过无线网络对灯具的控制。本系统选用***宏晶的STC12C5620AD单片机作为主控芯片。如图3所示，为USR-WIFI232-Ｓ模块与单片机 STC12C5620AD的接口电路设计。USR-WIFI232-Ｓ模块与STC12Ｃ5620ＡＤ通过串口进行连接，完成数据的交互。

　　

　　USR-WIFI232-Ｓ模块有三种工作模式，包括AP模式，STA模式和STA+AP模式。

　　本设计系统使用STA+AP模式。如图4所示，采用STA+AP模式，可以利用手机等手持设备对用户设备进行监控，而不改变其原来的网络设置。

　　

　　这种组网应用可以采集用户设备上的数据并将其发送到服务器上处理和存储，服务器也可以发送命令对用户设备进行控制。用户既可以用手机或者PC通过局域网进行设备控制，又可以远程通过手机或PC与服务器通信，实现远程数据获取或者远程设备控制。

　　2.2云服务平台架构

　　云服务平台架构包括云计算平台层、服务层和手机端应用层。如图5所示。

　　

　　云计算平台旨在现有的软硬件基础设施上构建云环境，为上一级的控制层提供云计算相关的基础服务，包括数据存储、数据处理服务、分布式数据库技术等。

　　控制服务层不仅要提供与云计算平台层即通信接口，还要与手机端应用进行交互，处理来自用户客户端的请求，如需要查看家中监控视频。手机端应用层直接面向用户，与用户进行界面互动，进而控制灯具状态、反馈信息等。

　　云计算平台层是一个提供云服务的服务器集群，提供如下功能：

　　（1）通过Internet接收来自控制中心的命令，存储家庭网络摄像头的录像数据并存储，并根据控制端的指令将数据传递给手机。

　　（2）通过Internet与控制端连接，接受来自控制端的指令。

　　（3）内置大量有关光的色温，眩光等有关光健康的相关知识，供用户下载查看。

　　2.3移动控制端

　　移动控制端是一个人机界面设备，是用户使用该系统的媒介。本系统利用当前主流的Android、IOS系统作为平台开发控制终端APP来对系统进行操作。界面和灯具的之间通信通过网络通信来完成。目前的网络通信模式有多种，如HTTP通信方式、Socket通信以及WebService方式等。本系统采用Socket通信方式与服务器建立连接并传递数据。

　　建立Socket连接至少需要一对套接字，一个是运行在客户端的Client Socket，另一个是运行于服务器端的Server Socket。套接字之间的连接过程可以归为三个步骤：服务器监听，客户端请求，连接确认。Java.net.Socket这一接口，提供了实现 Socket通信的完整API。