The invention relates to a novel household power control system based on FPGA+Arduino. The system uses low-voltage control system to avoid unnecessary electric shock accidents; uses input-output separation mode, and field configuration between input and output through the FPGA chip. As long as there is demand, it can be configured as N-channel control mode with 1-channel output mode. For example, the main lamp in the hall can be controlled in any room, and through the intervention of Arduino chip, local area network or even remote can be easily realized. Remote control lays a solid hardware foundation for smart home applications, and solves the problems of power supply control of high-power equipment in the existing environment.
【技术实现步骤摘要】
基于FPGA+Arduino的新式家庭用电控制系统
本专利技术涉及一种新一代智能家居应用的控制系统
，具体涉及一种新式家庭用电控制系统。
技术介绍
现有市面上虽然已经有很多类智能家居产品的用电控制系统，但目前还没有针对这种类型的产品的完善的解决方案。现有技术中涉及该类型的产品的做法主要分以下两种：第一种做法是大多采用在传统布线系统基础上进行系统升级改造而来的，即直接将原有的机械控制面板更换成可以远程控制的电子开关。该类供电控制系统在开关面板上均存在带电、漏电或者零火线接错等问题；同时对于有多控开关的场所，实施难度大(例如双控开关常见，但对同一盏灯进行4控实施难度比较大)；对已经施工后的线路几乎难以改造；另一种常用做法是使用大型PLC进行控制，但该方案成本极高，并不适合普通家庭的大面积推广和使用。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于FPGA+Arduino的新式家庭用电控制系统。该系统采用低压控制系统避免不必要的触电事故发生；采用输入输出分离模式，输入输出之间通过FPGA芯片进行现场配置，只要有需求可以配置成N路控制1路输出模式，例...
【技术保护点】
1.一种基于FPGA+Arduino的新式家庭用电控制系统，其特征在于包括：系统供电模块，用于将12V供电转换成FPGA芯片和Arduino主控芯片所需的专用供电，保证系统稳定无故障运行；可编程逻辑关系模块，采用FPGA芯片，用于系统的输入输出之间的可编程逻辑关系的配置；低压开关输入模块，用于对输入FPGA芯片和Arduino主控芯片的电平控制；高压供电输出模块，用于对外带载的供电输出控制；MCU主控模块，采用Arduino控制芯片，用于使系统能够精确定时定点控制。
【技术特征摘要】
1.一种基于FPGA+Arduino的新式家庭用电控制系统，其特征在于包括：系统供电模块，用于将12V供电转换成FPGA芯片和Arduino主控芯片所需的专用供电，保证系统稳定无故障运行；可编程逻辑关系模块，采用FPGA芯片，用于系统的输入输出之间的可编程逻辑关系的配置；低压开关输入模块，用于对输入FPGA芯片和Arduino主控芯片的电平控制；高压供电输出模块，用于对外带载的供电输出控制；MCU主控模块，采用Arduino控制芯片，用于使系统能够精确定时定点控制。2.根据权利要求1所述的基于FPGA+Arduino的新式家庭用电控制系统，其特征在于：所述系统供电模块采用双12V冗余供电系统，两路供电分别从J1和J2两个接口输入，在其中某一个电源模块故障时另一个电源仍能正常工作，保证系统稳定无故障运行；电源分别通过接口P13和P14后链接熔断电阻R256和R257进入防反接保护模块，该防反接保护模块采用两个肖特基二极管D56与D58、D57与D59分别组成，当供电接反无法通过正向二极管D56和D57，当正向二极管故障短路之后反向二极管D58和D59仍能保证反向电压不能正常进去DC12V电源网络中。3.根据权利要求2所述的基于FPGA+Arduino的新式家庭用电控制系统，其特征在于：所述系统供电模块采用多个电路转换模块将DC12V供电分别转换成DC1.2V、DC2.5V、DC3.3V和DC5V，各个电路转换模块采用芯片MP2307开关电源模块分别独立设计构成的DC/DC变换器，所述芯片MP2307开关电源模块包括使能开机、时钟震荡、电荷泵电容增压、输出滤波与电压控制闭环回路电路；其中，DC1.2V供电电路中通过C43和R246组成的电容充电延时电路，当开机启动瞬间电容两端电压0，12V供电通过电阻R246对电容C43进行充电，电容两端电压由0逐渐升高直到芯片MP2307使能引脚7电平达到芯片MP2307开启电压2.5V后系统开始工作；为了保证芯片MP2307输出开关管能够稳定有效地工作，系统启用了增压电容C36，当输出为低电平时芯片内部5V电路通过内部二极管对电容充电，当输出为高电平时C36低压端电压被抬高，高压端电压为输出端电压+5V保证开关管能够有稳定且较高的开启控制电压保证导通过程中开关管能够处于完整导通状态；电感L2和电容C38、电容C39、电容C42组成的LC滤波电路保证供电输出纹波能够满足芯片MP2307的工作要求；续流二极管D52在芯片MP2307输出时处于反接状态不工作，当芯片MP2307无输出过程为电感L2提供稳定电流避免芯片MP2307被电感L2产生的负压击穿；R250和R252分压反馈电路保证输电电压稳定在1.2V；所述DC2.5V、DC3.3V和DC5V供电电路也是采用与所述1.2V供电电路相同的电路结构来实现电压转换。4.根据权利要求3所述的基于FPGA+Arduino的新式家庭用电控制系统，其特征在于：所述系统供电模块启用锁相环供电为2.5V，为了避免两端信号串扰保证2.5V供电系统与锁相环均能正常工作采用CLC滤波电路。5.根据权利要求2所述的基于FPGA+Arduino的新式家庭用电控制系统，其特征在于：系统供电模块还包括电源指示灯模块，所述电源指示灯模块，采用电阻分压和LED点亮方式可直观看出每一路供电是否正常，对于1.2V因电压过低无法直接点亮LED采用1.2V作为控制信号，Q53NPN型三极管作为驱动2.5V直接供电，其中电阻R...
【专利技术属性】
技术研发人员：卢良伟，吴瑞坤，赵海军，李伟，付爽，
申请(专利权)人：福建师范大学福清分校，
类型：发明
国别省市：福建,35
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