王達偉,史穎剛（西北農(nóng)林科技大學機械與電子工程學院，陜西咸陽，712100）

遙控照明系統(tǒng)設(shè)計

王達偉,史穎剛
（西北農(nóng)林科技大學機械與電子工程學院，陜西咸陽，712100）

介紹了一種基于單片機的智能遙控照明系統(tǒng)，由紅外遙控發(fā)射器和單片機控制的紅外接收電路，以及輸出控制電路構(gòu)成。能實現(xiàn)照明系統(tǒng)的一鍵開關(guān)和逐級調(diào)光控制。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)靈活,成本低,易于擴充和改進性能,將接收部分嵌入到物理開關(guān)，就可實現(xiàn)智能化控制。

智能照明；遙控；單片機

0 引言

目前的照明設(shè)施開關(guān)，多為手動，一些病人、老人、兒童、殘疾人，對燈的開、關(guān)控制，明暗程度控制，照明的范圍控制，不是很方便。因此，需要設(shè)計一種遙控照明系統(tǒng)，不僅控制燈具的開關(guān)，而且能控制發(fā)光時間、亮度。紅外線遙控具有體積小、功耗低、功能強、成本低等特點，是目前使用最廣泛的一種通信和遙控手段。

1 系統(tǒng)電路設(shè)計

1.1 整體設(shè)計

系統(tǒng)架構(gòu)，如圖1所示。遙控端按鍵輸入，將脈沖送至PT2262對應(yīng)按鍵編號的輸入口，內(nèi)部編碼后，通過DOUT，輸?shù)紿S101的IN口，集成天線將電路調(diào)制后的信號發(fā)射。HS201接收信號，解碼后，送到PT2272的DIN口，進行信息比較，信息一致，解調(diào)出控制信號，控制開關(guān)電路和亮度調(diào)節(jié)電路。

圖1 系統(tǒng)架構(gòu)框圖

1.2 編碼電路

PT2262/2272是一種通用編解碼電路，最多有A0-A11的12位三態(tài)地址端管腳，任意組合后，可提供531441個地址碼，PT2262最多可有6位(D0-D5)數(shù)據(jù)端管腳，設(shè)定的地址碼和數(shù)據(jù)碼從17腳串行輸出，可用于無線遙控發(fā)射電路。

PT2262編碼芯片內(nèi)部有振蕩器、系統(tǒng)定時器、地址編碼器、編碼脈沖發(fā)生器和控制邏輯電路，A0～A7端是芯片的地址碼設(shè)置端口 ,每一端口可以編為“0”(接地)、“1”(接VCC) 和“開路”三種狀態(tài)，利用A0～A7這8位地址線，可提供38=6561種不同尋址，本開關(guān)系統(tǒng)將地址均接地。D0～D3端是數(shù)據(jù)碼輸入端，分別和按鍵SB1，SB2，SB3，SB4相連。編碼芯片PT2262的數(shù)據(jù)碼輸入端，可以是高電平1或者是低電平0，一共有4個通道，數(shù)據(jù)碼的作用，是區(qū)別不同的開關(guān)電路。

發(fā)射系統(tǒng)的電路原理，如圖2所示。采用射頻發(fā)射模塊HS101無線發(fā)射，發(fā)射器的按鈕SB1，SB2，SB3，SB4，分別對應(yīng)編碼集成電路的D0，D1，D2，D3數(shù)據(jù)輸入，按下SB1鍵，信號經(jīng)D0進入PT2262編碼，編碼脈沖經(jīng)發(fā)射模塊HS101調(diào)制后，以載波信號形式發(fā)射出去。

圖2 發(fā)射系統(tǒng)電路原理

1.3 解碼電路

由PT2272芯片為核心的接收系統(tǒng)，包括無線電接收電路、解碼電路、PMW亮度調(diào)節(jié)電路、開關(guān)控制電路。其作用是解調(diào)、解碼接收信號，用解碼數(shù)據(jù)，控制對應(yīng)電路，進行相關(guān)電路控制。

接收端的地址碼設(shè)置端口為A0～A7，當其與發(fā)射端的地址碼設(shè)置相同時，PT2272的輸出端輸出發(fā)射端信號。數(shù)據(jù)輸入端接收到的信號，經(jīng)電路解碼辨識確認后，如果地址碼與本地地址的編碼相同，D0～D3端口輸出信號，對應(yīng)電路響應(yīng)相關(guān)操作，完成一次遙控操作。否則，解碼芯片不解碼，控制電路和開關(guān)電路的工作狀態(tài)保持，不進行亮度調(diào)節(jié)。接收系統(tǒng)的電路原理，如圖3所示。

為提高輸出引腳的驅(qū)動能力， Vcc的電壓，經(jīng)上拉電阻，加到單片機的P3.4和P3.5引腳上。當按鍵按下時，對應(yīng)引腳產(chǎn)生跳變脈沖，單片機檢測、識別脈沖后，調(diào)整對應(yīng)的PWM脈沖寬度。

PT2262每次發(fā)射4組以上字碼，PT2272連續(xù)兩次檢測到相同的地址碼和數(shù)據(jù)碼，把數(shù)據(jù)碼中的“1”對應(yīng)的數(shù)據(jù)輸出端，驅(qū)動為高電平，驅(qū)動VT端同步為高電平。無線發(fā)射的第一組字碼，受零電平干擾，會產(chǎn)生誤碼，所以丟棄處理。無線電接收電路，采用與射頻發(fā)射模塊HS101對應(yīng)的射頻接收模塊HS201，其輸出端口直接與PT2272的數(shù)據(jù)輸入端口連接。

1.4 亮度控制

設(shè)單片機的時鐘頻率f，定時器/計數(shù)器為n位，定時器定時初值TW，則定時器初值與定時時間關(guān)系為：

則，控制定時器初值T0和T1，則單片機的任意輸出口，可輸出不同占空比的PWM信號。采用定頻調(diào)寬方式，調(diào)整PWM脈寬，可實現(xiàn)亮度調(diào)節(jié)。

采用定時器記數(shù)法設(shè)計亮度調(diào)節(jié)程序，其原理是：把單位延時次數(shù)M作為給定值，存放在存儲單元，記錄通電過程中的通電單位時間t0的次數(shù)，同時與存儲器存儲內(nèi)容比較。若不等，繼續(xù)輸出控制脈沖，直到記數(shù)值與給定值相等。照明亮度控制的電路原理，如圖4示，按鍵按下后，單片機讀取D2、D3輸出的遙控信號，通過P1.0口，輸出對應(yīng)的PWM脈沖到B2口，經(jīng)LM324的兩級整形后，放大的驅(qū)動信號，通過B3輸出至可控硅輸入端，調(diào)節(jié)照明系統(tǒng)亮度。報警脈沖經(jīng)P1.7口輸入到報警電路，處理后，顯示照明系統(tǒng)工作狀態(tài)。亮度最大值與最小值，用紅色和綠色二極管顯示。

圖3 接收系統(tǒng)的電路原理

圖4 亮度控制電路

1.5 開關(guān)控制電路

開關(guān)電路，如圖5所示。CD4013是雙D觸發(fā)器，接成一個雙穩(wěn)態(tài)電路。CP前端的RC電路,對接收到的脈沖進行展寬整形。雙穩(wěn)態(tài)電路驅(qū)動VT9013，控制繼電器。利用D觸發(fā)器CD4013的上升沿，實現(xiàn)開關(guān)電路，CP端將PT2272輸出的正向脈沖，作為控制信號，D端與Q端連接，R端和S端接地。

圖5 開關(guān)電路

1.6 電源電路

電源電路原理，如圖6所示。先把220伏交流變成低壓交流電，用整流電路變成脈動的直流電，用濾波電路濾除交流成分，得到直流電壓。采用橋式整流器進行整流，穩(wěn)壓器采用三端固定正穩(wěn)壓7812，波電容C1、C3選取100PF，由于穩(wěn)壓器距離整流濾波電路比較遠，在輸入端接入0.33μF的電容器C4，抵消線路電感效應(yīng)，防止產(chǎn)生自激振蕩。輸出端0.1μF的電容C2，作用是濾除輸出端的高頻信號，改善電路的暫態(tài)響應(yīng)。

圖6 電源電路

2 軟件設(shè)計

采用匯編語言編寫程序，完成按鍵識別、PWM脈寬控制和報警顯示設(shè)計。單片機I/O口分配詳情，見表1，系統(tǒng)主程序的流程，如圖7所示。

表1 單片機I/O口分配表

圖7 程序流程

3 結(jié)論

設(shè)計的智能遙控照明系統(tǒng)，研究了無線電遙控發(fā)射、接收部分和亮度調(diào)節(jié)控制部分的結(jié)構(gòu)和原理，給出了相關(guān)部分的電路原理圖和軟件流程圖。該設(shè)計能克服傳統(tǒng)照明系統(tǒng)的一些缺陷，實現(xiàn)了多路相互不干擾控制，且亮度可調(diào)的智能化功能。該系統(tǒng)不受傳統(tǒng)照明電路布線影響，將接收部分嵌入到物理開關(guān)上就可實現(xiàn)智能化控制。

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Remote lighting system design

Wang Dawei, Shi Yinggang
(College of Mechanical and Electronic Engineering, Northwest A&F University, Xianyang Shanxi,712100)

A intelligent remote control lighting system based on the single-chip computer is introduced which is composed of an infrared remote control transmitter and the infrared receiving circuits controlled by the single-chip computer and output controlling circuits The system can achieve a key switch lighting system and step-by-step dimming control. This system is flexible, low cost. With easy extending and improving function, it can realize intelligent control by embedding the receive parts into the physical switches

Intelligent lighting; Remote control; Single-chip computer

TN710

A

王達偉（1996- ），男，安徽安慶人，機械電子專業(yè)本科生。

西北農(nóng)林科技大學教學改革研究項目（JY1302053）

史穎剛（1976- ），男，山西隰縣人，講師，研究方向機械電子。