李振

摘 要：改革開放以來，我國科技水平迅速發(fā)展，智能技術(shù)被廣泛應(yīng)用在各個(gè)領(lǐng)域中。本文以實(shí)踐創(chuàng)新項(xiàng)目智能懶人開關(guān)設(shè)計(jì)為對象，設(shè)計(jì)一款控制開關(guān)的智能加裝系統(tǒng)。其主要功能是不改變原控制開關(guān)的結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)一款智能加裝系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制，其特點(diǎn)是穩(wěn)定性好、價(jià)格低廉、使用方便靈活。

關(guān)鍵詞：單片機(jī);控制開關(guān);智能加裝系統(tǒng)

引言

隨著電子技術(shù)的發(fā)展，對電子設(shè)備的需求不斷增長，為了適應(yīng)電子設(shè)備的需求，開關(guān)電源的性能越高，設(shè)備的可靠性和適應(yīng)性就必須越高。迄今為止，在開關(guān)電源的發(fā)明中，PID控制的開關(guān)電源占據(jù)了很大的一部分。這是因?yàn)橛蒔ID控制的開關(guān)電源結(jié)構(gòu)簡單可靠，易于實(shí)現(xiàn)，可控性好，算法原理簡單明了，參數(shù)的物理含義清晰準(zhǔn)確。

可調(diào)開關(guān)電源通過調(diào)節(jié)電阻以改變穩(wěn)壓器芯片的輸出電壓值，并且具有許多缺陷，例如精度低和使用不便。可編程開關(guān)電源將彌補(bǔ)這些缺點(diǎn)，并將應(yīng)用于數(shù)字電位器，直到由計(jì)算機(jī)控制為止。它具有重要的發(fā)展意義，廣闊的發(fā)展前景，適用于現(xiàn)代技術(shù)。

1單片機(jī)控制概述

第一種模擬數(shù)字混合的基本形式，單片機(jī)在這一方式中起著智能檢測與控制的作用，開關(guān)電源的控制主要還是以電源控制為主，以MCU輸出電壓為參考來調(diào)控電源。該方法僅用單片機(jī)代替原始參考，而單片機(jī)不作為電源反饋。第二種是基于單片機(jī)而實(shí)現(xiàn)AD拓展的方式。在這一過程中與設(shè)定的電流電壓進(jìn)行對比調(diào)節(jié)，從而控制在預(yù)定的范圍，使得輸出電壓保證在穩(wěn)定的范圍。在此過程中，使用單芯片技術(shù)調(diào)節(jié)輸出電壓，通過PWM的兩種波形控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)的，這使得實(shí)現(xiàn)技術(shù)過于復(fù)雜。

本文提出了一種由單片機(jī)調(diào)節(jié)的直流電源新模式。PWM波是由單片機(jī)產(chǎn)生的。電源的輸出電壓由變流器芯片連續(xù)檢測，在檢測過程中，對比實(shí)際電壓與預(yù)設(shè)電壓情況，對兩者之間的差值進(jìn)行對比，對PWM波占比進(jìn)行相對應(yīng)的調(diào)整，進(jìn)而達(dá)到對電源的程控，在實(shí)現(xiàn)對控制器的程控后，實(shí)現(xiàn)電壓在穩(wěn)定電源下的輸出，輸出電壓的控制通過對PWM波占比的改變來實(shí)現(xiàn)。

2總體方案

該智能燈光開關(guān)系統(tǒng)主要由單片機(jī)、LED顯示屏、燈光開關(guān)控制模塊、遙控器、光敏傳感器、熱敏傳感器、聲控傳感器等以及一系列控制電路共同組成。

在該智能燈光開關(guān)系統(tǒng)中，當(dāng)接通電源后，整個(gè)系統(tǒng)自動(dòng)動(dòng)作完成初始化（其中包括遙控器操作以及各類傳感器開啟操作），并且與此同時(shí)語音模塊也自動(dòng)完成啟動(dòng)操作;當(dāng)啟動(dòng)進(jìn)程完成之后，操作者只需在此系統(tǒng)所能感應(yīng)到的范圍之內(nèi)，說出“開燈”下達(dá)命令，或者自身進(jìn)入按有各類傳感器的房間時(shí)，則LED做出相應(yīng)的開燈反應(yīng)。反之，下達(dá)“關(guān)閉”語音命令后LED燈實(shí)現(xiàn)關(guān)閉狀態(tài)（當(dāng)人第二次經(jīng)過門口時(shí)系統(tǒng)便會自動(dòng)檢測到，并關(guān)燈的指令下達(dá)給終端從而執(zhí)行操作）。此外，還可以通過下達(dá)“亮一點(diǎn)”或“暗一點(diǎn)”語音命令來實(shí)現(xiàn)對控制LED燈的亮暗程度，并且它也可根據(jù)室外光線亮度來實(shí)現(xiàn)燈的亮暗程度，達(dá)到節(jié)能的效果。

3硬件部分設(shè)計(jì)

這個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要是由主控芯片51單片機(jī)，單片機(jī)晶振電路，復(fù)位電路，電源電路，聲光及熱釋電按鍵模擬電路，聲光控開關(guān)控制電路組成。51單片機(jī)負(fù)責(zé)整個(gè)系統(tǒng)的執(zhí)行控制過程。

本設(shè)計(jì)中使用的單片機(jī)是AT89C51，通過2個(gè)22P電容和1個(gè)11.0592MHz的晶振組成的晶振電路，系統(tǒng)的時(shí)鐘脈沖就是由晶振電路提供，還有通過1個(gè)電阻和1個(gè)電解電容和1個(gè)按鈕組成單片機(jī)的復(fù)位電路，這三部分就是單片機(jī)最小系統(tǒng)組成。在本設(shè)計(jì)中用3個(gè)按鍵來模擬聲光傳感器和熱釋電傳感器，使用1個(gè)按鍵來設(shè)定模式切換。

此設(shè)計(jì)使用一個(gè)繼電器來進(jìn)行對聲光開關(guān)的控制切換，通過單片機(jī)P26口接在三極管PNP的基極上，當(dāng)P26輸出一個(gè)低電平的時(shí)候，三極管導(dǎo)通，繼電器線圈得電吸合，聲光指示燈亮。當(dāng)P26輸出一個(gè)高電平，三極管截止，繼電器線圈不得電不吸合，聲光指示燈滅。

雙電壓比較器LM3932腳是檢測聲音的電壓，3腳是通過103電位器調(diào)節(jié)的固定值，當(dāng)有聲音時(shí)2腳的電壓會變小，當(dāng)2腳的電壓小于3腳時(shí)，1腳就會輸出一個(gè)低電平，1腳連接單片機(jī)時(shí)，單片機(jī)檢測到低電平就會執(zhí)行相應(yīng)的控制程序。同樣5腳是通過103電位器調(diào)節(jié)的固定值，6腳連接的是光敏電阻，當(dāng)光線暗的時(shí)候，輸出的電壓就會變小，當(dāng)6腳的電壓小于5腳時(shí)，7腳就會輸出一個(gè)低電平單片機(jī)檢測到低電平就會執(zhí)行相應(yīng)的控制程序。

繼電器電磁式繼電器一般由鐵芯、線圈、銜鐵、觸點(diǎn)簧片等組成的。只要在線圈兩端加上一定的電壓，線圈中就會流過一定的電流，從而產(chǎn)生電磁效應(yīng)，銜鐵就會在電磁力吸引的作用下克服返回彈簧的拉力吸向鐵芯，從而帶動(dòng)銜鐵的動(dòng)觸點(diǎn)與靜觸點(diǎn)（常開觸點(diǎn)）吸合。當(dāng)線圈斷電后，電磁的吸力也隨之消失，銜鐵就會在彈簧的反作用力返回原來的位置，使動(dòng)觸點(diǎn)與原來的靜觸點(diǎn)（常閉觸點(diǎn)）吸合。這樣吸合、釋放，從而達(dá)到了在電路中的導(dǎo)通、切斷的目的。

當(dāng)有聲音的時(shí)候會輸出一個(gè)低電平傳給單片機(jī)，單片機(jī)就會進(jìn)行相應(yīng)的操作，當(dāng)光線被遮住的時(shí)候會輸出一個(gè)低電平傳給單片機(jī)，單片機(jī)就會進(jìn)行相應(yīng)的操作，當(dāng)有人靠近的時(shí)候會輸出一個(gè)低電平傳給單片機(jī)，單片機(jī)就會進(jìn)行相應(yīng)的操作，只有具備這三個(gè)條件亮繼電器的指示燈才會點(diǎn)，使其正常工作。

4電源軟件編程

單片機(jī)控制的程控過程需要電源軟件來實(shí)現(xiàn)監(jiān)控與調(diào)整。程序啟動(dòng)時(shí)，首先初始化外部接口，如LCD，鍵盤等，然后初始化MCU定時(shí)器。微控制器的I/O端口的PWM信號以30kHz的頻率傳遞，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對MOS管開關(guān)電路的驅(qū)動(dòng)。在通過單片機(jī)程控軟件的調(diào)控過程中，電源系統(tǒng)程序進(jìn)行AD采樣，然后將AD采樣的結(jié)果與額定的電壓與電流進(jìn)行對比，當(dāng)電源輸出的電壓或電流高過額定的安全值時(shí)，內(nèi)置軟件會關(guān)閉PWM信號的輸出，則脈沖寬度調(diào)制脈沖寬度減小，并且刻度減小到脈沖寬度調(diào)制最小分辨率;如果輸出電壓小于設(shè)定電壓，則該值增加脈沖寬度調(diào)制脈沖寬度并將比例增加到脈沖寬度調(diào)制最小分辨率。AD實(shí)時(shí)收集開關(guān)電源的輸出電壓，并實(shí)時(shí)調(diào)整脈寬調(diào)制信號的脈沖寬度，以穩(wěn)定開關(guān)電源的直流電壓。在單片機(jī)控制的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)，穩(wěn)壓電源具有輸出功率的程序控制和中介功能。當(dāng)移除電源的溢出和過電壓時(shí)，按開始按鈕繼續(xù)供電。在單片機(jī)基礎(chǔ)上進(jìn)行的開關(guān)電源程控具有獨(dú)特的優(yōu)越性，與傳統(tǒng)的程控方案對比來說具有更好的適用性。

5系統(tǒng)測試

該系統(tǒng)通過與各個(gè)房間的燈具相聯(lián)，起到對燈光的開關(guān)控制，達(dá)到智能化的目標(biāo)。通過對系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)測，結(jié)果滿足預(yù)期目標(biāo)并且系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，最終達(dá)到智能控制燈光，方便、智能、快捷人們的生活。

結(jié)語

綜上所述，在本文研究中，基于單片機(jī)開關(guān)電源，優(yōu)化設(shè)計(jì)節(jié)能控制系統(tǒng)，系統(tǒng)涉及到單片機(jī)監(jiān)控、節(jié)能控制等模塊。其中，節(jié)能控制模塊包含變壓器、脈沖寬度調(diào)制電路、濾波器。通過濾波器，能夠?qū)⒊跏贾绷麟娭写嬖诘漠惓２ㄐ蜗蠼柚}沖寬度調(diào)制電路，可以轉(zhuǎn)化為方形波，同時(shí)輸出至變壓。利用低能耗直流電，將方形波傳輸?shù)奖O(jiān)控模塊。通過單片機(jī)監(jiān)控模塊，能夠提供低能耗直流電顯示功能，以數(shù)據(jù)信息方式顯示，對單片機(jī)開關(guān)電源進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化控制。通過軟件裝置，能夠科學(xué)控制節(jié)能控制模塊的運(yùn)行里程，同時(shí)對單片機(jī)開關(guān)電源、節(jié)能控制代碼進(jìn)行檢測。在實(shí)際運(yùn)用階段，需要得到更好的應(yīng)用和進(jìn)一步的提升。

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