基于红外控制的智能照明系统设计.doc

论文题目论文题目 基于红外控制的智能照明系统设计基于红外控制的智能照明系统设计 摘摘 要要 近年来 随着科学技术的发展以及人民生活水平的提高 家居 酒店智能 化日益备受人们推崇 作为智能化的组成部分 智能照明系统更成为当今装饰 装修的关注点 本设计是基于红外线的智能照明系统设计 它综合利用红外线遥控技术 单片机控制技术 实现对照明的智能控制 它能让拥有者对照明系统进行遥控 控制 实现灯组的任意点亮或亮度调节 不同情况下场景的选择 以及灯组的 总开总关和定时关灯等功能 这样方便实用 并具有节能功效 关键词 关键词 智能照明 遥控 单片机 声光控 Abstract In recent years with the development of science and technology as well as the improvement of people s lives home and hotel intelligent has been highly valved day by day As an intelligent integral part intelligent lighting systems have become the concern of Decoration today The design is based on infra red design of the intelligent lighting system It make integrated use of infra red remote control technology as well as single chip control technology to control the intelligent control of lighting It allows the owner to remotely control the lighting system to achieve any lit lanterns or brightness adjustment under different circumstances the choice of scenes as well as the total lamp to open Group Chief Customs and timing lights and other functions so convenient and practical and with energy saving effect Key words Smart Lighting Remote Control Single Chip Sound and Light Control 目目 录录 1 前言 1 2 智能照明现状分析 1 3 系统设计方框图 3 4 系统硬件电路设计 3 4 1 电源 3 4 2 遥控模块 4 4 2 1 信号选择 4 4 2 2 遥控电路主要芯片介绍 5 4 2 3 遥控电路 6 4 2 4 遥控编码 8 4 3 控制电路 9 4 3 1 单片机前向通道 9 4 3 2 柔和度调节 10 4 3 3 灯其他功能电路 11 4 3 4 显示电路 12 5 系统软件设计 12 5 1 程序流程图 13 5 2 主要程序分析 14 5 2 1 INT0 外部中断控制 14 5 2 2 显示控制 15 7 结束语 16 致谢 16 参考文献 17 附录 1 主电路 18 附录 2 部分程序 19 1 前言前言 随着经济的进一步发展 生活水平的提高 人们对生活品质的要求也越来 越高 传统的照明系统已经远远满足不了现代人的需要 对于照明的控制 人 们希望使用更加方便甚至是随心所欲 于是智能照明系统应运而生 通讯技术 网络技术 传媒业的飞速发展和高度结合 数字化家居将得到进一步的快速 提升 技术也将进一步的成熟 各类通讯标准和市场也将得到进一步的规范 在不久的将来 智能照明将真正飞入寻常百姓家 照明系统是我们生活中最常用的基础系统 随着智能家居产业的兴起 充 满人性化的家居智能照明系统将带给你浪漫 温馨的家居环境 智能照明可以 控制照明光源的发光时间 亮度 它不仅具有软启 调光 全开全关等基本的 功能 而且与其它智能系统连动还能实现具有场景设置等更具人性化的功能 实现照明管理智能化 操作简单更灵活 全面提升家庭环境的品位和生活的舒 适度 所以智能照明系统代替传统的照明系统 是家居智能化过程中必然要走 的一步 2 智能照明现状分析智能照明现状分析 智能照明行业自从上世纪 90 年代进入中国市场以来 受市场的消费意识 市场环境 产品价格 推广力度等各方面的影响 一直没有太大的起色 到底哪些因素影响智能照明市场的快速普及呢 1 国内的智能照明产品推广力度远远不够 由于这是一个新兴行业 不同于普通消费品市场的建设 消费观念的形成 还需要时间 产品的宣传力度还需加大 但是随着经济的发展 相关行业对外 开放的力度的加大 部分国际品牌如 Dynalite 路创 WIELAND e bfb 等进 军中国市场 与国内智能照明厂家和商家如百分百照明 瑞朗 索博 海尔 清华同方等企业相互取长补短 在良性的市场竞争中 推动智能照明行业的发 展与增长 由于市场没有成型 还没有形成大的消费市场 大部分智能照明厂家在市 场渠道的建设上也一直在探索着适合这个行业的模式 由于各方面的原因 传 统的照明 电工经销商很难推动 装饰公司不够专业等因素使智能照明市场还 没有形成稳定的销售渠道 2 消费者在认识上存在误区 普通家庭在照明问题上由于传统观念影响 普遍感觉照明系统是否智能 并不是必须要具备的 由于文化素质高低的差异 许多人虽然对智能照明有些 了解 但对于这种高科技的产品也担心不会使用 有的甚至担心维修保养问题 从而造成更大的麻烦 3 经济基础决定家居档次 我国现阶段 虽然国民经济呈现高速发展之势 但起步较低 绝大多数家 庭还刚刚处在温饱阶段 就业形势 子女教育 医疗负担等压力 使人们还不 敢过分追求家居的舒适 通常的对策是增加储蓄 以备不时之需 而且 普通 家庭住房一般就是二居室或三居室 是否采用智能化照明 现实意义并不大 因此 对于智能照明 智能家居等先进的时尚商品 采取现阶段观望 未来几 年随着家居条件的改善再决定是否安装 总之 国内绝大多数家庭的经济状况 也是影响智能照明系统普及的重要原因 尽管智能照明系统的价格并不昂贵 4 产品因素 市面上个别智能照明产品水平不高 也不能满足人们的需要 有的产品只 能在一个地方控制 不适合于大房子 有的遥控灯不能实现网络化的控制方式 不能用一个遥控器控制所有的灯 有些单独的调光开关只是调光 没有记忆 功能 不能自动延时或进行其他高级操作等 在一定程度上 也影响人们对智 能照明产品的看法 但是传统的本地式 一开一关的控制方式 也制约了现代人快节奏的生活 方式 现代家庭中应用一套优秀的智能照明系统可以提升家庭环境的品质 确 保家庭生活的舒适和健康 所以智能照明系统最终取代传统的照明系统 乃大 势所趋 是家居智能化过程中必然要走的一步 另外 智能照明系统可以依靠无线技术来实现网络功能 无线技术不但可 以免去布线的烦恼 而且可以方便的解决家庭设备的联网问题 因此 网络化 的智能照明系统会令你的生活更丰富多彩 智能照明系统相对于传统照明具有以下不可比拟的优势 1 适合于大户型住房 如别墅 跃层等 没有遥控功能 房子越大就越不方便 试想 开关 或查看 一次灯还要 上楼或下楼来回的跑 该是多么的烦恼 没有实现全开全关的操作 离家前还 得检查一遍是否所有的灯已经关闭 非常麻烦 没有场景操作 不能对成组的 灯进行控制 使家庭的光线显得比较单调 也不能满足人们的多样化的时尚要 求 2 传统照明的关灯操作不节能 由于关灯不方便 造成关灯不及时而浪费电能 没有调光功能 有的时候 灯太亮却无法调暗 既刺激人眼 又浪费电能 必须更换灯泡才能解决问题 还有开关灯时 亮度骤然变化 不仅对人眼的刺激很大 而且灯丝温度急冷急 热 严重影响灯泡的使用寿命 不能及时或自动延时关灯 既费电 也费事 而智能照明恰恰能够很好地解决这些问题 随着网络技术及通信技术的发展 智能化家居的发展 智能照明系统作为 智能化家居的重要组成部分面临着很大的发展机遇 智能化家居作为人类通信 网络 建材 安防等行业发展之集大成 受到社会极大的关注 它不仅方便 了人们的生活 提高了家居品位 还从一定程度上改变了人们的生活方式 从 而改善了人们的生活质量 生活水平的提高 人们对生活品质的要求也越来越 高 传统的照明系统已经远远满足不了现代人的需要 对于照明的控制 人们 希望使用更加方便甚至是随心所欲 于是智能照明系统应运而生 3 系统设计方框图系统设计方框图 图 1 系统结构框图 如系统方框图所示 该智能照明系统由遥控发射部分 遥控接受部分 控 制部分 驱动部分以及灯模块五大部分构成 遥控电路由 PT2262 和 PT2272 做 编译码芯片 LT0038 做接受芯片 完成对遥控信号的编码 发射 接收 译码 操作 控制部分以单片机 AT89C51 为控制核心 实现指令的读取 译码和输出 控制 输入接口采用双四或非门 CD4002 芯片和非门芯片对输入信号进行操作 作为触发信号 输出接口采用驱动芯片 UIN2003 普通继电器 固态继电器 MOC3021 以及四二与门 CD4082 相结合对灯模块进行控制 实现灯的柔和度调 节 亮度调节 场景设置 灯组配置和定时关等功能 另外 74LS164 芯片和 数码管 LED 组合控制各项参数的输出 4 系统硬件电路设计系统硬件电路设计 4 1 电源电源 电源有交流和直流之分 居民平常所用电源是 220V 交流电源 而智能照 遥控发送部分 遥控接收部分 驱动 部分 灯组调节 场景设 置 显示单元 柔和度调节 控制 部分 总开总关 定时关 亮度调节 明系统中有些芯片或灯需要采用低压直流电源 因此要设计一定的低压稳压源 满足系统控制的需要 实践证明 系统失效和硬件损害使各种干扰引起的 而 90 左右的干扰来 自于电源 可见电源的优劣对系统的影响相当大 目前有以下电源可供选择 1 1 阻容分压式 采用简单的电阻电容分压滤波 这种电源稳定性能差 电源波动大 带负 能力小 2 开关电源 这种电源的稳压性能好 纹波小 但成本高 3 线性电源 这种电源稳压性能好 隔离性能好 成本适中 而单片机对电源要求很高 本电路采用线性电源得到 5V 和 12V 直流电压 图 2 电源 220V 交流电经两个变压器分别降压为 7 5V 和 10V 降压后的 10V 电压经 整流桥整流后再由 1000 F 0 1 F 两个电容滤波便可得到 12V 直流电压 供彩 灯做工作电源 来自变压器的 7 5V 电压经整理桥整理后 再由稳压器件 5081 稳压输出 5V 直流电压 给单片机和其它芯片提供电压 这路中 输入端的两 个电容起滤波作用 输出端的两个电容是去耦电容 IN4007 二极管起保护作用 它能防止输入端短路时 输出端 470 F 的放电电流倒流入稳压器的输出端 从 而损坏稳压器件 5081 有了 IN4007 二极管 输出端的 470 F 电容会通过其放 电 保证稳压器件输入输出两端的反向电压不超过 0 7V 达到保护的目的 4 2 遥控模块遥控模块 a bf c g d e DPY 1 2 3 4 5 6 7 a b c d e f g 8 dp dp 5 GND 1 2 3 4 5 6 78 9 10 11 12 13 14 74LS164 P3 1 P3 0 遥控模块有遥控发射部分和遥控接收两部分组成 遥控信号采用红外线 编译码芯片是 PT2262 和 PT2272 它们属于完全的自编码和自解码 地址一致 PT2272 对应管脚与 PT2262 对应管脚输出的电平相同 信号发射通过发光二极 管传播出去 接收由 LT0038 芯片实现 4 2 1 信号选择信号选择 遥控信号有射频和红外线之分 两种信号各有特色 射频信号频率范围在 300KHz 30GHz 之间 传播距离较远 方向任意 又不受墙壁阻碍主要用于 远距离控制 红外线频率范围在 1012Hz 51014Hz 之间 传播距离较近 沿 直线传播 且无法穿透墙壁 这样便不影响周边环境 如不干扰其它电器设备 另外红外线遥控电路调试简单 一般只要按给定电路连接 不需任何调试即可 投入工作 再有其编解码容易 可进行多路遥控 因此 红外遥控在室内近距 离 小于 10 米 家用电器遥控中得到了广泛的应用 2 本设计也采用红外线作 为遥控信号传播 4 2 2 遥控电路主要芯片介绍遥控电路主要芯片介绍 1 2262 2272 芯片介绍 1 PT2262 2272 芯片是台湾普城公司生产的一种 CMOS 工艺制造的低功耗低 价位通用编解码电路 是目前在无线通讯电路中作地址编码识别最常用的芯片 之一 PT2262 2272 一对带地址 数据编码功能的无线遥控发射 接收芯片 且 属于 CMOS 工艺制造 低功耗 外部元器件少 RC 振荡电阻 工作电压范围 宽 2 6 15V 数据最多可达 6 位 地址码最多可达 531441 种 设定的地址 码和数据从 17 脚串行输出 可用于无线遥控发射电路 红外遥控发射电路 在 具体应用中 外接振荡电阻可根据需要进行适当的调节 阻值越大 振荡频率 越低 编码宽度越大 发送码一帧的时间越长 其中发射芯片 PT2262 将载波 振荡器 编码器和发射单元集成于一身 使发射电路变得非常简洁 表 1 PT2262 管脚功能 名称管脚说 明 A0 A111 8 10 13地址管脚 用于进行地址编码 可置为 0 1 f 悬空 D0 D57 8 10 13数据输入端 有一个为 1 即有编码发出 内部下拉 Vcc18电源正端 Vss9电源负端 TE14编码启动端 用于多数据的编码发射 低电平有效 接收电路采用 PT2272芯片 有锁存和非锁存两种 锁存型用 L 表示 数 据只要成功接收就能保持对应的电平状态 直到遥控数据发生变化才改变 非 锁存型用 M 表示 数据脚与发射端瞬时对应 可以用于类似点动的控制 本电 路采用带锁存功能的 表 2 PT2272 管脚功能 名称管脚说 明 A0 A111 8 10 13 地址管脚 用于进行地址编码 可置为 0 1 f 悬空 必 须与 2262 一致 否则不解码 D0 D57 8 10 13 地址或数据管脚 当做为数据管脚时 只有在地址码与 2262 一致 数据管脚才能输出与 2262 数据端对应的高电 平 否则输出为低电平 锁存型只有在接收到下一数据才 能转换 Vcc18电源正端 Vss9电源负端 DIN14数据信号输入端 来自接收模块输出端 OSC116振荡电阻输入端 与 OSC2 所接电阻决定振荡频率 OSC215振荡电阻振荡器输出端 VT17 解码有效确认 输出端 常低 解码有效变成高电平 瞬态 3 LT0038 芯片介绍 LT0038 是塑封一体化红外线接收器 由电源正 VDD 电源 GND 和 数据输出 VO 或 OUT 三管脚组成 它是一种集红外线接收 放大 整形于 一体的集成电路接收频率为 38KHz 不需要任何外接元件 就能完成从红外线 接收到输出与 TTL 电平信号兼容的所有工作 没有红外遥控信号时为高电平 收到红外信号时为低电平 而体积和普通的塑封三极管大小一样 它适合于各 种红外线遥控和红外线数据传输 4 2 3 遥控电路遥控电路 OSC116振荡电阻输入端 与 OSC2 所接电阻决定振荡频率 OSC215振荡电阻振荡器输出端 Dout17编码输出端 正常时为低电平 PT2262 的 14 15 端接振荡电阻 17 管脚是编码输出端地址位悬空 6 个 功能开关接 6 个数据位 同时经二极管接到 18 管脚 正常情况下 18 管脚不 接通电源 其 17 脚为低电平 所以 38KHz 的高频发射电路不工作 只有当有 键按下时 PT2262 才得电工作 数据变化 受编码信号调制在 38KHz 上 经 17 管脚输出 通过控制达林顿管的导通与否改变发光二极管的亮灭将编码信号 以红外线形式发送出去 图 3 发射电路 由于红外线接头芯片 LT0038 的接收频率为 38KHz 则由发射电路控制芯 片频率 f 2 1000 16 Rosc k kHz 得 Rosc 2 1000 16 f 2 1000 16 38KHz 842 k 结合表 3 知 芯片 PT2262 与 PT2272 的振荡电阻分别取 1 2M 和 200K 表 3 振荡电阻匹配 编码发射芯片振荡的电阻配套的解码接收芯片振荡电阻 PT2262SC2260 R4PT2272 SC2272 1 2M200K 5V C 181 5 K 1 1 2 3 4 5 6 7 8 9 18 17 16 15 14 13 12 11 10 PT2262 K 2 K 3 K 4 K 5 1 2M 47 47 F 2 7K 5 IN 41 48 5 K 6 1 5M5 1M270K 2 2M390K 3 3M12M680K 4 7M20M820K 本遥控单元利用红外线接收头 LT0038 接收 38KHz 信号 然后送给遥控接 收控制芯片 PT2272 的 14 管脚 14 管脚得到接收信号时 地址码经过两次比较 核对后 VT 脚才输出高电平 于是便开始启动解码 接收的信号经 PT2272 硬 解码输出与发射端对应管脚电平的变化信息 将信号输给单片机 接收电路与 发送电路地址对应都为悬空设置 15 和 16 管脚接的振荡电阻 其阻值与 PT2262 的振荡电阻相匹配 图 4 接收电路 遥控模块工作过程如下 当 PT2262 2272 芯片的地址一致 PT2262 的六 个数据位接六个功能按钮 当有按键按下时 发送模块工作 以红外线形式传 送出去 匹配的红外线接收头接收信号后再传递给 PT2272 PT2272 经解码将 PT2262 的按键信息准确的反应在自己的对应管脚上 由于管脚与单片机 P1 口 相连接 则按键信息便被单片机读取 与预设按键功能比较后 译码出相应的 控制指令进行灯的各种控制 这便完成了遥控控制 PT2262 六个按钮的预设功 能依次为 灯的开和关 灯的柔和度调节 亮度调节 场景设置 灯组配置和定 时关功能 4 2 4 遥控编码遥控编码 遥控信号的一组字码由 12 位 AD 码有地址码和数据码组成 每组字码之 间有同步码隔开 PT2262 发射芯片地址编码输入有 1 0 和 开路 三种状态 1 2 3 4 5 6 7 8 910 11 12 13 14 15 16 17 18 pt2272 10K 200K S8050 LT3008 VCC 数据输入有 1 和 0 两种状态 地址码和数据码都用宽度不同的脉冲来表示 两个窄脉冲表示 0 两个宽脉冲表示 1 一个窄脉冲和一个宽脉冲表示 F 也就是地址码的 悬空 格式如图 4 所示 图中 a 2 时钟振荡周期 低电平用 4a 表示 高电平是低电平的三倍 即 12a 当有键按下时 便按这样的脉宽编码调制于 38KHz 频率上 再通过控制 发光二极管的变化以红外线的形式发送出去 PT2262 每次至少发送 4 次编码 首先我们可以通过检测 11ms 宽度的同步码头 有码头才开始进行编码解码 无码头则继续等待 当收到码头时 还要检测是否已经收到过码头 若无 则 丢弃第一次编码的信号 以防止误码 PT2262 和 PT2272 是一对编码与译码系 统 只要地址预设一致 完成编码的接收 PT2272 就能实现对 PT2262 的硬解 码 得到与 PT2262 管脚对应的管脚信息 这便实现了遥控的编码和解码 图 5 编码格式 4 3 控制电路控制电路 4 3 1 单片机前向通道单片机前向通道 单片机前向通道有晶振电路 复位电路 PT2272 的输入电路组成 实现单 片机正常工作 以及对遥控信号的读取 3 1 时钟电路 89C51 芯片内部有一个反增益反相放大器 用于构成振打器 反相放大器 的输入端为 XTHL1 输出端为 XTAL2 两端跨接石英晶体及两个电容 就可 以构成稳定的自激振荡器 电容器阻值在 30PF 左右 可稳定频率 对频率有微 调作用 此电路采用 12MHz 振荡频率 于是采用 12MHz 晶闸管值稳压 两个 30PF 电容微调 32a 2 SO C 位位 0 a 位位 1 位位 f a 2位位位位位位位 1 8位位 4a位位1位位 32a 4位位位 128a 2 复位电路 复位电路是单片机得电工作的前提 单片机通电时 其复位端至少保持两 个周期的低电平 单片机就启动初始化 程序开始运行 现采用 850 电阻与 10 F 串联构成复位电路 3 PT2272 接口电路 PT2272 与 PT2262 按钮标号 K1 6 对应的数据位依次连接到单片机 P1 0 1 5 管脚 这样发射端按钮信息将在单片机相应的管脚上反映出来 单片机采用外部中断触发 于是将 PT2272 的六位数据位同时经过双四或 非门 CD4002 连接到 P3 2 外部中断零端口 作为 P1 端口扫描的触发信号 当有按钮按下时 遥控接收电路接收到编码信号 并将译码信号在 PT2272 数据位上表示 它们经过 CD4002 或非门 就会产生电平变化 引起外部中断 零中断 单片机执行中断程序对 P1 口扫描读数 这便读取了遥控控制信号 为 之后向通道控制作准备 图 6 单片机前向通道电路图 4 3 2 柔和度调节柔和度调节 P1 0 1 P1 1 2 P1 2 3 P1 3 4 P1 4 5 P1 5 6 P1 6 7 P1 7 8 RST VPD 9 P3 0 RxD 10 P3 1 TxD 11 P3 2 INT0 12 P3 3 INT1 13 P3 4 T0 14 P3 5 T1 15 P3 6 WR 16 P3 7 RD 17 XTAL2 18 XTAL1 19 GND 20 P2 0 21 P2 1 22 P2 2 23 P2 3 24 P2 4 25 P2 5 26 P2 6 27 P2 7 28 PSEN 29 ALE PROG 30 EA Vpp 31 P0 7 32 P0 6 33 P0 5 34 P0 4 35 P0 3 36 P0 2 37 P0 1 38 P0 0 39 VCC 40 AT89C51 VCC 12MHz 1 2 3 4 5 6 7 8 910 11 12 13 14 15 16 17 18 pt2272 0 85K 10K 200K S8050 1 3 2 4 5 6 78 9 10 11 12 13 14 CD4002 30PF30PF 10 F VCC LT3008 P1 0 1 P1 1 2 P1 2 3 P1 3 4 P1 4 5 P1 5 6 P1 6 7 P1 7 8 RST VPD 9 P3 0 RxD 10 P3 1 TxD 11 P3 2 INT0 12 P3 3 INT1 13 P3 4 T0 14 P3 5 T1 15 P3 6 WR 16 P3 7 RD 17 XTAL2 18 XTAL1 19 GND 20 P2 0 21 P2 1 22 P2 2 23 P2 3 24 P2 4 25 P2 5 26 P2 6 27 P2 7 28 PSEN 29 ALE PROG 30 EA Vpp 31 P0 7 32 P0 6 33 P0 5 34 P0 4 35 P0 3 36 P0 2 37 P0 1 38 P0 0 39 VCC 40 AT89C51 D7 7 D1 1 Q1 16 D2 2 Q2 15 D3 3 Q3 14 GND 8 Q4 13 D4 4 Q5 12 D5 5 Q6 11 D6 6 Q7 10 VCC 9 UIN2003 100 12V 150 J2 J2 IN4007 VCC 图7 柔和度电路 彩色发光二极管具有暖色 可进行柔和度调节 本电路串联一组黄色 LED 灯进行柔和度的调节 一般普通彩色 LED 的电压约为 1 8V 2V 电流约 5 20mA 由 N 12V 2V 6 则可以串联 5 个黄色发光二极管进行柔和度的调节 则 串联电阻阻值 R 12V 2V 5 20mA 100 4 如果要需要达到更好的柔和度 效果 只需在此电路基础上并联多组彩色发光二极管 就可达到更好的效果 也可以在此 12V 直流电压作用下混联连接 此柔和度的调节由K2遥控控制 由单片机P2 0管脚进行输出控制 4 3 3 灯其他功能电路灯其他功能电路 图8 灯模块电路 如图所示 灯模块的控制是受固态继电器MOC3021实现的 其中UIN2003是 其驱动芯片 四二与门是调光用的 它将P0端口输出的灯组信号分别与P2 7管 脚的调光信号相与 实现对灯组的综合控制 从而实现亮度调节 灯形设置 灯组配置功能 而其定时关功能是过普通继电器实现的 P1 0 1 P1 1 2 P1 2 3 P1 3 4 P1 4 5 P1 5 6 P1 6 7 P1 7 8 RST VPD 9 P3 0 RxD 10 P3 1 TxD 11 P3 2 INT0 12 P3 3 INT1 13 P3 4 T0 14 P3 5 T1 15 P3 6 WR 16 P3 7 RD 17 XTAL2 18 XTAL1 19 GND 20 P2 0 21 P2 1 22 P2 2 23 P2 3 24 P2 4 25 P2 5 26 P2 6 27 P2 7 28 PSEN 29 ALE PROG 30 EA Vpp 31 P0 7 32 P0 6 33 P0 5 34 P0 4 35 P0 3 36 P0 2 37 P0 1 38 P0 0 39 VCC 40 AT89C51 D7 7 D1 1 Q1 16 D2 2 Q2 15 D3 3 Q3 14 GND 8 Q4 13 D4 4 Q5 12 D5 5 Q6 11 D6 6 Q7 10 VCC 9 UIN2003 A DENG 1 2 3 4 5 6 VSS8 9 10 11 12 13 VCC CD4081 MOC3021 10K 150 47 F AC220V A DENG MOC3021 10K 47 F A DENG MOC3021 10K 47 F A DENG MOC3021 10K 47 F J1 J1 150 150 150 150 VCC VCC VCC FUSE1 IN4007 灯的各项功能都是由遥控发射部分的按钮控制 当按键按下时 单片机收 到后执行相应指令 把控制信号发给执行机构固态继电器或普通继电器 普通 继电器得电吸和 与之相应的那一支路灯便亮了 四个支路的灯可以任意组合16种 随机选择9种常用的灯组由遥控部分K4 控制 场景设置由灯组和亮点两参数共同决定 设置4种场景 由遥控开关K5控 制 灯的开和关由遥控开关K1决定 由电磁继电器J5执行 K1按一次开 再按 一次关 如此循环控制 定时开关是由电磁继电器J2执行 但受遥控开关K6控制 共设8个定时级别 每个级别相差三个小时 4 3 4 显示电路显示电路 此显示电路由数码管LED和74LS164组成 74LS164是串行输入并行输出芯 片 单片机采用串行端口传输数据 单片机对74LS164进行控制 其RXD端传 播数据 TXD端口作为时钟控制 P3 6控制使能端 74LS164向数码管LED传送 并行数据使其进行显示 5 当有按键信息时 单片机判断其功能作用 若是灯组配置 亮度调节 场景 设置 定时关信息时 单片机P3 6端口先置零对74LS164输出端清零 同时它们 的级数将加一后通过单片机RXD串行传送给74LS164 74LS164 再把并行数据传 递给数码管显示 数据传送完后 再对P3 6管脚置1 图9 显示电路 5 系统软件设计系统软件设计 本设计是硬件电路设计和软件编程相结合 才能完成系统所要达到的目的 此软件编程包含主程序 外部中断0中断子程序 定时器0中断子程序 三大部 a bf c g d e DPY 1 2 3 4 5 6 7 a b c d e f g 8 dp dp 5 GND 1 2 3 4 5 6 78 9 10 11 12 13 14 74LS164 P3 1 P3 0 分 主程序由程序的初始化 中断的选择程序和灯模块各项控制参数的输出程 序以及各种显示参数的输出程序构成 主要实现中断的开启 对灯组模块的直 接输出控制以及显示参数的显示控制 外部中断0中断子程序包含P1端口扫描部分 判断转移部分 开与关参数变 化和存储程序 灯组配置参数变化和存储程序 PWM调光参数变化和存储程序 柔和度调节参数变化和存储程序 定时关灯组参数变化和存储程序 输出显示 参数程序以及延迟程序 实现灯模块各项参数的变动 存取 显示参数的改变 存取 PWM调光脉冲的输出 调光级数的变化 存储 定时器0中断程序主要是定时时钟功能 完成时 分 秒的变化与定时关级 数作比较 相等时便关灯 5 1 程序流程图程序流程图 图9 主程序流程图 定时器 T0 中断 秒单元加 1 60 次到否 分单元加 1 60 次到否 24 次到否 与定 时关 参数 等否 Y Y 定时关机 Y Y N N N 秒单元清零 分单元清零 时单元加 1 时单元清零 返回 N 开始 系统初始化 开中断 等待中断 图10 定时中断流程图 图11 INT0中断流程图 5 2 主要程序分析主要程序分析 5 2 1 INT0外部中断控制外部中断控制 该中断采用外部中断0下降沿触发方式控制 初始化后单片机处于等待中断 延迟去抖动 读管脚 INT0 中断 P0 0 1 P0 1 1 P0 2 1 P0 3 1 P0 4 1 P0 5 1 灯组配置 灯的开和关 灯的柔和度调 节 显示 亮度调节 灯形设置 定时关功能 返回 Y Y Y Y Y Y N Y N N N N N N 状态 当有键按下时 按键信号通过或非门控制便进行下降沿触发中断 中断 发生后有可能是干扰信号 要先判断是否是干扰信号再读出具体的引脚信号 IN MOV P0 0FFH 读引脚前先初始化 MOV A P1 LCALL D 10MS 去抖动 MOV A P1 ANL A 0FH JZ RETURN 是抖动中断结束返回 JB ACC 0 KAI 判断具体的控制功能 JB ACC 1 JING JB ACC 2 DENG JB ACC 3 LIANG RETURN RETI 中断返回 5 2 2 显示控制显示控制 当程序进行照明控制 具体有场景设置 灯组配置设置 灯组亮度调节 XIAN MOV A 25H 判断三种控制中哪种 JB ACC 0 JINGK JB ACC 1 LDENGK JB ACC 2 LANGK LCALL RETURN JINGK MOV A 28H MOV DPTR TAB1 MOVC A A DPTR 读出场景的控制参数 MOV B A 保存参数 ANL A 0FH 读场景中灯的配置参数 MOV 24H A 存场景中取灯的配置参数 MOV A B 读场景中灯的调光参数 SWAP A ANL A 0FH MOV 23H A存场景中灯的调光参数 LCALL CHU 转向输出控制 DENG MOV A 27H MOV DPTR TAB2 MOVC A A DPTR 灯组合参数读取 MOV 24H A 灯组合参数存取 LCALL CHU 转向输出控制 LIANG MOV A 26H LCALL CHU CHU MOV R2 23H 亮度参数读取 LOOP MOV P0 24H 输出灯组参数 SETB P0 4 开继电器开关 从而控制灯的明灭 LCALL D 10MS 亮灯延迟 DJNZ R2 LOOP 亮灯时间判断 CLR P0 4 灭灯控制 LCALL D 10MS灭灯延迟 LCALL LOOP 亮度调节循环 LCALL RETURN DL10MS MOV R6 0C8H 循环200次 200 50uS 10ms DL1 MOV R7 19H 25 2个机器周期 DL2 DJNZ R7 DL2 DJNZ R6 DL1 RET 7 结束语结束语 随着电子工业的飞速发展 电子技术的应用越来越普及 自动控制技术的 发展在改变人们技术视野的同时 也在改变着我们的生活本身和我们的思路 智能控制技术已经并且必将继续深入人类的每一个领域 并将我们带人更新的 生活空间 本文提出并完成设计调试的智能化节能解决方案 作为一种应用电 子类的智能化方案 期望为高校 会议室 影院 茶楼等各个公共场所照明设 备的智能化管理和能源节约提供方便或帮助 该智能功能照明控制设计主要就线性电源 软件编程对灯的场景设置 灯 组设置和两种调光方式进行控制设计 由于笔者知识水平有限 再者时间比较 仓促 所作研究不够深刻 所以难免有不当之处 还望谅解 致谢致谢 时光如梭 转眼之间四年的学习生活在这次毕业设计后将画上圆满的句号 在这四年中 河南科技学院的各位领导 老师和同学对我的学习给予了很大的 支持和帮助 我在这里不仅体会到了学习的乐趣 而且也感受到了集体给我的 关怀 首先感谢我的指导老师 指导老师在本次设计中给予了殷切指导 在 写论文的过程中 老师给我做了全程的分析与引导 指导老师知识渊博 治学 严谨 在本次设计中我不仅受到指导老师的学风 师德的熏陶 而且他的学识 和风范 关怀和教诲 将成为我永远的精神动力 并相信这在我的人生中将会 受益匪浅 同时也使自己的理论学习和实际联系得更加紧密 也更加端正了自 己的工作作风和学习态度 以及工作中的持之以恒的精神 另外 在我设计期间 同组同学也给了我很多的帮助 在此我也向他们表 达我真诚的谢意 最后 对所有在我学习生活中给予帮助和关心的人表示衷心的感谢 参考文献参考文献 1 彭为 黄科 雷道忠 单片机嵌入型系统实例精讲 M 北京 工业出版社 2006 5 2 肖景和 赵健 红外线热释电与超声波遥控电路 M 北京 人民邮电出版社 2003 1 3 李朝青 单片机原理及接口技术 M 北京 北京航空航天大学出版社 2006 5 4 康华光 电子技术基础 数字部分 M 北京 高等教育出版社 2006 1 5 陈有卿 实用灯光控制电路 300 例 M 北京 中国电力出版社 2005 2 6 陈永甫 实用无线电遥控电路 M 北京 人民邮电出版社 2007 7 7 李光飞 新编电子电路大全 M 北京 中国计量出版社 2001 1 8 宋春荣等 通用集成电路速查手册 M 山东 山东科学技术出版社 2003 1 9 丁化成等 AVR 单片机应用设计 M 北京 北京航空航天大学出版社 2006 4 10 李光飞等 单片机课程设计实例指导 M 北京 北京航空航天大学出版社 2004 1 11 张勇 PROTEL 99SE 电路设计技术入门与应用 M 北京 电子工业出版社 2007 12 刘修文 新编电子控制电路 300 例 M 北京 机械工业出版社 2006 4 13 彭介华 电子技术课程设计指导 M 北京 高等教育出版社 2004 2 14 徐大诚 邹丽新等 微型计算机控制技术及应用 M 北京 高等教育出版社 2003 5 15 房小翠 单片微型计算与机电接口技术 M 北京 国防工业出版社 2003 5 16 陈有卿 实用灯光控制电路 300 例 M 北京 中国电力出版社 2006 4 附录附录 1 主电路主电路 P1 0 1 P1 1 2 P1 2 3 P1 3 4 P1 4 5 P1 5 6 P1 6 7 P1 7 8 RST VPD 9 P3 0 RxD 10 P3 1 TxD 11 P3 2 INT0 12 P3 3 INT1 13 P3 4 T0 14 P3 5 T1 15 P3 6 WR 16 P3 7 RD 17 XTAL2 18 XTAL1 19 GND 20 P2 0 21 P2 1 22 P2 2 23 P2 3 24 P2 4 25 P2 5 26 P2 6 27 P2 7 28 PSEN 29 ALE PROG 30 EA Vpp 31 P0 7 32 P0 6 33 P0 5 34 P0 4 35 P0 3 36 P0 2 37 P0 1 38 P0 0 39 VCC 40 AT89C51 D7 7 D1 1 Q1 16 D2 2 Q2 15 D3 3 Q3 14 GND 8 Q4 13 D4 4 Q5 12 D5 5 Q6 11 D6 6 Q7 10 VCC 9 UIN2003 A DENG 1 2 3 4 5 6 VSS8 9 10 11 12 13 VCC CD4081 MOC3021 10K 100 150 47 F 6V AC220V A DENG MOC3021 10K 47 F A DENG MOC3021 10K 47 F A DENG MOC3021 10K 47 F J1 J1 150 150 150 150 VCC VCC 12V 150 J2 J2 VCC 12MHz 1 2 3 4 5 6 7 8 910 11 12 13 14 15 16 17 18 pt2272 0 85K 10K 200K S8050 1 3 2 4 5 6 78 9 10 11 12 13 14 CD4002 30PF30PF 10 F VCC LT3008 a bf c g d e DPY 1 2 3 4 5 6 7 a b c d e f g 8 dp dp 5 GND 1 3 2 4 5 6 78 9 10 11 12 13 14 74LS164 IN4007IN4007IN4007 Vin 1 GND 2 Vout 37805 FUSE1 1000 F47 F0 1 F1000 F0 1 F0 1 F IN4007 IN4007 15V 12V位 位VCC 5V输出 IN4007 5V C 181 5 K 1 1 2 3 4 5 6 7 8 9 18 17 16 15 14 13 12 11 10 PT2262 K 2 K 3 K 4 K 5 1 2M 47 47 F 2 7K 5 IN 41 48 5 K 6 附录附录2 部分程序部分程序 ORG 0000H AJMP MAIN ORG 0003H AJMP IN ORG 0030H MAIN MOV A 00H MOV 29H A MOV 28H A MOV 27H A MOV 26H A SETB IT0 SETB EX0 SETB EA WAIT AJMP IN MOV P0 0FFH MOV A P1 LCALL D 10MS MOV A P1 ANL A 0FH JZ RETURN JB ACC 0 KAI JB ACC 1 JING JB ACC 2 DENG JB ACC 3 LIANG RETURN RETI KAI MOV R2 29H DJNZ R2 GUAN MOV 29H R2 SETB P0 4 LCALL XIAN GUAN MOV 29H 2H CLR P0 4 LCALL RETURN JING MOV 25H 01H MOV R2 28H INC R2 MOV 27H R2 CJNZ R2 4H 6 LCALL XIAN MOV 28H 00H LCALL XIAN DENG MOV 25H 02H MOV R2 27H INC R2 MOV 27H R2 CJNZ R2 16H 6 LCALL XIAN MOV 27H 0H LCALL XIAN LIANG MOV 25H 04H MOV R2 27H INC R2 MOV 26H R2 CJNZ R2 4H 6 LCALL XIAN MOV 26H 0H LCALL XIAN XIAN MOV A 25H JB ACC 0 JINGK JB ACC 1 LDENGK JB ACC 2 LANGK LCALL RETURN JINGK MOV A 28H MOV DPTR TAB1 MOVC A A DPTR MOV B A ANL A 0FH MOV 24H A MOV A B SWAP A ANL A 0FH MOV 23H A LCALL CHU DENG MOV A 27H MOV DPTR TAB2 MOVC A A DPTR MOV 24H A LCALL CHU LIANG MOV A 26H LCALL CHU CHU MOV R2 23H LOOP MOV P0 24H SETB P0 4 LCALL D 10MS DJNZ R2 LOOP CLR P0 4 LCALL D 10MS LCALL LOOP DL10MS MOV R6 0C8H 循环200次 200 50uS 10ms DL1 MOV R7 19H 25 2个机器 周期 DL2 DJNZ R7 DL2 DJNZ R6 DL1 RET TAB1 41H 33H 27H 1FH TAB2 00H 01H 02H 03H 04H 05H 06H 07H 08H 09H 0AH 0BH 0CH 0DH 0 EH 0FH END 袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃虿羆艿薃袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿肈羆莁螈螇袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃虿羆艿薃袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿肈羆莁螈螇 芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃 薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿