一种无线遥控调光灯控制电路设计

1、2012 届本科毕业设计4 种无线遥控调光灯控制电路的设计姓名：_陈建厂系另比物理与电气信息学院专业：电子信息工程学号： _ 080312015指导教师：_郑世旺_2012 年 1 月 3 日商丘师范学院学士学位毕业设计I目录摘要.IIAbstract.II0 引言.11系统的结构及功能介绍 .11.1 系统设计要求与思路 .11.2 系统创新.11.3 系统结构介绍 .11.4 系统的工作原理.21.4.1红外线遥控原理 .21.4.2灯光控制器 .21.4.3 液晶显示.21.5 系统设计方案论证 .21.5.1从机设计方案 .21.5.2主机设计方案.31.5.3 液晶显示设计方案 .3

2、1.6 系统设计方案选定 .31.6.1从机方案选定.31.6.2主机方案选定 .31.6.3液晶显示方案选定 .32. 系统硬件电路设计 . 32.1从机红外遥控单元的电路设计 .32.2 主机控制单元电路设计 .43. 系统软件设计.53.1 从机遥控功能软件流程图 . 53.2 主机控制功能软件流程图 .64. 设计总结.7附录：.8附录 1 电路图纸. 8商丘师范学院学士学位毕业设计II附录 2 主要程序清单.9致谢.15商丘师范学院学士学位毕业设计3一种无线遥控调光灯控制电路的设计本文主要介绍了遥控调光灯的基本原理和硬件电路设计，由主机和遥控从机两部分组成。本系 统基于红外线无线遥感

3、技术，以高亮度 LED 灯为光源，以 TC9012 芯片为从机的核心器件实现红外线远程控制，以 AT89S52 单片机作为主机的核心器件主要负责调光，采用PWM 节能法来实现对 LED 灯启停、亮度等多种工作状态进行快速而准确地控制，同时主机带有液晶显示和独立按键，能够实时 反应灯的状态和在从机失效时能够独立工作。电路结构简单、成本低、操作方便、遥控距离在8m 左关键词红外线遥控，节能环保，LED 灯，PWM 节能法A wireless remote dimmer con trol circuit desig nAbstractThis article mainly introduced th

4、e remote dimmer basic principle and hardware circuit design, by host and remote con troltwo parts from the mach ine. This system based on in frared wireless remote sensing technique, with high brightness LEDlights for the light source, with TC9012 chips for the core comp onents from mach ine to real

5、ize remote con trol, i nfraredAT89S52 SCM as host of the core device is mainly responsible for the dimmer, adopt PWM energy saving method toachieve LED lamp start-stop, brightness and so on many kinds of working condition for rapid and accurate control, andwith an LCD display and in depe ndent host

6、butt ons, can real-time resp onse from the state and the lamp of failure.Independent work machine Circuit is simple in structure, low cost, convenient operation, remote dista nee in about 8m.Keywordsin frared wireless remote con trol, en ergy con servati on and en viro nmen tal protecti on, LED lamp

7、, PWM en ergy saving method商丘师范学院学士学位毕业设计10 引言随着社会的不断发展，智能设备的不断出现，遥控器的运用越来越广泛。无线遥控器由于控制 距离远，抗干扰性强，已越来越多的出现在生活的各个方面。本文介绍了一种的无线遥控调光灯， 采用 APWM 节能法来实现对 LED 灯启停、亮度等多种工作状态进行快速而准确地控制，同时主机带 有液晶显示和独立按键，能够实时反应灯的状态和在从机失效时能够独立工作，由于其体积小、价格低廉因此可非常方便的移植，实现远距离控制。1系统的结构及功能介绍1.1 系统设计要求与思路 设计要求1、以高亮度 LED 为光源，以单片机为主控芯片

8、；2、系统分为主机和遥控从机，主机负责调光，从机负责远程控制，采用红外遥控的方法；3、 遥控从机上要有四个按键，按键1,是开关，按一下灯开，再按灯关；按键2，是低亮度；按键3, 是中亮度，按键 4，是高亮度。4、主机也有调光功能，通过旋转亮度旋钮可以任意调节光的亮度。 设计思路红外遥控系统分为主机和遥控机，遥控机就是发射部分，用来发射对主机灯光的控制信号。主机相 当于接收部分，用来接收主机对从机的控制信号。应用编/解码专用集成电路芯片或由单片机搭建成德电路来进行控制操作，如图1 所示。发射部分包括键盘矩阵、编码调制、LED 红外发送器；接收部分包括光、电转换放大器、解调、解码电路等。图 1 系

9、统框图1.2 系统创新1、主机带有液晶显示模块，能够实时反应灯的状态。2、主机带有独立按键，能够在从机失效时独立完成工作。1.3 系统结构介绍遥控调光灯的设计，主要分成两个部分：从机和主机。从机以TC9012 芯片为控制核心，通过按键控制红外遥控的方法来远程控制LED 灯的开关和亮度级别；主机以 AT89S52 单片机为核心，当接收到从机的命令后，处理数据而用不同指令来控制高亮度LED 灯（下文统一称为 LED 灯）的不同亮度级别，同时液晶会显示灯的状态。主机也有调光功能，通过旋转亮度旋钮可以任意调节光的 亮度，通过主机上的按键也可以控制LED 灯的开关和亮度级别，还控制其他的装置实现不同的功

10、能。系统结构框图如图 2 所示。商丘师范学院学士学位毕业设计2图 2 系统结构框图1.4 系统的工作原理1.4.1红外线遥控原理红外线遥控通常是将受控信号（二进制脉冲码）调制在38kHz 的载波上，经缓冲放大后送至红外发光二极管，转化为红外信号发射出去的。红外接收管是一种特殊材料的PN 结。在实际应用中要给红外接收二极管加反向偏压，它才能正常工作，亦即红外接收二极管在电路中应用时是反向运用， 这样才能获得较高的灵敏度（红外解码）。当接收到从机的指令后，采用不同占空比的PWM 来控制LED 灯。1.4.2 灯光控制器1、旋钮控制 LED 灯亮度 通过主机上的 LED 亮度控制旋钮控制 LED 灯

11、的亮度。当旋钮转动时，其电阻值改变，从而引起旋钮 两端的电压值发生改变，由于滑动变阻器并联在 LED 两端，所以 LED 两端的电压也会随之变化，从而实现到控制 LED 灯亮度的效果。2、按键控制 LED 灯亮度 通过主机上的按键也能控制 LED 灯。按下不同的按键，单片机根据采集到的不同数据而输出不同的PWM 从而控制 LED 灯的亮度。1.4.3 液晶显示当灯的亮度改变时，单片机会给液晶发送当前灯的状态信息，从而可以使液晶实时反映灯的状态。1.5 系统设计方案论证1.5.1 从机设计方案方案一: 蓝牙通信：蓝牙主要用于短距离传输，芯片价格一直偏高。万案二:用单片机直接进行红外编码发射，都采

12、用软件编程实现，但编程相对复杂。TC9012 芯片为专用红外线编码发射芯片，可以有 32 用专用芯片进行红外线的发射个不同的编 码，芯片内部已有固定的编码，外部元件只要一个 455KHZ 的晶振和两片瓷片电容，上电后即可工作,商丘师范学院学士学位毕业设计3价格便宜，别广泛的应用于电视机，DVD 空调的遥控器中，性能十分稳定。1.5.2 主机设计方案ATMEGA16L 单片机。采用单片机进行红外线解码，直接在单片机内部进行数据处理，产生不同 的 PW 附LED 灯进行控制。ATMEGA16 自带 A/D 转换功能，可以直接采集亮度调节旋钮两端的电压, 处理成不同的数据，然后对LED 灯进行 PW

13、M 方式控制亮度，单芯片价格相对较高。万案一:丰富且系统稳定，芯片价格十分昂贵。方案三:+。SN2501 为专用红外线解码芯片，专用芯片有固定的解码方式，外部元件只要一个 4M 晶振和两片瓷片电容，上电后即可工作。将解码数据输送到AT89S52 单片机中进行处理，然后对 LED 灯进行 PWM 万式控制亮度。主机上的亮度调节旋钮调节 LED 两端电压， 实现控制 LED 亮度的目的。方案四：AT89S52 单片机+软件解码。将接收到的红外信号用软件进行解码，解码后数据输送到AT89S52单片机中进行处理，然后对LED 灯进行 PWM 方式控制亮度。主机上的亮度调节旋钮调节LED 两端电压，实现

14、控制 LED 亮度的目的。1.5.3 液晶显示设计方案 方案一：用 12684 液晶，显示图案多，但价格相对较高。方案二：用 1602 液晶，图案虽不多，但价格相对便宜。1.6 系统设计方案选定权衡各方案的利弊并结合本次大赛主题“环保、节能、成本控制”综合考虑后，方案确定如下：1.6.1 从机方案选定系统采用方案三，用 TC9012 芯片直接进行红外编码发射。芯片购买比较容易。红外线发射载波 相对稳定。1.6.2 主机方案选定系统采用方案四，AT89S52 单片机，直接用外部中断端口连接红外线接收头，通过软件解码， 解码相对简单。1.6.3 液晶显示方案选定系统采用 1602 液晶，显示图案可

15、以满足要求，还价格便宜，降低成本。2.系统硬件电路设计2.1 从机红外遥控单元的电路设计从机主要的功能是实现红外线远程控制LED 灯的开关及亮度级别。从机的硬件电路结构简单，功能的实现靠 TC9012 芯片的固定编码用红外发射管发射实现。硬件电路主要由TC9012 芯片、按键和红外发射管组成，其原理图如图3 所示。以LPC21A/D 转换功能，带大容量的32KRAM和 512KFLASH内部资源AT89S52 单片机+专用红外解码芯片商丘师范学院学士学位毕业设计4歹LED图 3 从机电路原理框图从机通过按键给 TC9012 芯片命令，芯片接收到不同的按键指令，从而使芯片通过红外线发送不同的指令

16、编码。按键主要设有：LED 灯的开/关、低亮度控制、中亮度控制、高亮度控制。2.2 主机控制单元电路设计主机主要是对 LED 灯的控制作用，通过产生不同的 PWM 脉宽信号传送给 LED 灯，LED 灯就会产生不 同的亮度变化。主机硬件电路的设计简易而又可以完成特定的功能，其原理框图如图4 所示。电路原理图如附录 A 图所示。商丘师范学院学士学位毕业设计5图 4 主机电路原理框图主机上可分为几个部分：1、 主机通过红外接收头接收从机的红外线编码调制脉冲，AT89S52 单片机直接与红外接收头相连接， 通过内部软件将红外线调制脉冲进行解码，得到不同的指令数据，从而执行不同的操作；2、主机上还有功

17、能按键与单片机相连，可以通过按键直接控制主机进行操作；3、通过液晶显示可以实时反映出灯的状态。4、主机还可以通过调节 LED 亮度控制旋钮，来直接改变灯的亮度。3系统软件设计3.1 从机遥控功能软件流程图在从机遥控工作过程中，当检测到有按键按下时，TC9012 芯片判断是哪个按键按下的，从而发送不同的编码。TC9012 芯片工作控制流程图如图5 所示。在流程图中的低级显示、中级显示和高级显示是从机传输给主机的红外线编码控制LED 灯的显示低、中和高亮度级别。商丘师范学院学士学位毕业设计6图 5 从机遥控功能流程图3.2 主机控制功能软件流程图主机采用 AT89S52 单片机，内部功能强大。红外

18、接收头接收到数据时，通过单片机外部中断端 口向单片机传送数据。主机上的红外接收和按键同时扫描，只要一有指令输入时，单片机就会做出 判断，执行相应的功能。其工作流程图如图6 所示。流程图中的，低级亮度、中级亮度、高级亮度分别是对 LED 灯执行低、中、高亮度级别显示，逐步显示为亮度旋钮的任意调光，显示低级显示、 中级显示、高级显示分别是液晶对灯的状态显示。商丘师范学院学士学位毕业设计7图 6 主机控制功能流程图4设计总结本系统主要以单片机 AT89S52 和 TC9012 芯片为主要控制芯片，采用红外发射头发射信号和红外接收 管接收信号，并运用 PWM 技术实现灯的亮度调节。在设计过程中力求硬件

19、电路简单，充分发挥软件 设计的优势一一编程灵活方便来满足系统的要求。商丘师范学院学士学位毕业设计8在作品的制作当中，遇到的主要困难是红外线的解码，遥控固定编码脉冲信号采用ppm 码，ppm 码通常包括三大部分，即引导码（起始码）、系统码（即识别码，用户码或设备码）、功能码（键位数据码）和功能码反码。解码的困难主要体现在了接收到所有码后，从中提取出有用的数据码进行处 理分析。因此，单片机解码程序较难编写。参考文献：1华成英、童诗白模拟电子线路基础M.北京：高等教育出版社，2006 年；2康华光.数字电子技术基础M.北京：高等教育出版社，2005 年；3严国萍、周龙占通信电子线路基础M.北京：科学

20、出版社，2006 年；4李广弟、朱月秀、王秀山单片机基础M.北京：北京航空航天大学出版社，2001 年;周兴华.51 单片机 C 语言高级程序设计M.北京：中国电力出版社，2008 年；田国良热红外遥感M.北京：电子工业出版社，2006 年。7王世一 数字信号处理M.北京理工大学出版社 1997 年；8陈佩青数字信号处理教程M 清华大学出版社 1998 年；9张肃文高频电子电路（上）M 高等教育出版社 1984 年；10 张肃文高频电子电路（下）M 高等教育出版社 1984 年；11 张友德单片微型机原理应用与实践（修订版）复旦大学出版社 1995 年附录：附录 1 电路图纸商丘师范学院学士学

21、位毕业设计9图 A 主机电路原理框图附录 2 主要程序清单#in clude#defi ne un it un sig ned int#defi ne uchar un sig ned charsbit led 仁 POP;sbit led2=P0A2;sbit pwm=P0A1；sbit k1=P0A3;sbit k2=P0A4;sbit k3=P0A5;sbit k4=P0A6;sbit lcdrs=P3A6;sbit Icde n=P3A7;sbit wr=P3A3;sbit rd=P3A5;sbit cs=P3A4;/sbit addate=P2;uchar code table=XI

22、AN SHI;uchar code table1=CLOSE LED;uchar code table2=ZHONG LIANG;uchar code table3=GAO LIANG;uchar code table4=DI LIANG;uchar startflag,bit nu m,irreceok ,num;uchar irtime,m, n,a,b;uchar irdata33;uchar ircode4;UGXDc:+SCrFC2+Hj：F艮:0知XTAL1XTM2肛外極收头OUTvCFDBZ ITO：2DK3DBSZ 仝 M DBZJ心 iRDB7 3SI3CGXDP1.0 (T

23、2)Pl. 3 T2HX)P12Pl.3?1.4?1.5 (X1OSDP14 MRO)Pl.? fSCXEAPPALETOOGPE4(AD5)FD$ (ADS) PC &(AD7)Pt-7P3.&_ P3 1gCTffaPJ.2(KTBP3.3(TID)P3J(TI)P15QVR)P3 6TOP3.?ESDBFCBTSCB1?EET7CIK2CBTTCKD，|-i0;x-)for(y=110;y0;y-);void timer Oin it(void);voidpan dua n( void);void write_data(uchar date) ;void write_co

24、m(uchar com);void anjia n( void);void mai n() led 仁 0;led2=0;yeji ngi nit();timer1i nit();timer0i nit(); int0in it();pwm=0;ET1=0;write_com(0 x01);for(num=0; num 8; nu m+) write_data(table nu m);delay(20);write_com(0 x80+0 x43); for(num=0; num 34)bit num=0; irdatabit nu m=irtime;irtime=0;bit nu m+;商丘

25、师范学院学士学位毕业设计11if(bit nu m=33) bit num=0;irreceok=1; else startflag=1;irtime=0;void pan dua n (void)led 仁 0;if(ircode2=0 x00)a+;if(a=1)ET1=1;TR1=1;n=5;m=5;write_com(0 x01);for(num=0; num 8; nu m+)write_data(table nu m);delay(20);write_com(0 x80+0 x43); for(num=0;num11; nu m+)write_data(table2 nu m);d

26、elay(20);delay(5);else write_com(0 x01);for(num=0; num 8; nu m+)write_data(table nu m);delay(20);write_com(0 x80+0 x43);for(num=0; num 9; nu m+)write_data(table1 nu m);delay(20);delay(5);ET1=0;商丘师范学院学士学位毕业设计12TR1=0;a=0;pwm=0;if(ircode2=0 x01) write_com(0 x01);for(num=0; num 8; nu m+)write_data(table

27、 nu m);delay(20); write_com(0 x80+0 x43); for(num=0;num 8; nu m+)write_data(table4 nu m);delay(20);delay(5);n=3;m=7;if(ircode2=0 x02)write_com(0 x01);for(num=0; num 8; nu m+) write_data(table nu m);delay(20);write_com(0 x80+0 x43);for(num=0;num 11; nu m+)write_data(table2 num);delay(20);delay(5);n=5

28、;m=5;if(ircode2=0 x03) write_com(0 x01); for(num=0; num8; nu m+) write_data(table nu m);delay(20); write_com(0 x80+0 x43);for(num=0; num 9; nu m+) write_data(table3 nu m);delay(20);delay(5);商丘师范学院学士学位毕业设计13n=10; m=0;void anjia n( void)if(k4=0)b+;led2=1;delay(50);led2=0;if(b=1)ET1=1;TR1=1;n=5;m=5;write_com(0 x01);for(num=0; num 8; nu m+) write_data(table nu m); delay(20); write_com(0 x80+0 x43);for(num=0;num 11; nu m+) write_data(table2 num); delay(20);delay(5);else write_com(0 x01);for(num=0; num 8; nu m+)write_data(table nu m);商