一種無線遙控調(diào)光燈控制電路設(shè)計(jì)

1、商丘師范學(xué)院學(xué)士學(xué)位畢業(yè)設(shè)計(jì)2012屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)一種無線遙控調(diào)光燈控制電路的設(shè)計(jì)姓 名： 陳建廠 系 別： 物理與電氣信息學(xué)院 專 業(yè)： 電子信息工程 學(xué) 號(hào)： 080312015 指導(dǎo)教師： 鄭世旺 2012年1月3日15目 錄摘 要IIAbstractII0 引言11.系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及功能介紹11.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求與思路11.2系統(tǒng)創(chuàng)新11.3系統(tǒng)結(jié)構(gòu)介紹11.4系統(tǒng)的工作原理21.4.1 紅外線遙控原理21.4.2 燈光控制器21.4.3液晶顯示21.5 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案論證21.5.1 從機(jī)設(shè)計(jì)方案21.5.2 主機(jī)設(shè)計(jì)方案31.5.3液晶顯示設(shè)計(jì)方案31.6 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案選定31.6.1

2、從機(jī)方案選定31.6.2 主機(jī)方案選定31.6.3 液晶顯示方案選定32.系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)32.1 從機(jī)紅外遙控單元的電路設(shè)計(jì)32.2 主機(jī)控制單元電路設(shè)計(jì)43.系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)53.1 從機(jī)遙控功能軟件流程圖53.2 主機(jī)控制功能軟件流程圖64.設(shè)計(jì)總結(jié)7附錄：8附錄1 電路圖紙8附錄2 主要程序清單9致 謝15一種無線遙控調(diào)光燈控制電路的設(shè)計(jì)摘 要本文主要介紹了遙控調(diào)光燈的基本原理和硬件電路設(shè)計(jì)，由主機(jī)和遙控從機(jī)兩部分組成。本系統(tǒng)基于紅外線無線遙感技術(shù)，以高亮度LED燈為光源，以TC9012芯片為從機(jī)的核心器件實(shí)現(xiàn)紅外線遠(yuǎn)程控制，以AT89S52單片機(jī)作為主機(jī)的核心器件主要負(fù)責(zé)調(diào)光，采用PWM

3、節(jié)能法來實(shí)現(xiàn)對(duì)LED燈啟停、亮度等多種工作狀態(tài)進(jìn)行快速而準(zhǔn)確地控制，同時(shí)主機(jī)帶有液晶顯示和獨(dú)立按鍵，能夠?qū)崟r(shí)反應(yīng)燈的狀態(tài)和在從機(jī)失效時(shí)能夠獨(dú)立工作。電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、操作方便、遙控距離在8m左右。關(guān)鍵詞紅外線遙控，節(jié)能環(huán)保，LED燈，PWM節(jié)能法A wireless remote dimmer control circuit designAbstractThis article mainly introduced the remote dimmer basic principle and hardware circuit design, by host and remote control

4、 two parts from the machine. This system based on infrared wireless remote sensing technique, with high brightness LED lights for the light source, with TC9012 chips for the core components from machine to realize remote control, infrared AT89S52 SCM as host of the core device is mainly responsible

5、for the dimmer, adopt PWM energy saving method to achieve LED lamp start-stop, brightness and so on many kinds of working condition for rapid and accurate control, and with an LCD display and independent host buttons, can real-time response from the state and the lamp of failure. Independent work ma

6、chine Circuit is simple in structure, low cost, convenient operation, remote distance in about 8m.Keywordsinfrared wireless remote control, energy conservation and environmental protection, LED lamp, PWM energy saving method 0 引言隨著社會(huì)的不斷發(fā)展，智能設(shè)備的不斷出現(xiàn)，遙控器的運(yùn)用越來越廣泛。無線遙控器由于控制距離遠(yuǎn)，抗干擾性強(qiáng)，已越來越多的出現(xiàn)在生活的各個(gè)方面。本文介

7、紹了一種的無線遙控調(diào)光燈，采用APWM節(jié)能法來實(shí)現(xiàn)對(duì)LED燈啟停、亮度等多種工作狀態(tài)進(jìn)行快速而準(zhǔn)確地控制，同時(shí)主機(jī)帶有液晶顯示和獨(dú)立按鍵，能夠?qū)崟r(shí)反應(yīng)燈的狀態(tài)和在從機(jī)失效時(shí)能夠獨(dú)立工作，由于其體積小、價(jià)格低廉因此可非常方便的移植，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離控制。1.系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及功能介紹1.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求與思路設(shè)計(jì)要求1、以高亮度LED為光源，以單片機(jī)為主控芯片；2、系統(tǒng)分為主機(jī)和遙控從機(jī)，主機(jī)負(fù)責(zé)調(diào)光，從機(jī)負(fù)責(zé)遠(yuǎn)程控制，采用紅外遙控的方法；3、遙控從機(jī)上要有四個(gè)按鍵，按鍵1，是開關(guān)，按一下燈開，再按燈關(guān)；按鍵2，是低亮度；按鍵3，是中亮度，按鍵4，是高亮度。4、主機(jī)也有調(diào)光功能，通過旋轉(zhuǎn)亮度旋鈕可以任意調(diào)節(jié)

8、光的亮度。設(shè)計(jì)思路 紅外遙控系統(tǒng)分為主機(jī)和遙控機(jī)，遙控機(jī)就是發(fā)射部分，用來發(fā)射對(duì)主機(jī)燈光的控制信號(hào)。主機(jī)相當(dāng)于接收部分，用來接收主機(jī)對(duì)從機(jī)的控制信號(hào)。應(yīng)用編/解碼專用集成電路芯片或由單片機(jī)搭建成德電路來進(jìn)行控制操作，如圖1所示。發(fā)射部分包括鍵盤矩陣、編碼調(diào)制、LED紅外發(fā)送器；接收部分包括光、電轉(zhuǎn)換放大器、解調(diào)、解碼電路等。鍵盤編碼和調(diào)制光電放大解調(diào)解碼單片機(jī)圖1 系統(tǒng)框圖1.2系統(tǒng)創(chuàng)新1、主機(jī)帶有液晶顯示模塊，能夠?qū)崟r(shí)反應(yīng)燈的狀態(tài)。2、主機(jī)帶有獨(dú)立按鍵，能夠在從機(jī)失效時(shí)獨(dú)立完成工作。1.3系統(tǒng)結(jié)構(gòu)介紹遙控調(diào)光燈的設(shè)計(jì)，主要分成兩個(gè)部分：從機(jī)和主機(jī)。從機(jī)以TC9012芯片為控制核心，通過按鍵控

9、制紅外遙控的方法來遠(yuǎn)程控制LED燈的開關(guān)和亮度級(jí)別；主機(jī)以AT89S52單片機(jī)為核心，當(dāng)接收到從機(jī)的命令后，處理數(shù)據(jù)而用不同指令來控制高亮度LED燈（下文統(tǒng)一稱為L(zhǎng)ED燈）的不同亮度級(jí)別,同時(shí)液晶會(huì)顯示燈的狀態(tài)。主機(jī)也有調(diào)光功能，通過旋轉(zhuǎn)亮度旋鈕可以任意調(diào)節(jié)光的亮度，通過主機(jī)上的按鍵也可以控制LED燈的開關(guān)和亮度級(jí)別，還控制其他的裝置實(shí)現(xiàn)不同的功能。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖2所示。 VCC從機(jī)按鍵GNDVCC主機(jī)按鍵控制LED燈亮度液晶顯示工作指示燈LED亮度控制旋鈕工作指示燈圖2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖1.4系統(tǒng)的工作原理1.4.1 紅外線遙控原理 紅外線遙控通常是將受控信號(hào)（二進(jìn)制脈沖碼）調(diào)制在38kHz的

10、載波上，經(jīng)緩沖放大后送至紅外發(fā)光二極管，轉(zhuǎn)化為紅外信號(hào)發(fā)射出去的。紅外接收管是一種特殊材料的PN結(jié)。在實(shí)際應(yīng)用中要給紅外接收二極管加反向偏壓，它才能正常工作，亦即紅外接收二極管在電路中應(yīng)用時(shí)是反向運(yùn)用，這樣才能獲得較高的靈敏度（紅外解碼）。當(dāng)接收到從機(jī)的指令后，采用不同占空比的PWM來控制LED燈。1.4.2 燈光控制器 1、旋鈕控制LED燈亮度通過主機(jī)上的LED亮度控制旋鈕控制LED燈的亮度。當(dāng)旋鈕轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，其電阻值改變，從而引起旋鈕兩端的電壓值發(fā)生改變，由于滑動(dòng)變阻器并聯(lián)在LED兩端，所以LED兩端的電壓也會(huì)隨之變化，從而實(shí)現(xiàn)到控制LED燈亮度的效果。2、按鍵控制LED燈亮度通過主機(jī)上的按鍵

11、也能控制LED燈。按下不同的按鍵，單片機(jī)根據(jù)采集到的不同數(shù)據(jù)而輸出不同的PWM，從而控制LED燈的亮度。1.4.3液晶顯示當(dāng)燈的亮度改變時(shí)，單片機(jī)會(huì)給液晶發(fā)送當(dāng)前燈的狀態(tài)信息，從而可以使液晶實(shí)時(shí)反映燈的狀態(tài)。1.5 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案論證1.5.1 從機(jī)設(shè)計(jì)方案方案一：藍(lán)牙通信:藍(lán)牙主要用于短距離傳輸，芯片價(jià)格一直偏高。方案二：用單片機(jī)直接進(jìn)行紅外編碼發(fā)射，都采用軟件編程實(shí)現(xiàn)，但編程相對(duì)復(fù)雜。方案三：TC9012芯片為專用紅外線編碼發(fā)射芯片，可以有32用專用芯片進(jìn)行紅外線的發(fā)射個(gè)不同的編碼，芯片內(nèi)部已有固定的編碼，外部元件只要一個(gè)455KHz的晶振和兩片瓷片電容，上電后即可工作，價(jià)格便宜，別廣泛的應(yīng)

12、用于電視機(jī)，DVD，空調(diào)的遙控器中，性能十分穩(wěn)定。1.5.2 主機(jī)設(shè)計(jì)方案方案一：ATMEGA16L單片機(jī)。采用單片機(jī)進(jìn)行紅外線解碼，直接在單片機(jī)內(nèi)部進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，產(chǎn)生不同的PWM對(duì)LED燈進(jìn)行控制。ATMEGA16L自帶A/D轉(zhuǎn)換功能，可以直接采集亮度調(diào)節(jié)旋鈕兩端的電壓，處理成不同的數(shù)據(jù)，然后對(duì)LED燈進(jìn)行PWM方式控制亮度，單芯片價(jià)格相對(duì)較高。方案二： 以LPC2138 為主控芯片:其本身自帶A/D轉(zhuǎn)換功能，帶大容量的32KRAM和512KFLASH ,內(nèi)部資源豐富且系統(tǒng)穩(wěn)定，芯片價(jià)格十分昂貴。 方案三：AT89S52單片機(jī)+專用紅外解碼芯片+。SN2501為專用紅外線解碼芯片，專用芯片有

13、固定的解碼方式，外部元件只要一個(gè)4M晶振和兩片瓷片電容，上電后即可工作。將解碼數(shù)據(jù)輸送到AT89S52單片機(jī)中進(jìn)行處理，然后對(duì)LED燈進(jìn)行PWM方式控制亮度。主機(jī)上的亮度調(diào)節(jié)旋鈕調(diào)節(jié)LED兩端電壓，實(shí)現(xiàn)控制LED亮度的目的。方案四：AT89S52單片機(jī)+軟件解碼。將接收到的紅外信號(hào)用軟件進(jìn)行解碼，解碼后數(shù)據(jù)輸送到AT89S52單片機(jī)中進(jìn)行處理，然后對(duì)LED燈進(jìn)行PWM方式控制亮度。主機(jī)上的亮度調(diào)節(jié)旋鈕調(diào)節(jié)LED兩端電壓，實(shí)現(xiàn)控制LED亮度的目的。1.5.3液晶顯示設(shè)計(jì)方案方案一：用12684液晶，顯示圖案多，但價(jià)格相對(duì)較高。方案二：用1602液晶，圖案雖不多，但價(jià)格相對(duì)便宜。1.6 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方

14、案選定權(quán)衡各方案的利弊并結(jié)合本次大賽主題“環(huán)保、節(jié)能、成本控制”綜合考慮后，方案確定如下：1.6.1 從機(jī)方案選定系統(tǒng)采用方案三，用TC9012芯片直接進(jìn)行紅外編碼發(fā)射。芯片購買比較容易。紅外線發(fā)射載波相對(duì)穩(wěn)定。1.6.2 主機(jī)方案選定系統(tǒng)采用方案四，AT89S52單片機(jī)，直接用外部中斷端口連接紅外線接收頭，通過軟件解碼，解碼相對(duì)簡(jiǎn)單。1.6.3 液晶顯示方案選定 系統(tǒng)采用1602液晶，顯示圖案可以滿足要求，還價(jià)格便宜，降低成本。2.系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)2.1 從機(jī)紅外遙控單元的電路設(shè)計(jì)從機(jī)主要的功能是實(shí)現(xiàn)紅外線遠(yuǎn)程控制LED燈的開關(guān)及亮度級(jí)別。從機(jī)的硬件電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，功能的實(shí)現(xiàn)靠TC9012芯片

15、的固定編碼用紅外發(fā)射管發(fā)射實(shí)現(xiàn)。硬件電路主要由TC9012芯片、按鍵和紅外發(fā)射管組成，其原理圖如圖3所示。圖3 從機(jī)電路原理框圖從機(jī)通過按鍵給TC9012芯片命令，芯片接收到不同的按鍵指令，從而使芯片通過紅外線發(fā)送不同的指令編碼。按鍵主要設(shè)有：LED燈的開/關(guān)、低亮度控制、中亮度控制、高亮度控制。2.2 主機(jī)控制單元電路設(shè)計(jì)主機(jī)主要是對(duì)LED燈的控制作用，通過產(chǎn)生不同的PWM脈寬信號(hào)傳送給LED燈，LED燈就會(huì)產(chǎn)生不同的亮度變化。主機(jī)硬件電路的設(shè)計(jì)簡(jiǎn)易而又可以完成特定的功能，其原理框圖如圖4所示。電路原理圖如附錄A圖所示。 51單片機(jī) 最小系統(tǒng)紅外線接收頭4*1按鍵LED亮度控制旋鈕控制LED

16、燈亮度工作指示燈液晶顯示圖4 主機(jī)電路原理框圖主機(jī)上可分為幾個(gè)部分:1、主機(jī)通過紅外接收頭接收從機(jī)的紅外線編碼調(diào)制脈沖，AT89S52單片機(jī)直接與紅外接收頭相連接，通過內(nèi)部軟件將紅外線調(diào)制脈沖進(jìn)行解碼，得到不同的指令數(shù)據(jù)，從而執(zhí)行不同的操作；2、主機(jī)上還有功能按鍵與單片機(jī)相連，可以通過按鍵直接控制主機(jī)進(jìn)行操作；3、通過液晶顯示可以實(shí)時(shí)反映出燈的狀態(tài)。4、主機(jī)還可以通過調(diào)節(jié)LED亮度控制旋鈕，來直接改變燈的亮度。3.系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)3.1 從機(jī)遙控功能軟件流程圖在從機(jī)遙控工作過程中，當(dāng)檢測(cè)到有按鍵按下時(shí)，TC9012芯片判斷是哪個(gè)按鍵按下的，從而發(fā)送不同的編碼。TC9012芯片工作控制流程圖如圖5所

17、示。在流程圖中的低級(jí)顯示、中級(jí)顯示和高級(jí)顯示是從機(jī)傳輸給主機(jī)的紅外線編碼控制LED燈的顯示低、中和高亮度級(jí)別。NYNY開始有按鍵按下嗎？LED燈開/關(guān)低亮度中亮度高亮度LED燈關(guān)LED燈開低級(jí)顯示中級(jí)顯示高級(jí)顯示紅外線編碼發(fā)射LED開嗎？返回圖5 從機(jī)遙控功能流程圖3.2 主機(jī)控制功能軟件流程圖主機(jī)采用AT89S52單片機(jī)，內(nèi)部功能強(qiáng)大。紅外接收頭接收到數(shù)據(jù)時(shí)，通過單片機(jī)外部中斷端口向單片機(jī)傳送數(shù)據(jù)。主機(jī)上的紅外接收和按鍵同時(shí)掃描，只要一有指令輸入時(shí)，單片機(jī)就會(huì)做出判斷，執(zhí)行相應(yīng)的功能。其工作流程圖如圖6所示。流程圖中的，低級(jí)亮度、中級(jí)亮度、高級(jí)亮度分別是對(duì)LED燈執(zhí)行低、中、高亮度級(jí)別顯示，

18、逐步顯示為亮度旋鈕的任意調(diào)光，顯示低級(jí)顯示、中級(jí)顯示、高級(jí)顯示分別是液晶對(duì)燈的狀態(tài)顯示。YNYNYN判斷是否接收到紅外線開始系統(tǒng)初始化，設(shè)置中斷收到哪個(gè)鍵值掃描指令輸入判斷執(zhí)行指令判斷執(zhí)行指令開/關(guān)控制低亮度中亮度高亮度手動(dòng)調(diào)節(jié)亮度LED燈是開？LED燈關(guān)LED燈開低級(jí)顯示中級(jí)顯示高級(jí)顯示返回圖6 主機(jī)控制功能流程圖4.設(shè)計(jì)總結(jié)本系統(tǒng)主要以單片機(jī)AT89S52和TC9012芯片為主要控制芯片，采用紅外發(fā)射頭發(fā)射信號(hào)和紅外接收管接收信號(hào)，并運(yùn)用PWM技術(shù)實(shí)現(xiàn)燈的亮度調(diào)節(jié)。在設(shè)計(jì)過程中力求硬件電路簡(jiǎn)單，充分發(fā)揮軟件設(shè)計(jì)的優(yōu)勢(shì)編程靈活方便來滿足系統(tǒng)的要求。在作品的制作當(dāng)中，遇到的主要困難是紅外線的解

19、碼，遙控固定編碼脈沖信號(hào)采用ppm碼，ppm碼通常包括三大部分，即引導(dǎo)碼（起始碼）、系統(tǒng)碼（即識(shí)別碼，用戶碼或設(shè)備碼）、功能碼（鍵位數(shù)據(jù)碼）和功能碼反碼。解碼的困難主要體現(xiàn)在了接收到所有碼后，從中提取出有用的數(shù)據(jù)碼進(jìn)行處理分析。因此，單片機(jī)解碼程序較難編寫。參考文獻(xiàn)：1 華成英、童詩白.模擬電子線路基礎(chǔ)M.北京：高等教育出版社，2006年；2 康華光.數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)M.北京：高等教育出版社，2005年；3 嚴(yán)國(guó)萍、周龍占.通信電子線路基礎(chǔ)M.北京：科學(xué)出版社，2006年；4 李廣弟、朱月秀、王秀山.單片機(jī)基礎(chǔ)M.北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2001年；5 周興華.51單片機(jī)C語言高級(jí)程序設(shè)

20、計(jì)M.北京：中國(guó)電力出版社，2008年；6 田國(guó)良.熱紅外遙感M.北京: 電子工業(yè)出版社, 2006年。7王世一.數(shù)字信號(hào)處理M.北京理工大學(xué)出版社 1997年；8陳佩青.數(shù)字信號(hào)處理教程M.清華大學(xué)出版社 1998年；9張肅文.高頻電子電路(上)M.高等教育出版社 1984年；10張肅文.高頻電子電路(下)M.高等教育出版社 1984年；11張友德.單片微型機(jī)原理應(yīng)用與實(shí)踐(修訂版).復(fù)旦大學(xué)出版社 1995年附錄：附錄1 電路圖紙圖A 主機(jī)電路原理框圖附錄2 主要程序清單#include#define unit unsigned int#define uchar unsigned char

21、sbit led1=P00;sbit led2=P02;sbit pwm=P01;sbit k1=P03;sbit k2=P04;sbit k3=P05;sbit k4=P06;sbit lcdrs=P36;sbit lcden=P37;sbit wr=P33;sbit rd=P35;sbit cs=P34;/sbit addate=P2;uchar code table=XIAN SHI;uchar code table1=CLOSE LED;uchar code table2=ZHONG LIANG;uchar code table3=GAO LIANG;uchar code table4

22、=DI LIANG;uchar startflag,bitnum,irreceok,num;uchar irtime,m,n,a,b;uchar irdata33;uchar ircode4;uchar irprosok;uchar disp8;void delay(uchar z) uchar x,y;for(x=z;x0;x-)for(y=110;y0;y-);void timer0init(void);void panduan(void);void write_data(uchar date);void write_com(uchar com);void anjian(void);voi

23、d main()led1=0; led2=0;yejinginit();timer1init(); timer0init();int0init();pwm=0;ET1=0;write_com(0x01);for(num=0;num8;num+) write_data(tablenum);delay(20);write_com(0x80+0x43);for(num=0;num34) bitnum=0; irdatabitnum=irtime;irtime=0;bitnum+;if(bitnum=33) bitnum=0; irreceok=1; else startflag=1; irtime=

24、0;void panduan (void)led1=0; if(ircode2=0x00)a+; if(a=1) ET1=1; TR1=1; n=5; m=5; write_com(0x01); for(num=0;num8;num+) write_data(tablenum); delay(20); write_com(0x80+0x43); for(num=0;num11;num+) write_data(table2num); delay(20); delay(5); else write_com(0x01);for(num=0;num8;num+)write_data(tablenum

25、);delay(20);write_com(0x80+0x43);for(num=0;num9;num+)write_data(table1num);delay(20); delay(5);ET1=0; TR1=0; a=0; pwm=0; if(ircode2=0x01) write_com(0x01); for(num=0;num8;num+) write_data(tablenum);delay(20);write_com(0x80+0x43);for(num=0;num8;num+) write_data(table4num);delay(20); delay(5);n=3;m=7;

26、if(ircode2=0x02) write_com(0x01);for(num=0;num8;num+) write_data(tablenum);delay(20); write_com(0x80+0x43);for(num=0;num11;num+) write_data(table2num);delay(20);delay(5); n=5; m=5; if(ircode2=0x03)write_com(0x01);for(num=0;num8;num+)write_data(tablenum);delay(20); write_com(0x80+0x43);for(num=0;num9

27、;num+) write_data(table3num);delay(20);delay(5);n=10;m=0; void anjian(void) if(k4=0)b+; led2=1; delay(50); led2=0; if(b=1) ET1=1; TR1=1; n=5; m=5; write_com(0x01); for(num=0;num8;num+) write_data(tablenum); delay(20); write_com(0x80+0x43); for(num=0;num11;num+) write_data(table2num); delay(20); delay(5); else write_com(0x01);for(num=0;num8;num+) write_da