智能化照明節(jié)能系統(tǒng)的設(shè)計(jì)說(shuō)明

1、 . . . 工業(yè)學(xué)院畢 業(yè) 論 文論文題目：智能化照明節(jié)能系統(tǒng)的設(shè)計(jì)姓 名 梁昌銀學(xué) 號(hào) 071203222 院 （系）數(shù)理科學(xué)系專 業(yè) 電子信息科學(xué)與技術(shù)指導(dǎo)教師呂強(qiáng)2011年 6月11日目錄摘要 .Abstract .緒言 .1 1.1 課題背景.11.2 課題研究的目的和意義.11.3 國(guó)外概況.12智能照明系統(tǒng)簡(jiǎn)介.3 2.1 智能照明系統(tǒng)的概念和意義.3 2.2 智能照明與常規(guī)照明系統(tǒng)的區(qū)別.4 2.2.1線路系統(tǒng)區(qū)別.42.2.2控制系統(tǒng)區(qū)別.4 2.3 智能照明的節(jié)能空間.5 2.4 智能照明控制方式.53系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì).73.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方框圖.73.2 電源.73.3 遙

2、控模塊.83.3.1 信號(hào)選擇.8 3.3.2遙控電路主要芯片介紹.83.3.3 遙控電路.103.3.4 遙控編碼.123.3.5PT2262/2272 地址碼的設(shè)定.133.4 控制電路. .133.4.1 單片機(jī)的前向通道.133.4.2 柔和度調(diào)節(jié).133.4.3 其他功能電路.153.4.4 顯示電路.164系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì). .174.1 程序流程圖.174.2 主要程序分析.204.2.1 INT0 外部中斷控制.204.2.2 顯示控制.20結(jié)論.22辭.23參考文獻(xiàn).24附錄 1 主電路.25附錄 2 部分程序.2628 / 35摘要常言道“眼睛是心靈的窗口。”我認(rèn)為燈則是指引心

3、靈的方向標(biāo)。我們時(shí)時(shí)刻刻都在使用著燈，諸如臺(tái)燈，路燈，日光燈，彩燈等等。因此設(shè)計(jì)一種方便實(shí)用又節(jié)能的照明系統(tǒng)是很有實(shí)用價(jià)值意義的一件事。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展以與人們生活水平的提高，智能照明系統(tǒng)便自然的成為了當(dāng)今時(shí)代的關(guān)注點(diǎn)。本設(shè)計(jì)是基于紅外控制的新型智能照明系統(tǒng)，它綜合利用紅外線遙控技術(shù)，單片機(jī)控制技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)照明的智能控制。它能讓擁有者對(duì)照明系統(tǒng)進(jìn)行遙控控制，實(shí)行燈組的任意點(diǎn)亮或亮度調(diào)節(jié)，不同場(chǎng)景的選擇，以與燈組的總開總關(guān)和定時(shí)光燈等功能，方便實(shí)用，具有良好的節(jié)能功效。關(guān)鍵詞：智能照明；遙控；單片機(jī)；聲光控AbstractAs the saying goes, the eyes are the

4、 window to the soul. I think the lights are standard guidelines for the direction of the mind. We use the lights all the time, such as table lamps, street lamps, fluorescent lamps, lanterns and so on. Therefore, to design a practical and convenient energy-efficient lighting system is very practical

5、and meaningful. With the development of science and technology as well as the improvement of peoples lives, intelligent lighting system will naturally become the focus of the present era.The design is based on infra-red design of the intelligent lighting system. It make integrateduse of infra-red re

6、mote 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

7、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 Control1緒言 隨著經(jīng)濟(jì)的進(jìn)一步發(fā)展，人們的生活水品逐漸提高，人們對(duì)生活品質(zhì)的要求也越來(lái)越高，傳統(tǒng)的照明系統(tǒng)雖然簡(jiǎn)單、易于實(shí)現(xiàn)，但對(duì)于照明的控制，人們希望能更加方便，于是智能照明系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)

8、而生1。電子技術(shù)的發(fā)展，尤其是數(shù)字技術(shù)的發(fā)展推動(dòng)了通訊技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、業(yè)的發(fā)展,數(shù)字化家居將得到進(jìn)一步的快速提升，技術(shù)也將進(jìn)一步成熟，在不久的將來(lái)，智能照明將真正得到普與。1.1課題背景照明，不僅改變了人們“日出而作，日落而息”的生活方式，也充斥豐富了我們的精神世界，而照明系統(tǒng)是我們生活中最常用的基礎(chǔ)系統(tǒng)2。隨著智能家居產(chǎn)業(yè)的興起, 充滿人性化的家居智能照明系統(tǒng)將帶給你浪漫，溫馨舒適的家居環(huán)境，智能照明可以控制照明光源的發(fā)光時(shí)間和亮度，它不僅具有軟起，調(diào)光，全開全關(guān)等基本的功能，而且與其它智能系統(tǒng)連動(dòng)還能實(shí)現(xiàn)具有場(chǎng)景設(shè)置等更具人性化的功能。實(shí)現(xiàn)照明管理智能化，操作簡(jiǎn)單靈活。是的，也許你不禁要問(wèn)

9、：“為什么一個(gè)小小的照明系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)這么多功能。”我想這要?dú)w功于它的結(jié)構(gòu)與發(fā)明原理3。這當(dāng)中到底包含了多少我們?nèi)ヌ剿? 去發(fā)現(xiàn)的奧秘呢? 帶著這個(gè)問(wèn)題，我選擇了這個(gè)課題，從課題研究中尋找答案!1.2 課題研究的目的和意義 研究目的：通過(guò)這次的課題研究我希望在理清它的發(fā)展脈絡(luò)上進(jìn)一步了解它的發(fā)明原理，將平時(shí)所學(xué)知識(shí)運(yùn)用到實(shí)驗(yàn)探索上，這對(duì)提高我們的動(dòng)手能力，創(chuàng)新意識(shí)，以與鍛煉思維活動(dòng)無(wú)疑是一個(gè)莫大的幫助。同時(shí)我們也希望這次的研究能讓我更一步的了解照明系統(tǒng)，而不是僅僅局限于課本知識(shí)以4。從小的突破點(diǎn)入手，掌握又一項(xiàng)科技知識(shí)，從而實(shí)現(xiàn)課堂外的又一次提高。研究意義：節(jié)能環(huán)保是當(dāng)今世界的主潮流，傳統(tǒng)的照明系

10、統(tǒng)由于其高耗能，不便控制等已漸漸不能滿足現(xiàn)代人的需要，智能照明系統(tǒng)作為智能化家居的重要組成部分面臨著很大的發(fā)展機(jī)遇，智能化家居作為人類通信、網(wǎng)絡(luò)、建材、安防等行業(yè)發(fā)展之集大成，受到社會(huì)的極大關(guān)注5。它不僅方便了人們的生活，提高了家居品味，還從一定程度上改變了人們的生活方式。從而改變了人們的生活質(zhì)量。所以研究智能照明的節(jié)能系統(tǒng)的設(shè)計(jì)具有相當(dāng)重要的意義。1.3 國(guó)外概況智能照明行業(yè)自從上世紀(jì)90年代進(jìn)入中國(guó)市場(chǎng)以來(lái)，受市場(chǎng)的消費(fèi)意識(shí)、產(chǎn)品價(jià)格、市場(chǎng)環(huán)境、推廣力度等各方面的影響，一直沒(méi)有太大的起色，其原因主要有以下幾個(gè)方面： 1、智能照明的宣傳推廣遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠 由于這是一個(gè)新興行業(yè)，不同于普通消費(fèi)品市場(chǎng)

11、的建設(shè)，消費(fèi)觀的形成也需要時(shí)間，產(chǎn)品的宣傳力度還需要加大。但是隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，相關(guān)行業(yè)對(duì)外開放力度的加大，部分國(guó)際照明品牌進(jìn)軍中國(guó)市場(chǎng)，與國(guó)智能照明廠家和商家等企業(yè)相互取長(zhǎng)補(bǔ)短，在良性的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中，推動(dòng)了智能照明行業(yè)的發(fā)展與增長(zhǎng)6。另外由于市場(chǎng)沒(méi)有成型，還沒(méi)有形成大的消費(fèi)市場(chǎng)，大部分智能照明廠家在市場(chǎng)渠道的建設(shè)上也一直在探索著適合這個(gè)行業(yè)的模式。由于各方面的原因，電工經(jīng)銷商很難推動(dòng)，裝飾公司又不夠?qū)I(yè)等因素使智能照明使智能還沒(méi)有形成穩(wěn)定的銷售渠道。 2、消費(fèi)者在認(rèn)識(shí)上存在誤區(qū)普通家庭在照明問(wèn)題上由于傳統(tǒng)觀念的影響，普遍感覺(jué)照明系統(tǒng)是否智能并不十分必要，由于文化素質(zhì)高低的差異，許多人雖然對(duì)智能照

12、明有些了解，但又擔(dān)心對(duì)這種高科技產(chǎn)品不會(huì)用，有的甚至擔(dān)心維修保養(yǎng)問(wèn)題，從而造成更大的麻煩。3、經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)因素我國(guó)現(xiàn)階段雖然國(guó)民經(jīng)濟(jì)取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步，人們生活水品達(dá)到了總體小康的水平，但絕大數(shù)家庭還處于溫飽階段，來(lái)自生活各方面的經(jīng)濟(jì)壓力使人們還不會(huì)過(guò)分追求家居的舒適，通常的對(duì)策是增加儲(chǔ)蓄，以備不時(shí)之需。而且，普通家庭住房一般都是二居室或三居室,是否采用智能化照明，現(xiàn)實(shí)意義不大。因此，對(duì)于智能照明，智能家居等先進(jìn)的時(shí)尚商品，采取觀望的態(tài)度7。總之，國(guó)絕大多數(shù)家庭的經(jīng)濟(jì)狀況，也是影響智能照明系統(tǒng)普與的重要原因，盡管智能照明系統(tǒng)的價(jià)格并不昂貴。 4、智能照明的產(chǎn)品因素市面上個(gè)別智能產(chǎn)品水品不高，也不能滿

13、足人們的需要。有的產(chǎn)品只能在一個(gè)地方控制，部適合大房子；有的遙控?zé)舨荒軐?shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化的控制方式，不能用一個(gè)遙控器控制所有的燈；有些單獨(dú)的調(diào)關(guān)開關(guān)只是調(diào)光，沒(méi)有記憶功能，不能自動(dòng)延時(shí)或進(jìn)行南其他高級(jí)操作等8。在一定程度上，也影響人們對(duì)智能產(chǎn)品的看法。2智能照明系統(tǒng)特點(diǎn)采用智能照明控制系統(tǒng)，可以使照明系統(tǒng)按設(shè)定的若干狀態(tài)進(jìn)行工作，這些狀態(tài)按預(yù)先設(shè)定的時(shí)間相互自動(dòng)地切換。另外，還可以通過(guò)編程隨意改變各區(qū)域的光照明度，以適應(yīng)各種場(chǎng)合的不同場(chǎng)景要求。智能照明可將照度自動(dòng)調(diào)整到工作最合適的水平。相比較傳統(tǒng)照明而言，智能照明有很多無(wú)可比擬優(yōu)越性。2.1智能照明概念與意義 智能照明的概念： 智能照明系統(tǒng)是指利用計(jì)

14、算機(jī)，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、無(wú)線通訊數(shù)據(jù)傳輸、電力載波通訊技術(shù)、計(jì)算機(jī)智能化信息處理技術(shù)、傳感技術(shù)與節(jié)能型電器控制等技術(shù)組成的分布式無(wú)線或有線控制系統(tǒng)，通過(guò)預(yù)設(shè)程序的運(yùn)行，根據(jù)某一區(qū)域的功能、每天不同的時(shí)間、室外光亮度或該區(qū)域的用途來(lái)自動(dòng)控制照明9。照明控制系統(tǒng)是一個(gè)總線型式或局域網(wǎng)型式的智能控制系統(tǒng)。所有的單元器件均置微處理器和存儲(chǔ)單元，并由信號(hào)總線連接成網(wǎng)絡(luò)，每個(gè)單元均可分配唯一的單元地址。當(dāng)有輸入時(shí)，輸入單元首先將其轉(zhuǎn)變?yōu)榭偩€信號(hào)，然后在控制系統(tǒng)總線上進(jìn)行廣播，所有的輸出單元接收信號(hào)后進(jìn)行判斷，繼而控制相應(yīng)回路輸出。智能照明意義： 1、節(jié)能：當(dāng)前我國(guó)的宏觀經(jīng)濟(jì)建設(shè)中，節(jié)電節(jié)能的任務(wù)越來(lái)越緊迫。智能照

15、明系統(tǒng)借助各種不同的智能設(shè)置控制方式和控制元件，對(duì)不同時(shí)間不同環(huán)境的光照度進(jìn)行精確設(shè)置和管理來(lái)實(shí)現(xiàn)最大的節(jié)能效果。2、延長(zhǎng)燈具壽命：無(wú)論是熱輻射光源，還是氣體放電光源，電網(wǎng)電壓的波動(dòng)是光源損壞的一個(gè)主要原因。智能照明系統(tǒng)可以有效抑制電網(wǎng)電壓的波動(dòng)，通過(guò)系統(tǒng)對(duì)電壓的限定和軛流濾波等功能，避免過(guò)電壓和欠電壓對(duì)燈具的損害10。另外，智能照明系統(tǒng)還可以利用軟啟動(dòng)和軟關(guān)斷技術(shù)，避免沖擊電流對(duì)光源的損害。3、改善照明質(zhì)量：智能照明系統(tǒng)以調(diào)光模塊控制面板代替?zhèn)鹘y(tǒng)的平開關(guān)控制燈具，可以整體的控制各房間照度值，提高照度均勻性。同時(shí)，智能照明系統(tǒng)也可以避免頻閃效應(yīng)。4、實(shí)現(xiàn)多種照明效果：智能照明系統(tǒng)易于實(shí)現(xiàn)多種照

16、明場(chǎng)景控制方案，按不同時(shí)間、不同用途、不同效果采用相應(yīng)的預(yù)設(shè)置場(chǎng)景進(jìn)行控制，可以達(dá)到豐富的藝術(shù)效果。5、管理維護(hù)方便：智能照明控制系統(tǒng)對(duì)照明的控制是以模塊式的自動(dòng)控制為主，手動(dòng)控制為輔，照明預(yù)置場(chǎng)景的參數(shù)以數(shù)字式存儲(chǔ)在可擦除可編程ROM中，這些信息的設(shè)置和更換十分方便，加上燈具壽命的大大提高，使照明管理和設(shè)備維護(hù)變得更加簡(jiǎn)單。2.2智能照明與傳統(tǒng)照明的區(qū)別2.2.1 線路系統(tǒng)區(qū)別1、單控電路系統(tǒng)的區(qū)別11 傳統(tǒng)照明單控電路特點(diǎn)：a.控制開關(guān)直接接在負(fù)載回路中；b.當(dāng)負(fù)載較大時(shí)，需相應(yīng)增大控制開關(guān)的容量；c.當(dāng)開關(guān)離負(fù)載較遠(yuǎn)時(shí)，大截面電纜用量增加；d.只能實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的開關(guān)功能。 總線式智能照明系統(tǒng)

17、單控電路特點(diǎn)：a.負(fù)載回路連接到輸出單元的輸出端，控制開關(guān)用總線與輸出單元相連。負(fù)載容量較大時(shí)僅考慮加大輸出單元容量，控制開關(guān)不受影響；b.開關(guān)距離較遠(yuǎn)時(shí)，只須加長(zhǎng)控制總線的長(zhǎng)度，節(jié)省大截面電纜用量；c.可通過(guò)軟件設(shè)置多種功能（開/關(guān)、調(diào)光、定時(shí)等）。 2、雙控電路系統(tǒng)區(qū)別 傳統(tǒng)照明雙控電路特點(diǎn)：a.實(shí)現(xiàn)雙控時(shí)用兩個(gè)單刀雙置開關(guān)，開關(guān)之間連接照明電纜；b.進(jìn)行多點(diǎn)控制時(shí)開關(guān)之間的電纜連線增多，使線路安裝變得非常復(fù)雜，工程施工難度增大?？偩€式智能照明系統(tǒng)雙控電路特點(diǎn)：a.實(shí)現(xiàn)雙控時(shí)只需簡(jiǎn)單地在控制總線上并聯(lián)上一個(gè)開關(guān)；b.進(jìn)行多點(diǎn)控制時(shí)，依次并聯(lián)多個(gè)開關(guān)，開關(guān)之間僅用一條總線連接，線路安裝簡(jiǎn)單、

18、省事。2.2.2 控制系統(tǒng)區(qū)別 1控制方式區(qū)別 a.傳統(tǒng)控制采用手動(dòng)開關(guān)，必須一路一路地開或關(guān)；b.智能照明控制采用低壓兩次小信號(hào)控制，控制功能強(qiáng)、方式多、圍廣、自動(dòng)化程度高，而且安全，通過(guò)實(shí)現(xiàn)場(chǎng)景的預(yù)設(shè)置和記憶功能，操作時(shí)只須按一下控制面板上某一個(gè)鍵即可啟動(dòng)一個(gè)燈光場(chǎng)景，各照明回路隨即自動(dòng)變換到相應(yīng)的狀態(tài)。上述功能也可以通過(guò)其他界面如遙控器等實(shí)現(xiàn)。 2 照明方式區(qū)別 a.傳統(tǒng)控制方式單一，只有開和關(guān)；b.智能照明控制系統(tǒng)可以采用“調(diào)光模塊”，通過(guò)光源的調(diào)光在不同使用場(chǎng)合產(chǎn)生不同燈光效果，營(yíng)造出不同的舒適氛圍。3管理方式區(qū)別 a.傳統(tǒng)控制對(duì)照明的管理是人為化的管理；b.智能控制系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化

19、管理，通過(guò)分布式網(wǎng)絡(luò)，只需一臺(tái)計(jì)算機(jī)就可實(shí)現(xiàn)對(duì)整幢大樓的管理。2.3 智能照明節(jié)能空間照明的節(jié)能空間，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面12：1、出入口、走道、樓道、衛(wèi)生間等公共場(chǎng)所，傳統(tǒng)照明為長(zhǎng)明燈。 2、傳統(tǒng)照明，燈或者處于全開狀態(tài)，或者為關(guān)閉狀態(tài)，而不是按照使用功能的不同，使燈發(fā)出明暗程度不同的光通量。3、進(jìn)行照明設(shè)計(jì)時(shí)，由于需要考慮維護(hù)系數(shù)，使得初始照度高于照度標(biāo)準(zhǔn)要求的30%左右，造成不必要的能源浪費(fèi)。4、大開間活動(dòng)場(chǎng)所，由于活動(dòng)規(guī)模不同、活動(dòng)容不同，需要不同的照明圍、照度要求，但傳統(tǒng)照明僅依賴人為管理，造成較多的不必要的照明。5、傳統(tǒng)照明，尤其是靠近電源點(diǎn)、經(jīng)常在夜晚工作的照明，經(jīng)常工作于電網(wǎng)

20、電壓波動(dòng)時(shí)，尤其是電網(wǎng)電壓增加時(shí)，產(chǎn)生額外的耗電。2.4智能照明的控制方式 1、時(shí)間控制 通過(guò)時(shí)鐘管理等電器元件，實(shí)現(xiàn)對(duì)各區(qū)域用于正常工作狀態(tài)的照明燈具有時(shí)間上的不同控制。 2、照明亮度自動(dòng)調(diào)節(jié)控制 通過(guò)每個(gè)調(diào)光模塊和照度動(dòng)態(tài)檢測(cè)器等電器元件，實(shí)現(xiàn)在正常狀態(tài)下對(duì)各區(qū)域用于正常工作狀態(tài)的照明燈具的自動(dòng)調(diào)光控制，是該區(qū)域的照度不會(huì)隨日照等外界因素的變化而改變，始終維持在照度預(yù)設(shè)值左右。 3、場(chǎng)景控制 通過(guò)每個(gè)調(diào)光模塊和控制面板等電器元件，對(duì)各區(qū)域正常工作狀態(tài)的照明區(qū)域的場(chǎng)景切換控制。4、自動(dòng)開關(guān)控制通過(guò)每個(gè)調(diào)光模塊和動(dòng)靜探測(cè)等電器元件，實(shí)現(xiàn)對(duì)各區(qū)域正常工作狀態(tài)的照明燈具的自動(dòng)開關(guān)控制。5、應(yīng)急照明

21、控制指智能照明的控制系統(tǒng)對(duì)特殊區(qū)域的應(yīng)急照明所執(zhí)行的控制，通過(guò)控制每個(gè)應(yīng)急照明控制的調(diào)光模塊等電器元件，實(shí)現(xiàn)在應(yīng)急狀態(tài)下對(duì)各區(qū)域的照明燈具放棄調(diào)光等控制，是出于事故狀態(tài)的應(yīng)急照明達(dá)到100%。6、手動(dòng)遙控器控制 在正常狀態(tài)下通過(guò)紅外線遙控器，實(shí)現(xiàn)對(duì)各區(qū)域的照明燈具的手動(dòng)控制和區(qū)域場(chǎng)景控制。7、動(dòng)靜探測(cè)控制通過(guò)每個(gè)調(diào)光模塊和動(dòng)靜探測(cè)器等電氣元件，實(shí)現(xiàn)對(duì)各區(qū)域正常工作狀態(tài)的照明燈具的自動(dòng)開關(guān)控制。 8、自然光源利用控制 調(diào)節(jié)有控光功能的建筑設(shè)備(如百頁(yè)窗簾)來(lái)調(diào)節(jié)控制天然光，還可以和燈光系統(tǒng)連動(dòng)。當(dāng)天氣發(fā)生變化時(shí)，系統(tǒng)能夠自動(dòng)調(diào)節(jié)，無(wú)論在什么場(chǎng)所或天氣如何變化，系統(tǒng)均能保證室的照度維持在預(yù)先設(shè)定的

22、水平。3系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計(jì)主要由電源、遙控模塊部分、控制電路、顯示電路這四部分組成。其中遙控模塊部分遙控模塊有遙控發(fā)射部分和遙控接收兩部分組成，控制部分主要由單片機(jī)前向通道、柔和度調(diào)節(jié)以與其他功能控制電路組成，顯示電路則完成具體的顯示功能。3.1系統(tǒng)設(shè)計(jì)方框圖如系統(tǒng)方框圖3-1所示，該設(shè)計(jì)的智能照明系統(tǒng)由遙控發(fā)射部分，遙控接收部分，控制部分，驅(qū)動(dòng)部分以與燈模塊五大部分構(gòu)成。遙控電路器由PT2262做編譯芯片，選用PT2272做譯碼芯片，LT0038做接收芯片，完成對(duì)遙控信號(hào)的編碼、發(fā)射、接收、譯碼操作?？刂撇糠忠詥纹瑱C(jī)AT89C51為控制核心，實(shí)現(xiàn)指令的讀取，譯碼和輸出控制13

23、。輸入接口采用雙四或非門CD4002芯片對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行操作。輸出接口采用驅(qū)動(dòng)芯片UIN2003，普通繼電器，固態(tài)繼電器MOC3021以與四二與門CD4082相結(jié)合對(duì)燈模塊進(jìn)行控制。實(shí)現(xiàn)燈的柔和度調(diào)節(jié)，亮度調(diào)節(jié)，場(chǎng)景控制，燈組配置和定時(shí)關(guān)等功能；另外，74LS164芯片和數(shù)碼管LED組合控制各項(xiàng)參數(shù)的輸出。遙控發(fā)送部分遙控接收部分驅(qū)動(dòng)部分燈組調(diào)節(jié)，場(chǎng)景設(shè)置顯示單元柔和度調(diào)節(jié) 控制部分總開總關(guān)，定時(shí)關(guān)亮度調(diào)節(jié)圖3-1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖3.2 電源電源有交流和直流之分，居民平常所用電源是220V交流電源，而智能照明系統(tǒng)中有些芯片或燈需要采用低壓直流電源。因此要設(shè)計(jì)一定的低壓穩(wěn)壓源滿足系統(tǒng)控制的需要。實(shí)踐

24、證明，系統(tǒng)失效和硬件損傷是各種干擾引起的，而絕大部分干擾來(lái)自電源, 所以，電源的優(yōu)劣對(duì)系統(tǒng)的影響相當(dāng)大，目前有以下幾種下電源可供選擇14：1、阻容分壓式采用簡(jiǎn)單的電阻電容分壓濾波。這種電源穩(wěn)定下差，電源波動(dòng)大，帶負(fù)能力小。2、開關(guān)電源 這種電源的穩(wěn)壓性能好，紋波小，但成本高。 3、線性電源這種電源穩(wěn)壓性好，隔離性能好，成本適中。單片機(jī)對(duì)電源要求很高，本電路采用線性電源得到5V和12V直流電壓。本設(shè)計(jì)系統(tǒng)的電源電路的具體工作如下：220V交流電經(jīng)過(guò)兩個(gè)變壓器分別降壓為7.5V和10V。降壓后的10V電壓經(jīng)整流橋整流后再由1000uF、0.1uF兩個(gè)電容濾波便可得到12V直流電壓。來(lái)自變壓器的7.

25、5V電壓經(jīng)整理橋整理后，再由穩(wěn)壓期間5081穩(wěn)壓輸入5V直流電壓，給單片機(jī)和其他芯片提供電壓。這路中，輸入端的兩個(gè)電容器濾波作用，輸出端的兩個(gè)電容式去藕電容，IN4007二極管起保護(hù)作用，它能防止輸入端短路時(shí)，輸出端470uF的放電電流倒入穩(wěn)壓器的輸出端，從而損壞穩(wěn)壓器件5081，有了IN4007二極管，輸出端的470uF電容會(huì)通過(guò)其放電，保證穩(wěn)壓器件輸入輸出端的反向電壓不超過(guò)0.7V，達(dá)到保護(hù)的目的。3.3 遙控模塊 遙控模塊有遙控發(fā)射部分和遙控接收兩部分組成。控信號(hào)采用紅外線；編譯碼芯片是PT226和PT2272，它們屬于完全的自編碼和自解碼，抵制一致，PT226對(duì)應(yīng)管腳和PT2272對(duì)應(yīng)

26、管腳輸出的電平一樣。信號(hào)發(fā)射通過(guò)發(fā)光二極管傳播出去，接收由LT0038芯片實(shí)現(xiàn)。3.3.1 信號(hào)選擇遙控信號(hào)有射頻和紅外線之分，兩種信號(hào)各有特色，射頻信號(hào)頻率高，傳播距離較遠(yuǎn)，方向任意，又不受障礙物阻礙，主要用于遠(yuǎn)距離控制；紅外線射頻頻率較低，傳播距離較近，沿直線傳播，且無(wú)法穿透墻壁，這樣便不會(huì)影響到周邊的環(huán)境，不會(huì)干擾到周圍其他電器設(shè)備，另外紅外線遙控電路調(diào)試簡(jiǎn)單，一般只要按給定電路連接，不需要任何調(diào)試即可投入工作；再有其編解碼容易，可進(jìn)行多路遙控。 因此，紅外遙控在室近距離（小于十米）家用電器遙控中得到廣泛的應(yīng)用15。本設(shè)計(jì)也采用紅外線作為遙控信號(hào)傳播。3.3.2遙控電路主要芯片介紹1、P

27、T2262/2272芯片介紹16PT2262/2272芯片是普城公司生產(chǎn)的一種CMOS工藝制造的低功耗低價(jià)位通用編解碼電路，是目前在無(wú)線通訊電路中作地址編碼識(shí)別最常用的芯片之一。PT2262/2272一對(duì)帶地址、數(shù)據(jù)編碼功能的無(wú)線遙控發(fā)射/接收芯片，且屬于 CMOS工藝制造，低功耗，外部元器件少，RC振蕩電阻，工作電壓圍寬：2.615V。數(shù)據(jù)最多可達(dá)6位，地址碼最多可達(dá)531441種，設(shè)定的地址碼和數(shù)據(jù)從17腳串行輸出，可用于無(wú)線遙控發(fā)射電路、紅外遙控發(fā)射電路。在具體應(yīng)用中，外接振蕩電阻可根據(jù)需要進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)，阻值越大，振蕩頻率越低，編碼寬度越大，發(fā)送碼一幀的時(shí)間越長(zhǎng)。其中發(fā)射芯片PT226

28、2將載波振蕩器、編碼器和發(fā)射單元集成于一身，使發(fā)射電路變得非常簡(jiǎn)潔。 PT2262/2272編譯碼芯片原理簡(jiǎn)介如下：PT2262/2272是一種CMOS工藝制造的低功耗低價(jià)位通用編解碼電路，兩個(gè)芯片PT2262/2272最多可有12位(A0-A11)三態(tài)地址端管腳(懸空，接高電平，接低電平)，任意組合可提供531441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(wú)線遙控發(fā)射電路。編碼芯片PT2262 編碼信號(hào)是由地址碼、數(shù)據(jù)碼、同步碼組成一個(gè)完整的碼字，從17 腳輸出到射頻發(fā)射模塊的數(shù)據(jù)輸入端發(fā)射出去。射頻接收模塊接收后送到解碼芯片PT

29、2272，其地址碼經(jīng)過(guò)三次比較核對(duì)后，PT2272 的VT 腳才輸出高電平，與此同時(shí)與PT2262 相應(yīng)的數(shù)據(jù)腳也輸出高電平，如果PT2262 連續(xù)發(fā)送編碼信號(hào)，PT2272 第17 腳和相應(yīng)的數(shù)據(jù)腳便連續(xù)輸出高電平。PT2262 停止發(fā)送編碼信號(hào)，PT2272 的VT 端便恢復(fù)為低電平狀態(tài)。高頻發(fā)射電路完全收控于PT2262的17腳輸出的數(shù)字信號(hào)，從而對(duì)高頻電路完成幅度鍵控（ASK 調(diào)制）相當(dāng)于調(diào)制度為100的調(diào)幅。PT2262的管腳與功能如表3-1所示。表3-1 PT2262管腳功能名稱管腳說(shuō)明AO-A111-8、10-13地址管腳，用于進(jìn)行地址編碼，可置“0”“1”“2”（懸空）D0-D

30、57-8、10-13數(shù)據(jù)輸入端，有一個(gè)為“1”即有編碼發(fā)出，部下拉Vcc18電源正端（+）Vss9電源正端（）TE14編碼啟動(dòng)端，用于多數(shù)據(jù)的編碼發(fā)射，低電平有效OSC116振蕩電阻輸入端，與OSC2所接電阻決定振蕩，頻率OSC215振蕩電阻振蕩器輸出端Dout17編碼輸出端（正常時(shí)接地為低電平）接收電路采用PT2272芯片，有鎖存和非鎖存兩種。鎖存型用L表示，數(shù)據(jù)只要成功接收就能保持對(duì)應(yīng)的電平狀態(tài)，直到遙控?cái)?shù)據(jù)發(fā)生變化才改變。費(fèi)鎖存型用M表示，數(shù)據(jù)腳與發(fā)射端瞬時(shí)對(duì)應(yīng)，可以用類似點(diǎn)動(dòng)的控制。本電路采用帶鎖存功能。PT2272的管腳與功能如表3-2所示。表3-2 PT2272管腳功能名稱管腳說(shuō)明

31、AO-A111-8、10-13地址管腳，用于進(jìn)行地址編碼，可置“0”“1”“2”（懸空），必須與2262一致，否則不解碼D0-D57-8、10-13地址或數(shù)據(jù)管腳，當(dāng)作為數(shù)據(jù)管腳時(shí)，只有在地址碼與2262一致，數(shù)據(jù)管腳才能與2262數(shù)據(jù)端對(duì)應(yīng)的高電平，否則輸出每地電平，鎖存型只有在接收到下一數(shù)據(jù)才能轉(zhuǎn)換Vcc18電源正端（+）Vss9電源正端（）DIN14數(shù)據(jù)信號(hào)輸入端，來(lái)自接收模塊輸出端OSC116振蕩電阻輸入端，與OSC2所接電阻決定振蕩頻率OSC215振蕩電阻振蕩器輸出端VT17解碼有效確認(rèn) 輸出端（常低）解碼有效變成高電平（瞬態(tài)）2、LT0038 芯片介紹17 LT0038是塑封一體化

32、紅外線接收器，由電源正（VDD）、電源（GND）和數(shù)據(jù)輸出（VO和OUT）三角管組成。它是一種集紅外線接收、放大、整形于一體的集成電路，接收頻率為38KHZ，不需要任何外接元件，就能完成從紅外線接收到輸出與TTL電平信號(hào)兼容的所有工作，沒(méi)有紅外遙控信號(hào)時(shí)為高電平，收到紅外信號(hào)時(shí)為低電平，而體積和普通的塑封三極管大小一樣，它適合于各種紅外線遙控和紅外線數(shù)據(jù)傳輸。3.3.3 遙控電路PT2262的14、15端接振蕩電阻，17管腳是編碼輸出端地址位懸空，6個(gè)功能開關(guān)接6個(gè)數(shù)據(jù)位，同時(shí)經(jīng)二極管接到18管腳。正常情況下，18管腳不接通電源，其17腳為低電平，所以38KHz的高頻發(fā)射電路不工作，只有當(dāng)有鍵

33、按下時(shí)，PT2262才得點(diǎn)工作，數(shù)據(jù)變化，受編碼信號(hào)調(diào)制在38KHz上，經(jīng)過(guò)17管腳輸出，通過(guò)控制達(dá)林頓管的導(dǎo)通與否改變二極管的亮滅將編碼信號(hào)已紅外線形式發(fā)送過(guò)去。圖3-1發(fā)射電路由于紅外線接頭芯片LT0038的接收頻率為38KHz，則由發(fā)射電路控制芯片頻率f=2*1000*16/Rosc（K）KHz得Rosc=2*1000*16/f=842K。 結(jié)合表3-3知，芯片PT2262與PT2272的振蕩電阻分別取1.2M和200K表3-3 振蕩電阻匹配編碼發(fā)射芯片振蕩的電阻配套的解碼接收芯片振蕩電阻PT2262SC2260R4PT2272/SC22721.2M200K 1.5M5.1M270K2.

34、2M 390K 3.3M12M680K4.7M20M820K本遙控單元利用紅外線接收頭LT0038接收38KHz信號(hào)，然后送給遙控接收控制芯片PT2272的14管腳。14管腳得到接收信號(hào)時(shí)，地址碼經(jīng)過(guò)兩次比較核對(duì)后，VT腳才輸出高電平，于是便開始啟動(dòng)解碼，接收的信號(hào)經(jīng)PT2272硬解碼輸出與發(fā)射端對(duì)應(yīng)管腳電平的變化信息，將信號(hào)輸給單片機(jī)。接收電路與發(fā)送電路地址對(duì)應(yīng)都為懸空設(shè)置，15和16管腳接的振蕩電阻，其阻值與PT2262的振蕩電阻相匹配。圖3-3 接收電路模塊工作過(guò)程如下：當(dāng)PT2262/2272芯片的地址一致。PT2262的六個(gè)數(shù)據(jù)位接六個(gè)功能按鈕，當(dāng)有按鍵按下時(shí)，發(fā)送模塊工作，以紅外線

35、形式傳送出去。匹配的紅外線接收頭接收信號(hào)后再傳遞給PT2272，PT2272經(jīng)解碼將PT2262的按鍵信息準(zhǔn)確的反應(yīng)在自己的對(duì)應(yīng)管腳上。由于管腳與單片機(jī)P1口相連接，則按鍵信息便被單片機(jī)讀取，與預(yù)設(shè)按鍵功能比較后，譯碼出相應(yīng)的控制指令進(jìn)行燈的各種控制。這便完成了遙控控制。PT2262六個(gè)按鈕的預(yù)設(shè)功能依次為：燈的開和關(guān)，燈的柔和度調(diào)節(jié)，亮度調(diào)節(jié)，場(chǎng)景設(shè)置，燈組配置和定時(shí)關(guān)功能。3.3.4 遙控編碼遙控信號(hào)的一組字碼由12位AD碼有地址碼和數(shù)據(jù)碼組成，每組字碼之間有同步碼隔開。PT2262發(fā)射芯片地址編碼輸入有“1”、“0”和“開路”三種狀態(tài)，數(shù)據(jù)輸入有“1”和“0”兩種狀態(tài)。地址碼和數(shù)據(jù)碼都用

36、寬度不同的脈沖來(lái)表示，兩個(gè)窄脈沖表示“0”；兩個(gè)寬脈沖表示“1”；一個(gè)窄脈沖和一個(gè)寬脈沖表示“F”，也就是地址碼的“懸空”。格式如圖3-3所示。圖中a=2*時(shí)鐘振蕩周期，低電平用4a表示，高電平是低電平的三倍，即12a。當(dāng)有鍵按下時(shí)，便按這樣的脈寬編碼調(diào)制于38KHz頻率上，再通過(guò)控制發(fā)光二極管的變化以紅外線的形式發(fā)送出去。PT2262每次至少發(fā)送4次編碼，首先我們可以通過(guò)檢測(cè)11ms寬度的同步碼頭，有碼頭才開始進(jìn)行編碼解碼，無(wú)碼頭則繼續(xù)等待。當(dāng)收到碼頭時(shí)，還要檢測(cè)是否已經(jīng)收到過(guò)碼頭，若無(wú)，則丟棄第一次編碼的信號(hào)，以防止誤碼。PT2262和PT2272是一對(duì)編碼與譯碼系統(tǒng)，只要地址預(yù)設(shè)一致，完

37、成編碼的接收，PT2272就能實(shí)現(xiàn)對(duì)PT2262的硬解碼。得到與PT2262管腳對(duì)應(yīng)的管腳信息，這便實(shí)現(xiàn)了遙控的編碼和解碼。3a2*soc數(shù)據(jù)“0”數(shù)據(jù)“1”數(shù)據(jù)“f”1/8位寬=4a4倍位寬=128a圖3-3 編碼格式3.3.5 PT2262/2272 地址碼的設(shè)定在通常使用中，一般采用8位地址碼和4位數(shù)據(jù)碼，這時(shí)編碼電路PT2262和解碼PT2272 的第18腳為地址設(shè)定腳，有三種狀態(tài)可供選擇：懸空、接正電源、接地三種狀態(tài)，3的8次方為6561，所以地址編碼不重復(fù)度為6561組，只有發(fā)射端PT2262和接收端PT2272 的地址編碼完全一樣，才能配對(duì)使用，例如將發(fā)射機(jī)的PT2262 的第2

38、 腳接地第3腳接正電源，其它引腳懸空，那么接收機(jī)的PT2272只要第2腳接地第3腳接正電源，其它引腳懸空就能實(shí)現(xiàn)配對(duì)接收。當(dāng)兩者地編碼完全一致時(shí)，接收機(jī)對(duì)應(yīng)的D1D4端輸出約4V互鎖高電平控制信號(hào)，同時(shí)VT 端也輸出解碼有效高電平信號(hào)。設(shè)置地址碼的原則是：同一個(gè)系統(tǒng)地址碼必須一致；不同的系統(tǒng)可以依靠不同的地址碼加以區(qū)分。至于設(shè)置什么樣的地址碼完全隨客戶喜歡。3.4 控制電路 3.4.1 單片機(jī)前向通道單片機(jī)前向通道有晶振電路、復(fù)位電路、PT2272的輸入電路組成。實(shí)現(xiàn)單片機(jī)正常工作，以與對(duì)遙控信號(hào)的讀取18。1、時(shí)鐘電路 89C51芯片部有一個(gè)反增益反相放大器，用于構(gòu)成振打器。反相放大器的輸入

39、端為XTHL1，輸出端為XTAL2，兩端跨接石英晶體與兩個(gè)電容，就可以構(gòu)成穩(wěn)定的自激振蕩器。電容器阻值在30PF左右，可穩(wěn)定頻率，對(duì)頻率有微調(diào)作用。此電路采用12MHz振蕩頻率，于是采用12MHz晶閘管值穩(wěn)壓，兩個(gè)30PF電容微調(diào)。2、復(fù)位電路復(fù)位電路是單片機(jī)得電工作的前提。單片機(jī)通電時(shí)，其復(fù)位端至少保持兩個(gè)周期的低電平，單片機(jī)就啟動(dòng)初始化，程序開始運(yùn)行?，F(xiàn)采用850電阻與10F串聯(lián)構(gòu)成復(fù)位電路。3、PT2272接口電路PT2272與PT2262按鈕標(biāo)號(hào)K16對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)位依次連接到單片機(jī)P1.01.5管腳。這樣發(fā)射端按鈕信息將在單片機(jī)相應(yīng)的管腳上反映出來(lái)。單片機(jī)采用外部中斷觸發(fā)，于是將PT22

40、72的六位數(shù)據(jù)位同時(shí)經(jīng)過(guò)雙四或非門CD4002連接到P3.2外部中斷零端口，作為P1端口掃描的觸發(fā)信號(hào)。當(dāng)有按鈕按下時(shí)，遙控接收電路接收到編碼信號(hào)，并將譯碼信號(hào)在PT2272數(shù)據(jù)位上表示。它們經(jīng)過(guò)CD4002或非門，就會(huì)產(chǎn)生電平變化，引起外部中斷零中斷。單片機(jī)執(zhí)行中斷程序?qū)1口掃描讀數(shù)，這便讀取了遙控控制信號(hào)。圖3-4 單片機(jī)前向通道電路圖3.4.2 柔和度調(diào)節(jié)圖3-5 柔和度電路彩色發(fā)光二極管具有暖色，可進(jìn)行柔和度調(diào)節(jié)。本電路串聯(lián)一組黃色LED燈進(jìn)行柔和度的調(diào)節(jié)19。3.4.3 燈其他功能電路圖3-6燈模塊電路如圖3-6所示，燈模塊的控制是受固態(tài)繼電器MOC3021實(shí)現(xiàn)的，其中UIN200

41、3是其驅(qū)動(dòng)芯片，四二與門是調(diào)光用的，它將P0端口輸出的燈組信號(hào)分別與P2.7管腳的調(diào)光信號(hào)相與，實(shí)現(xiàn)對(duì)燈組的綜合控制，從而實(shí)現(xiàn)亮度調(diào)節(jié)，燈形設(shè)置，燈組配置功能。而其定時(shí)關(guān)功能是過(guò)普通繼電器實(shí)現(xiàn)的。燈的各項(xiàng)功能都是由遙控發(fā)射部分的按鈕控制。當(dāng)按鍵按下時(shí)，單片機(jī)收到后執(zhí)行相應(yīng)指令，把控制信號(hào)發(fā)給執(zhí)行機(jī)構(gòu)固態(tài)繼電器或普通繼電器。普通繼電器得電吸和，與之相應(yīng)的那一支路燈便亮了。四個(gè)支路的燈可以任意組合16種，隨機(jī)選擇9種常用的燈組由遙控部分K4控制。場(chǎng)景設(shè)置由燈組和亮點(diǎn)兩參數(shù)共同決定。設(shè)置4種場(chǎng)景，由遙控開關(guān)K5控制。燈的開和關(guān)由遙控開關(guān)K1決定，由電磁繼電器J5執(zhí)行。K1按一次開，再按一次關(guān)，如此循

42、環(huán)控制。定時(shí)開關(guān)是由電磁繼電器J2執(zhí)行，但受遙控開關(guān)K6控制。共設(shè)8個(gè)定時(shí)級(jí)別，每個(gè)級(jí)別相差三個(gè)小時(shí)。3.4.4 顯示電路此顯示電路由數(shù)碼管LED和74LS164組成。74LS164是串行輸入并行輸出芯片。單片機(jī)采用串行端口傳輸數(shù)據(jù)。單片機(jī)對(duì)74LS164進(jìn)行控制，其RXD端傳播數(shù)據(jù)，TXD端口作為時(shí)鐘控制，P3.6控制使能端。74LS164向數(shù)碼管LED傳送并行數(shù)據(jù)使其進(jìn)行顯示21。當(dāng)有按鍵信息時(shí)，單片機(jī)判斷其功能作用，若是燈組配置，亮度調(diào)節(jié)，場(chǎng)景設(shè)置，定時(shí)關(guān)信息時(shí)，單片機(jī)P3.6端口先置零對(duì)74LS164輸出端清零，同時(shí)它們的級(jí)數(shù)將加一后通過(guò)單片機(jī)RXD串行傳送給74LS164，74LS164 再把并行數(shù)據(jù)傳遞給數(shù)碼管顯示。數(shù)據(jù)傳送完后，再對(duì)P3.6管腳置1。圖3-7 顯示電路4