多路遙控節能器設計

桂林電子科技大學信息科技學院 韓桂明

隨著經濟發展和生活條件的不斷改善，家用電器種類和數量不斷增加，而能耗也隨之大幅提高，特別是近年來能源價格大幅度提升；而家用電器大多數都是處于待機或待命狀態，無形中既消耗了電能，縮短用電器壽命，又增加了維護費用。為了有效改善這種狀況，經過理論分析和反復實踐并多次電路改進，研制出了一種用單片機作為控制核心的智能型遙控節電裝置，經過實際應用，其運行穩定、節電效果顯著。

1.節電器硬件結構

系統構架總框圖：

我們將系統劃分為五大系統：單片機控制系統、電流采樣，遙控系統、顯示模塊，驅動系統。其總框圖如圖1所示。

1.1 單片機

AT89S52是一種低功耗、高性能CMOS 8位微控制器，具有8K在系統可編程Flash存儲器。與工業80C51產品指令和引腳完全兼容。片上Flash允許程序存儲器在系統可編程，亦適于常規編程器。在單芯片上，擁有靈巧的8位CPU和在系統可編程Flash，使得AT89S52為眾多嵌入式控制應用系統提供高靈活、超有效的解決方案。AT89S52具有以下標準功能：8k字節Flash，256字節RAM，32位I/O口線，看門狗定時器，2個數據指針，三個16位定時器/計數器，一個6向量2級中斷結構，全雙工串行口，片內晶振及時鐘電路[1]。

1.2 驅動電路

圖1 總體設計框圖

它是采用控制三極管的導通狀態來控制繼電器的吸合。是一種用較小的電流控制較大的電流的一種開關，同時繼電器用來切斷和連接用電器電源，而LED的亮滅用來指示繼電器的閉合和斷開。當給高電平時三極管導通，繼電器處于閉合狀態，LED指示燈亮起；反之，繼電器斷開，LED指示燈滅（如圖2所示）。

1.3 電壓電流采樣電路

用電器的電流通過電流互感器初級后，次級將感應出電流通過整流濾波在R1上得到一個電壓，通過調節R1大小得到1-2V電壓，此時紅，綠燈都亮起來，說明節電器正常工作。再經過電壓放大得到4-5V的電壓，電壓通過比較器進行比較判斷，將結果送到單片機IO口，單片機判斷輸入的高低電平從而知道用電器是否進入待機狀態（如圖3所示）。

1.4 顯示模塊

圖2 繼電器驅動電路設計

圖3 電流采樣電路設計

圖4 紅外遙控器電路設計

圖5 程序流程圖

顯示部分采用LCD1602液晶，能夠同時顯示16x02即32個字符，主要負責顯示各路的用電器狀態以及倒計時斷開的時間，而且通過遙控可以隨時開啟和關閉液晶顯示屏，使本系統更加節約功耗。

1.5 紅外遙控

紅外發射模塊核心主要為SC6122[2]是一塊用于紅外遙控系統中的專用發射集成電路，采用CMOS工藝制造，它可外接64個按鍵，其中有三組雙重按鍵。工作頻率為455KHz，其中只接了6個按鍵（如圖4所示）。

2.程序流程圖

圖5所示為主程序的流程圖。圖5中“時間未到有用電器重新工作？”表示用戶設計的時間還沒到的時候，用戶又自己開啟了用電器。此時，CPU又要重新實時檢測設備是否待機。如果用戶沒有重新開啟用電器的話產品將繼續倒計時，一旦時間到了就會斷開該路用電器。在倒計時的過程中包含了延時子程序，外部中斷程序，遙控按鍵的實時檢測程序，以及對液晶顯示器的動態顯示程序等。其中遙控按鍵的實時檢測程序是通過外部中斷來響應的。當遙控器按下之后將通過紅外傳輸信息到接受端，接受端一但檢測到有數據傳輸過來便會觸發外部中斷，然后在外部中斷進行解碼處理。這其中還包含了對接受到的數據保存操作以及時間的精準控制等操作。

3.節能分析

經過實踐和理論分析，整個節能系統經過測量每天24小時工作消耗在4.6Wh左右，而據調查我國城市家庭的平均待機能耗已經占到了家庭總能耗的10%左右。一般家庭擁有的電視機、空調、音響、電腦、飲水機、電熱水機等，待機能耗加在一起，相當于開著的一盞30瓦的長明燈。全國僅電視機每年因待機耗電25億千瓦小時。假設按照每戶每月用電量為200KWh計算，浪費的能耗為20KWh。如果使用節能器，每個月能節約電能為20KWh-4.6Wh*30=19862Wh，一年下來能省下一百多元人民幣。

[1]AT89S52中文資料http://www.ic37.com/icasp/pdf_open.asp?id=1968754_749056.

[2]SC6122紅外遙控器IC資料.http://wenku.baidu.com/view/d62544d333d4b14e852468ab.html.

[3]LM324 data sheet http://wenku.baidu.com/view/8aa2bcd3240c844769eaeecd.html.

[4]蔣佳佳,趙華,張瑜.基于80C51單片機的多路智能遙控節電器[期刊論文].電子技術應用2009(1),http://d.g.wanfangdata.com.cn/Periodical_dzjsyy200901018.aspx.