遙控照明系統設計

王達偉,史穎剛（西北農林科技大學機械與電子工程學院，陜西咸陽，712100）

遙控照明系統設計

王達偉,史穎剛
（西北農林科技大學機械與電子工程學院，陜西咸陽，712100）

介紹了一種基于單片機的智能遙控照明系統，由紅外遙控發射器和單片機控制的紅外接收電路，以及輸出控制電路構成。能實現照明系統的一鍵開關和逐級調光控制。系統結構靈活,成本低,易于擴充和改進性能,將接收部分嵌入到物理開關，就可實現智能化控制。

智能照明；遙控；單片機

0 引言

目前的照明設施開關，多為手動，一些病人、老人、兒童、殘疾人，對燈的開、關控制，明暗程度控制，照明的范圍控制，不是很方便。因此，需要設計一種遙控照明系統，不僅控制燈具的開關，而且能控制發光時間、亮度。紅外線遙控具有體積小、功耗低、功能強、成本低等特點，是目前使用最廣泛的一種通信和遙控手段。

1 系統電路設計

1.1 整體設計

系統架構，如圖1所示。遙控端按鍵輸入，將脈沖送至PT2262對應按鍵編號的輸入口，內部編碼后，通過DOUT，輸到HS101的IN口，集成天線將電路調制后的信號發射。HS201接收信號，解碼后，送到PT2272的DIN口，進行信息比較，信息一致，解調出控制信號，控制開關電路和亮度調節電路。

圖1 系統架構框圖

1.2 編碼電路

PT2262/2272是一種通用編解碼電路，最多有A0-A11的12位三態地址端管腳，任意組合后，可提供531441個地址碼，PT2262最多可有6位(D0-D5)數據端管腳，設定的地址碼和數據碼從17腳串行輸出，可用于無線遙控發射電路。

PT2262編碼芯片內部有振蕩器、系統定時器、地址編碼器、編碼脈沖發生器和控制邏輯電路，A0～A7端是芯片的地址碼設置端口 ,每一端口可以編為“0”(接地)、“1”(接VCC) 和“開路”三種狀態，利用A0～A7這8位地址線，可提供38=6561種不同尋址，本開關系統將地址均接地。D0～D3端是數據碼輸入端，分別和按鍵SB1，SB2，SB3，SB4相連。編碼芯片PT2262的數據碼輸入端，可以是高電平1或者是低電平0，一共有4個通道，數據碼的作用，是區別不同的開關電路。

發射系統的電路原理，如圖2所示。采用射頻發射模塊HS101無線發射，發射器的按鈕SB1，SB2，SB3，SB4，分別對應編碼集成電路的D0，D1，D2，D3數據輸入，按下SB1鍵，信號經D0進入PT2262編碼，編碼脈沖經發射模塊HS101調制后，以載波信號形式發射出去。

圖2 發射系統電路原理

1.3 解碼電路

由PT2272芯片為核心的接收系統，包括無線電接收電路、解碼電路、PMW亮度調節電路、開關控制電路。其作用是解調、解碼接收信號，用解碼數據，控制對應電路，進行相關電路控制。

接收端的地址碼設置端口為A0～A7，當其與發射端的地址碼設置相同時，PT2272的輸出端輸出發射端信號。數據輸入端接收到的信號，經電路解碼辨識確認后，如果地址碼與本地地址的編碼相同，D0～D3端口輸出信號，對應電路響應相關操作，完成一次遙控操作。否則，解碼芯片不解碼，控制電路和開關電路的工作狀態保持，不進行亮度調節。接收系統的電路原理，如圖3所示。

為提高輸出引腳的驅動能力， Vcc的電壓，經上拉電阻，加到單片機的P3.4和P3.5引腳上。當按鍵按下時，對應引腳產生跳變脈沖，單片機檢測、識別脈沖后，調整對應的PWM脈沖寬度。

PT2262每次發射4組以上字碼，PT2272連續兩次檢測到相同的地址碼和數據碼，把數據碼中的“1”對應的數據輸出端，驅動為高電平，驅動VT端同步為高電平。無線發射的第一組字碼，受零電平干擾，會產生誤碼，所以丟棄處理。無線電接收電路，采用與射頻發射模塊HS101對應的射頻接收模塊HS201，其輸出端口直接與PT2272的數據輸入端口連接。

1.4 亮度控制

設單片機的時鐘頻率f，定時器/計數器為n位，定時器定時初值TW，則定時器初值與定時時間關系為：

則，控制定時器初值T0和T1，則單片機的任意輸出口，可輸出不同占空比的PWM信號。采用定頻調寬方式，調整PWM脈寬，可實現亮度調節。

采用定時器記數法設計亮度調節程序，其原理是：把單位延時次數M作為給定值，存放在存儲單元，記錄通電過程中的通電單位時間t0的次數，同時與存儲器存儲內容比較。若不等，繼續輸出控制脈沖，直到記數值與給定值相等。照明亮度控制的電路原理，如圖4示，按鍵按下后，單片機讀取D2、D3輸出的遙控信號，通過P1.0口，輸出對應的PWM脈沖到B2口，經LM324的兩級整形后，放大的驅動信號，通過B3輸出至可控硅輸入端，調節照明系統亮度。報警脈沖經P1.7口輸入到報警電路，處理后，顯示照明系統工作狀態。亮度最大值與最小值，用紅色和綠色二極管顯示。

圖3 接收系統的電路原理

圖4 亮度控制電路

1.5 開關控制電路

開關電路，如圖5所示。CD4013是雙D觸發器，接成一個雙穩態電路。CP前端的RC電路,對接收到的脈沖進行展寬整形。雙穩態電路驅動VT9013，控制繼電器。利用D觸發器CD4013的上升沿，實現開關電路，CP端將PT2272輸出的正向脈沖，作為控制信號，D端與Q端連接，R端和S端接地。

圖5 開關電路

1.6 電源電路

電源電路原理，如圖6所示。先把220伏交流變成低壓交流電，用整流電路變成脈動的直流電，用濾波電路濾除交流成分，得到直流電壓。采用橋式整流器進行整流，穩壓器采用三端固定正穩壓7812，波電容C1、C3選取100PF，由于穩壓器距離整流濾波電路比較遠，在輸入端接入0.33μF的電容器C4，抵消線路電感效應，防止產生自激振蕩。輸出端0.1μF的電容C2，作用是濾除輸出端的高頻信號，改善電路的暫態響應。

圖6 電源電路

2 軟件設計

采用匯編語言編寫程序，完成按鍵識別、PWM脈寬控制和報警顯示設計。單片機I/O口分配詳情，見表1，系統主程序的流程，如圖7所示。

表1 單片機I/O口分配表

圖7 程序流程

3 結論

設計的智能遙控照明系統，研究了無線電遙控發射、接收部分和亮度調節控制部分的結構和原理，給出了相關部分的電路原理圖和軟件流程圖。該設計能克服傳統照明系統的一些缺陷，實現了多路相互不干擾控制，且亮度可調的智能化功能。該系統不受傳統照明電路布線影響，將接收部分嵌入到物理開關上就可實現智能化控制。

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Remote lighting system design

Wang Dawei, Shi Yinggang
(College of Mechanical and Electronic Engineering, Northwest A&F University, Xianyang Shanxi,712100)

A intelligent remote control lighting system based on the single-chip computer is introduced which is composed of an infrared remote control transmitter and the infrared receiving circuits controlled by the single-chip computer and output controlling circuits The system can achieve a key switch lighting system and step-by-step dimming control. This system is flexible, low cost. With easy extending and improving function, it can realize intelligent control by embedding the receive parts into the physical switches

Intelligent lighting; Remote control; Single-chip computer

TN710

A

王達偉（1996- ），男，安徽安慶人，機械電子專業本科生。

西北農林科技大學教學改革研究項目（JY1302053）

史穎剛（1976- ），男，山西隰縣人，講師，研究方向機械電子。