基于單片機的控制開關智能加裝系統

李振

摘 要：改革開放以來，我國科技水平迅速發展，智能技術被廣泛應用在各個領域中。本文以實踐創新項目智能懶人開關設計為對象，設計一款控制開關的智能加裝系統。其主要功能是不改變原控制開關的結構，設計一款智能加裝系統，實現遠程控制，其特點是穩定性好、價格低廉、使用方便靈活。

關鍵詞：單片機;控制開關;智能加裝系統

引言

隨著電子技術的發展，對電子設備的需求不斷增長，為了適應電子設備的需求，開關電源的性能越高，設備的可靠性和適應性就必須越高。迄今為止，在開關電源的發明中，PID控制的開關電源占據了很大的一部分。這是因為由PID控制的開關電源結構簡單可靠，易于實現，可控性好，算法原理簡單明了，參數的物理含義清晰準確。

可調開關電源通過調節電阻以改變穩壓器芯片的輸出電壓值，并且具有許多缺陷，例如精度低和使用不便。可編程開關電源將彌補這些缺點，并將應用于數字電位器，直到由計算機控制為止。它具有重要的發展意義，廣闊的發展前景，適用于現代技術。

1單片機控制概述

第一種模擬數字混合的基本形式，單片機在這一方式中起著智能檢測與控制的作用，開關電源的控制主要還是以電源控制為主，以MCU輸出電壓為參考來調控電源。該方法僅用單片機代替原始參考，而單片機不作為電源反饋。第二種是基于單片機而實現AD拓展的方式。在這一過程中與設定的電流電壓進行對比調節，從而控制在預定的范圍，使得輸出電壓保證在穩定的范圍。在此過程中，使用單芯片技術調節輸出電壓，通過PWM的兩種波形控制技術實現的，這使得實現技術過于復雜。

本文提出了一種由單片機調節的直流電源新模式。PWM波是由單片機產生的。電源的輸出電壓由變流器芯片連續檢測，在檢測過程中，對比實際電壓與預設電壓情況，對兩者之間的差值進行對比，對PWM波占比進行相對應的調整，進而達到對電源的程控，在實現對控制器的程控后，實現電壓在穩定電源下的輸出，輸出電壓的控制通過對PWM波占比的改變來實現。

2總體方案

該智能燈光開關系統主要由單片機、LED顯示屏、燈光開關控制模塊、遙控器、光敏傳感器、熱敏傳感器、聲控傳感器等以及一系列控制電路共同組成。

在該智能燈光開關系統中，當接通電源后，整個系統自動動作完成初始化（其中包括遙控器操作以及各類傳感器開啟操作），并且與此同時語音模塊也自動完成啟動操作;當啟動進程完成之后，操作者只需在此系統所能感應到的范圍之內，說出“開燈”下達命令，或者自身進入按有各類傳感器的房間時，則LED做出相應的開燈反應。反之，下達“關閉”語音命令后LED燈實現關閉狀態（當人第二次經過門口時系統便會自動檢測到，并關燈的指令下達給終端從而執行操作）。此外，還可以通過下達“亮一點”或“暗一點”語音命令來實現對控制LED燈的亮暗程度，并且它也可根據室外光線亮度來實現燈的亮暗程度，達到節能的效果。

3硬件部分設計

這個系統設計主要是由主控芯片51單片機，單片機晶振電路，復位電路，電源電路，聲光及熱釋電按鍵模擬電路，聲光控開關控制電路組成。51單片機負責整個系統的執行控制過程。

本設計中使用的單片機是AT89C51，通過2個22P電容和1個11.0592MHz的晶振組成的晶振電路，系統的時鐘脈沖就是由晶振電路提供，還有通過1個電阻和1個電解電容和1個按鈕組成單片機的復位電路，這三部分就是單片機最小系統組成。在本設計中用3個按鍵來模擬聲光傳感器和熱釋電傳感器，使用1個按鍵來設定模式切換。

此設計使用一個繼電器來進行對聲光開關的控制切換，通過單片機P26口接在三極管PNP的基極上，當P26輸出一個低電平的時候，三極管導通，繼電器線圈得電吸合，聲光指示燈亮。當P26輸出一個高電平，三極管截止，繼電器線圈不得電不吸合，聲光指示燈滅。

雙電壓比較器LM3932腳是檢測聲音的電壓，3腳是通過103電位器調節的固定值，當有聲音時2腳的電壓會變小，當2腳的電壓小于3腳時，1腳就會輸出一個低電平，1腳連接單片機時，單片機檢測到低電平就會執行相應的控制程序。同樣5腳是通過103電位器調節的固定值，6腳連接的是光敏電阻，當光線暗的時候，輸出的電壓就會變小，當6腳的電壓小于5腳時，7腳就會輸出一個低電平單片機檢測到低電平就會執行相應的控制程序。

繼電器電磁式繼電器一般由鐵芯、線圈、銜鐵、觸點簧片等組成的。只要在線圈兩端加上一定的電壓，線圈中就會流過一定的電流，從而產生電磁效應，銜鐵就會在電磁力吸引的作用下克服返回彈簧的拉力吸向鐵芯，從而帶動銜鐵的動觸點與靜觸點（常開觸點）吸合。當線圈斷電后，電磁的吸力也隨之消失，銜鐵就會在彈簧的反作用力返回原來的位置，使動觸點與原來的靜觸點（常閉觸點）吸合。這樣吸合、釋放，從而達到了在電路中的導通、切斷的目的。

當有聲音的時候會輸出一個低電平傳給單片機，單片機就會進行相應的操作，當光線被遮住的時候會輸出一個低電平傳給單片機，單片機就會進行相應的操作，當有人靠近的時候會輸出一個低電平傳給單片機，單片機就會進行相應的操作，只有具備這三個條件亮繼電器的指示燈才會點，使其正常工作。

4電源軟件編程

單片機控制的程控過程需要電源軟件來實現監控與調整。程序啟動時，首先初始化外部接口，如LCD，鍵盤等，然后初始化MCU定時器。微控制器的I/O端口的PWM信號以30kHz的頻率傳遞，進而實現對MOS管開關電路的驅動。在通過單片機程控軟件的調控過程中，電源系統程序進行AD采樣，然后將AD采樣的結果與額定的電壓與電流進行對比，當電源輸出的電壓或電流高過額定的安全值時，內置軟件會關閉PWM信號的輸出，則脈沖寬度調制脈沖寬度減小，并且刻度減小到脈沖寬度調制最小分辨率;如果輸出電壓小于設定電壓，則該值增加脈沖寬度調制脈沖寬度并將比例增加到脈沖寬度調制最小分辨率。AD實時收集開關電源的輸出電壓，并實時調整脈寬調制信號的脈沖寬度，以穩定開關電源的直流電壓。在單片機控制的基礎上設計，穩壓電源具有輸出功率的程序控制和中介功能。當移除電源的溢出和過電壓時，按開始按鈕繼續供電。在單片機基礎上進行的開關電源程控具有獨特的優越性，與傳統的程控方案對比來說具有更好的適用性。

5系統測試

該系統通過與各個房間的燈具相聯，起到對燈光的開關控制，達到智能化的目標。通過對系統進行實測，結果滿足預期目標并且系統運行穩定，最終達到智能控制燈光，方便、智能、快捷人們的生活。

結語

綜上所述，在本文研究中，基于單片機開關電源，優化設計節能控制系統，系統涉及到單片機監控、節能控制等模塊。其中，節能控制模塊包含變壓器、脈沖寬度調制電路、濾波器。通過濾波器，能夠將初始直流電中存在的異常波形消除，之后借助脈沖寬度調制電路，可以轉化為方形波，同時輸出至變壓。利用低能耗直流電，將方形波傳輸到監控模塊。通過單片機監控模塊，能夠提供低能耗直流電顯示功能，以數據信息方式顯示，對單片機開關電源進行標準化控制。通過軟件裝置，能夠科學控制節能控制模塊的運行里程，同時對單片機開關電源、節能控制代碼進行檢測。在實際運用階段，需要得到更好的應用和進一步的提升。

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