基于AT89S51單片機(jī)的無線搖控開關(guān)設(shè)計與實(shí)現(xiàn)

1、基于基于 AT89S51AT89S51 單片機(jī)的無線搖控開關(guān)設(shè)計與實(shí)現(xiàn)單片機(jī)的無線搖控開關(guān)設(shè)計與實(shí)現(xiàn)張永格 摘摘 要要 目前，大多數(shù)用電器的開關(guān)都是手動控制的，在使用過程中存在著諸多的不便。為了解決這個問題，本文提出了一個多功能遙控器的設(shè)計方案。其可以通過自學(xué)習(xí)而擁有對多臺用電器的遙控功能，省時省力，從而使人們免除為了控制用電器而東跑西轉(zhuǎn)的煩惱。本文采用單片機(jī) AT89S51 為核心，外加調(diào)頻收發(fā)電路、繼電器的驅(qū)動等電路組成,實(shí)現(xiàn)無線多路遙控開關(guān)的設(shè)計功能。 關(guān)關(guān) 鍵鍵 詞詞 AT89S51 單片機(jī) 無線遙控 繼電器驅(qū)動 作者簡介作者簡介 張永格，男，柳州運(yùn)輸職業(yè)技術(shù)學(xué)院電子工程系講師。廣西柳

2、州，545007一、系統(tǒng)基本方案框圖一、系統(tǒng)基本方案框圖將系統(tǒng)劃分為單片機(jī)控制系統(tǒng)、搖控系統(tǒng)、驅(qū)動系統(tǒng)和電源系統(tǒng)模塊，其總框圖如圖 1 所示。為實(shí)現(xiàn)各模塊的功能，分別作了幾種不同的設(shè)計方案并進(jìn)行了論證，以便選取了較好的方案來實(shí)現(xiàn)。二、各模塊方案的選擇和論證二、各模塊方案的選擇和論證（一）單片機(jī)控制器模塊方案一方案一：采用目前比較通用的51系列單片機(jī)，即AT89S51。此單片機(jī)的運(yùn)算能力強(qiáng)，軟件編程靈活，自由度大，市場上比較多見價格便宜且技術(shù)比較成熟容易實(shí)現(xiàn)。方案二方案二：采用凌陽16 位單片機(jī)SPCE061A 作為控制核心。與51單片機(jī)相比，SPCE061A具有更加豐富的資源，有32個可編程的

3、I/O口，14個中斷源。但考慮到本設(shè)計沒有用到如此多資源且價格貴，市場比較少見，技術(shù)不穩(wěn)定。綜上分析，選擇方案一。（二）遙控發(fā)收模塊方案一方案一：采用通用的電視機(jī)紅外遙控器，系統(tǒng)由發(fā)射和接收兩大部分組成，應(yīng)用單片機(jī)進(jìn)行控制操作，如圖2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。其控制范圍小，但用單片機(jī)解碼尋碼復(fù)雜。方案二方案二：采用調(diào)頻無線搖控模塊，再用單片機(jī)解碼。其收發(fā)由專門的搖控模塊完成，接收到八位二進(jìn)制代碼后由單片機(jī)解碼完成。如圖3所示。其控制范圍廣，用單片機(jī)解碼方便簡單。綜上分析，采用方案二。（三）驅(qū)動與開關(guān)方案一：方案一：采用

4、晶閘管直接驅(qū)動。其優(yōu)點(diǎn)是體積小，電路簡單，外圍元件少。但控制電流小，大電流晶閘管成本高，并且隔離性能差。方案二：方案二：采用三極管驅(qū)動繼電器。其體積大，外圍元件多。優(yōu)點(diǎn)是控制電流大，隔離性能好。根據(jù)實(shí)際情況采用方案二。三、系統(tǒng)的硬件設(shè)計與實(shí)現(xiàn)三、系統(tǒng)的硬件設(shè)計與實(shí)現(xiàn)（一）發(fā)收電路模塊采用 PT2262-PT2272 紅外遙控發(fā)射/接收芯片。PT2262/2272 是一對帶地址、數(shù)據(jù)編碼功能的紅外遙控發(fā)射/接收芯片。其中發(fā)射芯片 PT2262-IR 將載波振蕩器、編碼器和發(fā)射單元集成于一身，使發(fā)射電路變得非常簡潔。其工作原理如下：PT2262-IR 發(fā)射芯片地址編碼輸入有“1” 、 “0”和“開

5、路”三種狀態(tài)，數(shù)據(jù)輸入有“1”和“0”兩種狀態(tài)。由各地址、數(shù)據(jù)的不同接腳狀態(tài)決定，編碼從輸出端 Dout 輸出，通過紅外發(fā)射管發(fā)射出去。Dout 輸出的編碼信號是調(diào)制在 38kHz 載波上的，OSC1、OSC2 外接的電阻決定載頻頻率，一般電阻可在 430k470k 之間選擇即可。PT2272 的暫存功能是指當(dāng)發(fā)射信號消失時，PT2272 的對應(yīng)數(shù)據(jù)輸出位即變?yōu)榈碗娖?。而鎖存功能是指，當(dāng)發(fā)射信號消失時，PT2272 的數(shù)據(jù)輸出端仍保持原來的狀態(tài)，直到下次接收到新的信號輸入。圖 4 是紅外發(fā)射和接收的典型應(yīng)用原理圖，為了能正確解調(diào)出調(diào)制的編碼信號，接收端需加一級前置放大級，保證輸入 PT2272

6、 的信號幅度足夠大。PT2272 各輸出端通過各種接口即可控制相應(yīng)的負(fù)載。（二）電源電路由于本設(shè)計不需要高功率電源，所以采用三端穩(wěn)壓器足以滿足要求。電路如圖 5 所示。由于在本電路中須要兩個不同電壓供電，所以用了兩個三端穩(wěn)壓器，變壓器為單 17V，電解電容全部采用 2200UF/25V，無極高頻小電容用 100pF。 （三）單片機(jī)系統(tǒng)電路采用 AT89S51 單片機(jī)構(gòu)成一個最小控制系統(tǒng)。P3 端口為遙控控制口輸入，P0 口為開關(guān)控制口輸出；P1 口外接數(shù)碼管顯示電路。電路如圖 6 所示。（四）繼電器驅(qū)動電路電控板上的 12V 直流繼電器，是采用晶體管驅(qū)動的。如圖 7 所示，采用 PNP 型 9

7、012 晶體管來驅(qū)動，當(dāng)晶體管 Q1 基極被輸入低電平時，晶體管飽和導(dǎo)通，發(fā)射極變?yōu)榈碗娖?，繼電器線圈通電，觸點(diǎn)吸合；當(dāng)晶體管 Q1 基極被輸入高電平時，晶體管截止，繼電器線圈斷電，觸點(diǎn)斷開。（五）數(shù)碼管顯示電路由于在本設(shè)計中不須要顯示大多的數(shù)據(jù)，用一個 I/O 口動態(tài)控制一個共陽七段數(shù)碼管，如圖 8 所示。四、系統(tǒng)的軟件設(shè)計四、系統(tǒng)的軟件設(shè)計（一）程序簡述及流程調(diào)頻接收模塊輸出是一個 4 路組成的 15 路編碼，其代碼是1110、1101、1011、0111、0011、1100、0101、1010、1001、0110、0001、0010、0100、1000、0000、1111，其中 1111

8、 為常態(tài)。在本設(shè)計中只用到 10 組編碼。程序流程為：先把 P0 口初始化為全高電位，P3 口為全低電位，然后根據(jù) P3 口的低 4位來決定 P0 口的輸出，再給 P1 口送數(shù)顯示輸出的個數(shù)。(二) 軟件流程圖五、系統(tǒng)調(diào)試五、系統(tǒng)調(diào)試經(jīng)過硬件和軟件的設(shè)計后制作出了產(chǎn)品，并對產(chǎn)品進(jìn)行了系統(tǒng)的測試，達(dá)到了設(shè)計要求。進(jìn)行遙控的開關(guān)狀態(tài)量進(jìn)行測試，數(shù)據(jù)如表 1，達(dá)到無線遙控功能。表 1 遙控輸入與輸出的對應(yīng)關(guān)系次 數(shù)按 鍵開 關(guān)數(shù)碼管顯示對應(yīng)發(fā)光二極管狀 態(tài)1111發(fā) 光開 啟2110滅關(guān) 閉3221發(fā) 光開 啟4332發(fā) 光開 啟59全部8全部發(fā)光全部開啟60全部0全部滅全部關(guān)閉六、六、結(jié)束語結(jié)束語基于單片機(jī)的無線遙控在電氣開關(guān)裝置上的成功實(shí)現(xiàn)，可以對一些固定場所的用電裝置進(jìn)行靈活的控制。因此，本產(chǎn)品具有推廣價值。本設(shè)計也有它的不足之處：由