一种无线遥控调光灯控制电路的设计.docx
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一种无线遥控调光灯控制电路的设计
2012届本科毕业设计
一种无线遥控调光灯控制电路的设计
姓名:
陈建厂
系别:
物理与电气信息学院
专业:
电子信息工程
学号:
080312015
指导教师:
郑世旺
2012年1月3日
目录
摘要II
AbstractII
0引言1
1.系统的结构及功能介绍1
1.1系统设计要求与思路1
1.2系统创新1
1.3系统结构介绍1
1.4系统的工作原理2
1.4.1红外线遥控原理2
1.4.2灯光控制器2
1.4.3液晶显示2
1.5系统设计方案论证2
1.5.1从机设计方案2
1.5.2主机设计方案3
1.5.3液晶显示设计方案3
1.6系统设计方案选定3
1.6.1从机方案选定3
1.6.2主机方案选定3
1.6.3液晶显示方案选定3
2.系统硬件电路设计3
2.1从机红外遥控单元的电路设计3
2.2主机控制单元电路设计4
3.系统软件设计5
3.1从机遥控功能软件流程图5
3.2主机控制功能软件流程图6
4.设计总结7
附录:
8
附录1电路图纸8
附录2主要程序清单9
致谢15
一种无线遥控调光灯控制电路的设计
摘要
本文主要介绍了遥控调光灯的基本原理和硬件电路设计,由主机和遥控从机两部分组成。
本系统基于红外线无线遥感技术,以高亮度LED灯为光源,以TC9012芯片为从机的核心器件实现红外线远程控制,以AT89S52单片机作为主机的核心器件主要负责调光,采用PWM节能法来实现对LED灯启停、亮度等多种工作状态进行快速而准确地控制,同时主机带有液晶显示和独立按键,能够实时反应灯的状态和在从机失效时能够独立工作。
电路结构简单、成本低、操作方便、遥控距离在8m左右。
关键词
红外线遥控,节能环保,LED灯,PWM节能法
Awirelessremotedimmercontrolcircuitdesign
Abstract
Thisarticlemainlyintroducedtheremotedimmerbasicprincipleandhardwarecircuitdesign,byhostandremotecontroltwopartsfromthemachine.Thissystembasedoninfraredwirelessremotesensingtechnique,withhighbrightnessLEDlightsforthelightsource,withTC9012chipsforthecorecomponentsfrommachinetorealizeremotecontrol,infraredAT89S52SCMashostofthecoredeviceismainlyresponsibleforthedimmer,adoptPWMenergysavingmethodtoachieveLEDlampstart-stop,brightnessandsoonmanykindsofworkingconditionforrapidandaccuratecontrol,andwithanLCDdisplayandindependenthostbuttons,canreal-timeresponsefromthestateandthelampoffailure.IndependentworkmachineCircuitissimpleinstructure,lowcost,convenientoperation,remotedistanceinabout8m.
Keywords
infraredwirelessremotecontrol,energyconservationandenvironmentalprotection,LEDlamp,PWMenergysavingmethod
0引言
随着社会的不断发展,智能设备的不断出现,遥控器的运用越来越广泛。
无线遥控器由于控制距离远,抗干扰性强,已越来越多的出现在生活的各个方面。
本文介绍了一种的无线遥控调光灯,采用APWM节能法来实现对LED灯启停、亮度等多种工作状态进行快速而准确地控制,同时主机带有液晶显示和独立按键,能够实时反应灯的状态和在从机失效时能够独立工作,由于其体积小、价格低廉因此可非常方便的移植,实现远距离控制。
1.系统的结构及功能介绍
1.1系统设计要求与思路
设计要求
1、以高亮度LED为光源,以单片机为主控芯片;
2、系统分为主机和遥控从机,主机负责调光,从机负责远程控制,采用红外遥控的方法;
3、遥控从机上要有四个按键,按键1,是开关,按一下灯开,再按灯关;按键2,是低亮度;按键3,是中亮度,按键4,是高亮度。
4、主机也有调光功能,通过旋转亮度旋钮可以任意调节光的亮度。
设计思路
红外遥控系统分为主机和遥控机,遥控机就是发射部分,用来发射对主机灯光的控制信号。
主机相当于接收部分,用来接收主机对从机的控制信号。
应用编/解码专用集成电路芯片或由单片机搭建成德电路来进行控制操作,如图1所示。
发射部分包括键盘矩阵、编码调制、LED红外发送器;接收部分包括光、电转换放大器、解调、解码电路等。
图1系统框图
1.2系统创新
1、主机带有液晶显示模块,能够实时反应灯的状态。
2、主机带有独立按键,能够在从机失效时独立完成工作。
1.3系统结构介绍
遥控调光灯的设计,主要分成两个部分:
从机和主机。
从机以TC9012芯片为控制核心,通过按键控制红外遥控的方法来远程控制LED灯的开关和亮度级别;主机以AT89S52单片机为核心,当接收到从机的命令后,处理数据而用不同指令来控制高亮度LED灯(下文统一称为LED灯)的不同亮度级别,同时液晶会显示灯的状态。
主机也有调光功能,通过旋转亮度旋钮可以任意调节光的亮度,通过主机上的按键也可以控制LED灯的开关和亮度级别,还控制其他的装置实现不同的功能。
系统结构框图如图2所示。
图2系统结构框图
1.4系统的工作原理
1.4.1红外线遥控原理
红外线遥控通常是将受控信号(二进制脉冲码)调制在38kHz的载波上,经缓冲放大后送至红外发光二极管,转化为红外信号发射出去的。
红外接收管是一种特殊材料的PN结。
在实际应用中要给红外接收二极管加反向偏压,它才能正常工作,亦即红外接收二极管在电路中应用时是反向运用,这样才能获得较高的灵敏度(红外解码)。
当接收到从机的指令后,采用不同占空比的PWM来控制LED灯。
1.4.2灯光控制器
1、旋钮控制LED灯亮度
通过主机上的LED亮度控制旋钮控制LED灯的亮度。
当旋钮转动时,其电阻值改变,从而引起旋钮两端的电压值发生改变,由于滑动变阻器并联在LED两端,所以LED两端的电压也会随之变化,从而实现到控制LED灯亮度的效果。
2、按键控制LED灯亮度
通过主机上的按键也能控制LED灯。
按下不同的按键,单片机根据采集到的不同数据而输出不同的PWM,从而控制LED灯的亮度。
1.4.3液晶显示
当灯的亮度改变时,单片机会给液晶发送当前灯的状态信息,从而可以使液晶实时反映灯的状态。
1.5系统设计方案论证
1.5.1从机设计方案
方案一:
蓝牙通信:
蓝牙主要用于短距离传输,芯片价格一直偏高。
方案二:
用单片机直接进行红外编码发射,都采用软件编程实现,但编程相对复杂。
。
方案三:
TC9012芯片为专用红外线编码发射芯片,可以有32用专用芯片进行红外线的发射个不同的编码,芯片内部已有固定的编码,外部元件只要一个455KHz的晶振和两片瓷片电容,上电后即可工作,价格便宜,别广泛的应用于电视机,DVD,空调的遥控器中,性能十分稳定。
1.5.2主机设计方案
方案一:
ATMEGA16L单片机。
采用单片机进行红外线解码,直接在单片机内部进行数据处理,产生不同的PWM对LED灯进行控制。
ATMEGA16L自带A/D转换功能,可以直接采集亮度调节旋钮两端的电压,处理成不同的数据,然后对LED灯进行PWM方式控制亮度,单芯片价格相对较高。
方案二:
以LPC2138为主控芯片:
其本身自带A/D转换功能,带大容量的32KRAM和512KFLASH,内部资源丰富且系统稳定,芯片价格十分昂贵。
方案三:
AT89S52单片机+专用红外解码芯片+。
SN2501为专用红外线解码芯片,专用芯片有固定的解码方式,外部元件只要一个4M晶振和两片瓷片电容,上电后即可工作。
将解码数据输送到AT89S52单片机中进行处理,然后对LED灯进行PWM方式控制亮度。
主机上的亮度调节旋钮调节LED两端电压,实现控制LED亮度的目的。
方案四:
AT89S52单片机+软件解码。
将接收到的红外信号用软件进行解码,解码后数据输送到AT89S52单片机中进行处理,然后对LED灯进行PWM方式控制亮度。
主机上的亮度调节旋钮调节LED两端电压,实现控制LED亮度的目的。
1.5.3液晶显示设计方案
方案一:
用12684液晶,显示图案多,但价格相对较高。
方案二:
用1602液晶,图案虽不多,但价格相对便宜。
1.6系统设计方案选定
权衡各方案的利弊并结合本次大赛主题“环保、节能、成本控制”综合考虑后,方案确定如下:
1.6.1从机方案选定
系统采用方案三,用TC9012芯片直接进行红外编码发射。
芯片购买比较容易。
红外线发射载波相对稳定。
1.6.2主机方案选定
系统采用方案四,AT89S52单片机,直接用外部中断端口连接红外线接收头,通过软件解码,解码相对简单。
1.6.3液晶显示方案选定
系统采用1602液晶,显示图案可以满足要求,还价格便宜,降低成本。
2.系统硬件电路设计
2.1从机红外遥控单元的电路设计
从机主要的功能是实现红外线远程控制LED灯的开关及亮度级别。
从机的硬件电路结构简单,功能的实现靠TC9012芯片的固定编码用红外发射管发射实现。
硬件电路主要由TC9012芯片、按键和红外发射管组成,其原理图如图3所示。
图3从机电路原理框图
从机通过按键给TC9012芯片命令,芯片接收到不同的按键指令,从而使芯片通过红外线发送不同的指令编码。
按键主要设有:
LED灯的开/关、低亮度控制、中亮度控制、高亮度控制。
2.2主机控制单元电路设计
主机主要是对LED灯的控制作用,通过产生不同的PWM脉宽信号传送给LED灯,LED灯就会产生不同的亮度变化。
主机硬件电路的设计简易而又可以完成特定的功能,其原理框图如图4所示。
电路原理图如附录A图所示。
图4主机电路原理框图
主机上可分为几个部分:
1、主机通过红外接收头接收从机的红外线编码调制脉冲,AT89S52单片机直接与红外接收头相连接,通过内部软件将红外线调制脉冲进行解码,得到不同的指令数据,从而执行不同的操作;
2、主机上还有功能按键与单片机相连,可以通过按键直接控制主机进行操作;
3、通过液晶显示可以实时反映出灯的状态。
4、主机还可以通过调节LED亮度控制旋钮,来直接改变灯的亮度。
3.系统软件设计
3.1从机遥控功能软件流程图
在从机遥控工作过程中,当检测到有按键按下时,TC9012芯片判断是哪个按键按下的,从而发送不同的编码。
TC9012芯片工作控制流程图如图5所示。
在流程图中的低级显示、中级显示和高级显示是从机传输给主机的红外线编码控制LED灯的显示低、中和高亮度级别。
图5从机遥控功能流程图
3.2主机控制功能软件流程图
主机采用AT89S52单片机,内部功能强大。
红外接收头接收到数据时,通过单片机外部中断端口向单片机传送数据。
主机上的红外接收和按键同时扫描,只要一有指令输入时,单片机就会做出判断,执行相应的功能。
其工作流程图如图6所示。
流程图中的,低级亮度、中级亮度、高级亮度分别是对LED灯执行低、中、高亮度级别显示,逐步显示为亮度旋钮的任意调光,显示低级显示、中级显示、高级显示分别是液晶对灯的状态显示。
图6主机控制功能流程图
4.设计总结
本系统主要以单片机AT89S52和TC9012芯片为主要控制芯片,采用红外发射头发射信号和红外接收管接收信号,并运用PWM技术实现灯的亮度调节。
在设计过程中力求硬件电路简单,充分发挥软件设计的优势——编程灵活方便来满足系统的要求。
在作品的制作当中,遇到的主要困难是红外线的解码,遥控固定编码脉冲信号采用ppm码,ppm码通常包括三大部分,即引导码(起始码)、系统码(即识别码,用户码或设备码)、功能码(键位数据码)和功能码反码。
解码的困难主要体现在了接收到所有码后,从中提取出有用的数据码进行处理分析。
因此,单片机解码程序较难编写。
参考文献:
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高等教育出版社,2006年;
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[11]张友德.单片微型机原理应用与实践(修订版).复旦大学出版社1995年
附录:
附录1电路图纸
图A主机电路原理框图
附录2主要程序清单
#include
#defineunitunsignedint
#defineucharunsignedchar
sbitled1=P0^0;
sbitled2=P0^2;
sbitpwm=P0^1;
sbitk1=P0^3;
sbitk2=P0^4;
sbitk3=P0^5;
sbitk4=P0^6;
sbitlcdrs=P3^6;
sbitlcden=P3^7;
sbitwr=P3^3;
sbitrd=P3^5;
sbitcs=P3^4;
//sbitaddate=P2;
ucharcodetable[]="XIANSHI";
ucharcodetable1[]="CLOSELED";
ucharcodetable2[]="ZHONGLIANG";
ucharcodetable3[]="GAOLIANG";
ucharcodetable4[]="DILIANG";
ucharstartflag,bitnum,irreceok,num;
ucharirtime,m,n,a,b;
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ucharircode[4];
ucharirprosok;
uchardisp[8];
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for(x=z;x>0;x--)
for(y=110;y>0;y--);
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voidtimer0init(void);
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voidwrite_com(ucharcom);
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voidmain()
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}
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while
(1)
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{irpros();
irreceok=0;
}
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led1=1;
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voidint0()interrupt0
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voidpanduan(void)
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voidanjian(void)
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for(num=0;num<8;num++)
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