一种无线遥控调光灯控制电路的设计文档格式.docx
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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
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
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。
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。
1.5.3液晶显示设计方案
用12684液晶，显示图案多，但价格相对较高。
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；
[2]康华光..数字电子技术基础[M].北京：
高等教育出版社，2005年；
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科学出版社，2006年；
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[5]周兴华.51单片机C语言高级程序设计[M].北京：
中国电力出版社，2008年；
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电子工业出版社,2006年。
[7]王世一.数字信号处理[M].北京理工大学出版社1997年；
[8]陈佩青.数字信号处理教程[M].清华大学出版社1998年；
[9]张肃文.高频电子电路（上）[M].高等教育出版社1984年；
[10]张肃文.高频电子电路（下）[M].高等教育出版社1984年；
[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<
reg52.h>
#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;
ucharirdata[33];
ucharircode[4];
ucharirprosok;
uchardisp[8];
voiddelay（ucharz）
{ucharx,y;
for（x=z;
x>
0;
x--）
for（y=110;
y>
y--）;
}
voidtimer0init（void）;
voidpanduan（void）;
voidwrite_data（uchardate）;
voidwrite_com（ucharcom）;
voidanjian（void）;
voidmain（）
{led1=0;
led2=0;
yejinginit（）;
timer1init（）;
timer0init（）;
int0init（）;
pwm=0;
ET1=0;
write_com（0x01）;
for（num=0;
num<
8;
num++）
{write_data（table[num]）;
delay（20）;
}
write_com（0x80+0x43）;
9;
{
write_data（table1[num]）;
delay（10）;
while
（1）
{if（irreceok==1）
{irpros（）;
irreceok=0;
}
if（irprosok==1）
{irprosok=0;
led1=1;
delay（100）;
panduan（）;
}
anjian（）;
voidint0（）interrupt0
{if（startflag）
{if（irtime>
34）
{bitnum=0;
irdata[bitnum]=irtime;
irtime=0;
bitnum++;
if（bitnum==33）
{bitnum=0;
irreceok=1;
else
{startflag=1;
irtime=0;
voidpanduan（void）
if（ircode[2]==0x00）
{a++;
if（a==1）
{ET1=1;
TR1=1;
n=5;
m=5;
write_com（0x01）;
for（num=0;
{write_data（table[num]）;
delay（20）;
write_com（0x80+0x43）;
for（num=0;
11;
{write_data（table2[num]）;
delay（5）;
{write_com（0x01）;
{
write_data（table[num]）;
write_data（table1[num]）;
delay（5）;
ET1=0;
TR1=0;
a=0;
pwm=0;
}
if（ircode[2]==0x01）
{write_com（0x01）;
for（num=0;
{write_data（table[num]）;
delay（20）;
}
write_com（0x80+0x43）;
for（num=0;
{write_data（table4[num]）;
delay（5）;
n=3;
m=7;
}
if（ircode[2]==0x02）
{write_com（0x01）;
for（num=0;
{write_data（table[num]）;
delay（20）;
write_com（0x80+0x43）;
{write_data（table2[num]）;
n=5;
m=5;
if（ircode[2]==0x03）
{write_data（table[num]）;
{write_data（table3[num]）;
delay（5）;
n=10;
m=0;
}
voidanjian（void）
{if（k4==0）
{b++;
led2=1;
delay（50）;
led2=0;
if（b==1）
else
{write_data（table1[num]）;
b=0;
if（k3==0）
{led2=1;
write_com（0x01）;
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