摘　要：闡述了智能控制開(kāi)關(guān)設(shè)計(jì)原理與實(shí)現(xiàn)方法。以AT89C51單片機(jī)為基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)紅外無(wú)線(xiàn)數(shù)傳、控制等功能。其設(shè)計(jì)過(guò)程包括：無(wú)線(xiàn)數(shù)傳電路、照明燈控制電路。運(yùn)用信號(hào)的發(fā)射和接收，及信號(hào)接收之后的處理，來(lái)達(dá)到對(duì)燈光系統(tǒng)的控制，實(shí)現(xiàn)智能控制的目的，這樣可以很方便的控制室內(nèi)燈光的開(kāi)關(guān)和亮度。

　　1　序言

　　目前燈光的控制主要形式還是手動(dòng)，逐個(gè)控制所有的燈具，這樣不僅麻煩而且效率低下，也不符合現(xiàn)代舒適生活的標(biāo)準(zhǔn)。

　　因此，設(shè)計(jì)一個(gè)可以便捷地控制燈光等功能的智能化燈光系統(tǒng)不僅具有實(shí)用價(jià)值，而且還具有廣闊的市場(chǎng)前景。

　　智能不是昂貴和不實(shí)際的代名詞，而是方便。智能燈光控制，能控制不同生活區(qū)域、不同場(chǎng)合的各種照明效果，提高生活品質(zhì)。本文采用8051系列單片機(jī)將原來(lái)固定的機(jī)械式開(kāi)關(guān)改用紅外線(xiàn)遙控，利用紅外線(xiàn)技術(shù)來(lái)發(fā)送信號(hào)。

　　這樣一個(gè)紅外線(xiàn)遙控器再結(jié)合單片機(jī)就可以控制室內(nèi)的燈光開(kāi)啟，美觀且實(shí)用，非常方便的使用。

　　2　主要元器件簡(jiǎn)介

　　2.1　單片機(jī)的引腳功能簡(jiǎn)介

　　我們采用40引角的雙列直插的AT89C51單片機(jī)作為控制。圖1是其引腳圖，下面分別敘述本控制用到的各引腳的功能。

圖1　89C51引腳圖

　　①Vss和Vcc為主電源，Vss（20）：接地；Vcc（40）：接+5V電源；來(lái)保證該控制芯片能正常的啟動(dòng)。

　?、赬TAL1和XTAL2為外接晶體引腳，當(dāng)外接晶體振蕩器時(shí)XTAL1和XTAL2分別接在外接晶體兩端。采用外部時(shí)鐘方式XTAL1接地，XTAL2接外來(lái)振蕩信號(hào)，讓芯片能正常的工作。

　?、郾鞠到y(tǒng)所用的控制引腳是：外部中斷0—P3.2引腳。

　　采用了該引腳由下降沿觸發(fā)的特征，當(dāng)一體化紅外接收到信號(hào)時(shí)，該引腳的電壓就會(huì)由高變低，就會(huì)被觸發(fā)，即可達(dá)到外部控制效果。

　?、茉摽刂撇捎玫氖荘2口的一個(gè)引腳作為輸出控制口，通過(guò)控制系統(tǒng)來(lái)控制該引腳的高低電平的輸出，以此來(lái)達(dá)到控制燈的開(kāi)關(guān)的效果。

　　2.2　紅外線(xiàn)傳感器相關(guān)簡(jiǎn)介

　　目前，在家用電器和用途較廣的開(kāi)關(guān)電路中普遍采用紅外發(fā)光二極管（LED），基于這種特性，本系統(tǒng)選用普通遙控發(fā)光二極管。

　　對(duì)于紅外線(xiàn)的接收過(guò)程是將紅外線(xiàn)作為載波的控制信號(hào)通過(guò)光學(xué)濾波器后，由紅外線(xiàn)光電管接收，從實(shí)用性方面考慮，本文選擇集成紅外線(xiàn)接收電路。而紅外遙控接收頭SFH506－38能滿(mǎn)足要求，且體積小，密封性好，靈敏度高，價(jià)格低廉，發(fā)射信號(hào)接收距離達(dá)35米，接收頻率為38KHz。

　　它的主要功能包括放大，選頻，解調(diào)幾大部分，要求輸入信號(hào)必須是已經(jīng)被調(diào)制的信號(hào)。經(jīng)過(guò)它的接收放大和解調(diào)會(huì)在輸出端直接輸出原始的信號(hào)。從而使電路達(dá)到簡(jiǎn)化，靈敏度和抗干擾性都非常好，可以說(shuō)是一個(gè)接收紅外信號(hào)的理想裝置。其外型及管腳如圖2所示。

圖2　一體化紅外接收頭

　　2.3　半導(dǎo)體三級(jí)管

　　半導(dǎo)體三極管是一種全控型的電子開(kāi)關(guān)，本系統(tǒng)采用的是普通C9012的三極管，這種三極管為全控型的PNP型三極管，且十分符合本系統(tǒng)的控制。當(dāng)控制端給低電平時(shí)集電極和發(fā)射極導(dǎo)通，如果控制端為高電平，側(cè)集電極和發(fā)射極斷開(kāi)，通過(guò)三極管的導(dǎo)通與否，來(lái)達(dá)到控制的效果。

　　2.4　繼電器的定義及其正確使用選擇

　　繼電器是一種當(dāng)輸入量（電、磁、聲、光、熱）達(dá)到一定值時(shí)，輸出量將發(fā)生跳躍式變化的自動(dòng)控制器件。

　　由于它的這種特性，在該電路中我們選擇了JZX-2F中功率直流繼電器，額定功率為12V，消耗功率為3W，絕緣電阻為500歐姆，觸電形式為動(dòng)合（常開(kāi)）觸點(diǎn)。負(fù)載電路電壓為220V，所以此繼電器完全可以在電路中使用。

　　3　設(shè)計(jì)

　　3.1　原理圖

　　首先，由遙控器發(fā)射紅外，當(dāng)有紅外發(fā)射時(shí)，紅外接收器就會(huì)接收，就會(huì)觸發(fā)外部中斷，經(jīng)過(guò)單片機(jī)處理后，就會(huì)在單片機(jī)輸出口輸出相應(yīng)的電壓，來(lái)控制三極管的控制端，再由三極管來(lái)控制繼電器的導(dǎo)通，因而達(dá)到控制燈的目的。如圖3：

圖3　原理圖

　　3.2　電路圖及工作原理

　　首先給AT89C51上電，分別讓40引腳和20引腳接一個(gè)+5V的鋰電池，讓AT89C51的系統(tǒng)工作起來(lái)：在一體化紅外接收頭沒(méi)有接收到紅外信號(hào)時(shí)，接收頭的2引腳處于高電平+5V，不會(huì)觸發(fā)AT89C51的外部中斷0，同時(shí)，P20口也會(huì)賦予高電平+5V，因此PNP三極管不會(huì)導(dǎo)通，又由于繼電器為常開(kāi)繼電器，所以控制燈電路不會(huì)形成回路，因此控制燈處于熄滅狀態(tài)。

　　當(dāng)一體化紅外接收頭接收到遙控傳出的紅外信號(hào)時(shí)，紅外接收頭的2號(hào)引腳上的電壓會(huì)被拉低，此時(shí)，AT89C51的P32口的電壓由+5V變成0V，這將觸發(fā)AT89C51的外部中斷0，通過(guò)判斷后，控制系統(tǒng)將給P20口0V的電壓，此時(shí)，PNP及滿(mǎn)足導(dǎo)通的條件，同時(shí)繼電器也得電，常開(kāi)的繼電器將閉合，及繼電器的3和4腳接通，所以控制燈形成回路，控制燈變亮。完成了有遙控器控制一個(gè)燈的全部過(guò)程。

　　如圖4：

圖4　電路圖

　　3.3 流程圖。

　　首先，判斷遙控是否按下并是否發(fā)出了紅外，如果沒(méi)有，則紅外接收器一直處于等待的狀態(tài)；如果有紅外發(fā)出，則紅外接收器將接收外部發(fā)出的紅外，同時(shí)也觸發(fā)外部中斷程序，此時(shí)單片機(jī)將轉(zhuǎn)去執(zhí)行外部中斷程序，通過(guò)判斷ｎ的奇偶次數(shù)，來(lái)控制三極管的導(dǎo)通與否，同時(shí)近一步來(lái)控制繼電器的導(dǎo)通，達(dá)到控制燈的效果。如圖５：

　圖5　流程圖

　　3.4 主要程序。

　　本程序通過(guò)單片機(jī)的外部中斷0這個(gè)子程序達(dá)到了控制外部燈的目的。當(dāng)沒(méi)有接收到外部中斷信號(hào)時(shí)，單片機(jī)一直運(yùn)行在主程序的等待狀；當(dāng)外部中斷程序被觸發(fā)時(shí)，即進(jìn)入中斷子程序，通過(guò)中斷子程序，來(lái)控制單片機(jī)的輸出引腳電壓，來(lái)控制三極管的導(dǎo)通，從而控制繼電器的導(dǎo)通，來(lái)達(dá)到控制燈的效果。本程序短小精悍，卻能達(dá)到理想的效果。

　　4　展望

　　本文在設(shè)計(jì)中改變了比較傳統(tǒng)的固定式開(kāi)關(guān)元件，利用單片機(jī)無(wú)線(xiàn)遙控控制室內(nèi)電器取得了良好的效果，為人們提供了很大的方便，在社會(huì)生活越來(lái)越現(xiàn)代化的同時(shí)，我們認(rèn)為燈具電器等家具實(shí)現(xiàn)智能化控制是一個(gè)很大的趨勢(shì)。我們?cè)谕瓿上到y(tǒng)的同時(shí)也應(yīng)總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，逐步完善室內(nèi)燈光智能控制，例如可以增加室內(nèi)燈具的自動(dòng)巡檢與電腦聯(lián)網(wǎng)功能，燈具故障即可自動(dòng)發(fā)出報(bào)修信號(hào)，燈具的各種工作信息使我們時(shí)間得知燈具的工作狀況，還可以對(duì)燈具加入很多的場(chǎng)景模式等。