基于STC12C4052AD单片机的遥控调光LED灯的设计

江苏科技大学电子信息学院 吴 将 沈 舒 朱志宇 刘 浩 杨官校

21世纪以来，全球性的能源短缺和环境污染问题日益突出，人们迫切希望提高节能环保的新技术的发展。日常生活中，绝大部分照明控制系统都是利用各类普通的手动开关来控制灯具，其亮度调节也是通过普通的调光开关进行相应的调节，每次操作都必须走到开关处才能完成。人们往往因离电灯开关较远，即使在暂时不需要照明的时候，也未能及时熄灯，从而造成电能的浪费。在现代的遥控控制方面普遍采用的遥控方式有：红外线遥控[1]、声控[2]、超声波遥控[3]、无线电遥控[4]等，此类设计的要点在于如何设计出易于遥控传输的编解码方式[5]且可靠性较好。从可靠性和对使用场所的要求综合考虑，本文采用红外线遥控的方式。

针对上面所述，设计出的一种遥控调光灯，可以对灯具实行远程控制。

1.遥控调光LED系统简介

1.1 设计概述

本设计采用芯片STC12C4052AD单片机作为遥控调光LED灯的主控芯片，能够实时、准确、多点控制灯光的强度，不但有利于对光线的采集，更有利于节能减排。本系统由主机（STC12C4052AD）、从机（遥控电路）和灯光控制电路组成。本设计采用红外一体化接收头接收红外发射相应的编码数据[6]，经单片机处理后，通过改变PWM占空比法控制灯亮度不同。主机上则由单片机采集到的模拟量进而输出相应的PWM信号调节任意光亮度。

1.2 系统结构设计

本系统以STC12C4052AD单片机为主控核心芯片，外围电路由纯模拟电路组成，系统主要有以下四个部分组成：红外发送、LED驱动、红外接收、参考电压采集。整体系统原理框图如图1所示。

2.系统硬件电路设计

硬件电路主要由两个部分组成：主机控制模块和从机控制模块。从机模块主要是对红外发射模块的设计；而主机模块由LED驱动模块、信号处理模块及红外接收模块组成。功能是实现红外线远程控制LED灯的开关及亮度级别，功能的实现主要靠软件编程。

2.1 从机控制模块设计

从机控制模块的设计主要是对红外发射模块进行设计。采用专用红外遥控发射芯片PT2262发送控制信号，电路如图2-1所示。PT2262芯片1号引脚到6号引脚为地址输入端，7，8，10～13为地址数据复用引脚。本系统采用8地址4数据的方式，其中1～8号引脚为地址，10～13为数据的配置方式。地址输出/入端，可编成“1”、“0”和“开路”三种状态。要求与PT2272设定的状态一致。本系统中采用1～2号脚悬空，其余引脚接地的配置方式。14号脚发射使能端，低电平有效，接地。15，16引脚外接振荡电阻，决定振荡的时钟频率。经过查找资料发现外界振荡电阻值为1.5MΩ。控制信号经17号引脚数据输出端，串行输出，将信号经过NPN三极管放大后由红外发光管发射。9，18脚为+，-电源输入引脚，采用5V电源供电。

为满足远程控制条件，本设计采用以PT2262为核心芯片的红外遥控器来完成。经过实际测试，该模块能够在30米左右的范围内有效传输，能较好的满足本次设计需要。

2.2 主机控制模块设计

主机主要是对LED灯的控制作用，通过产生不同的PWM脉宽信号给驱动电路，LED灯就会产生不同的亮度变化，其中采用单片机最小系统[7]为主控制器。主机硬件电路的设计简易而又可以完成特定的功能。

2.2.1 红外接收模块设计

对于进行了调制的红外线遥控信号，采用一体化红外线接收头进行解调。本模块使用PT2272，可以接收载波频率为38kHz的红外线遥控信号，PT2272对接收到的信号除了进行了放大、限幅、检波，直至得到遥控指令的脉冲信号，对解调出的信号进行整形和反向输出，输出信号直接进入主控芯片。

PT2272-L4地址配置方式与PT2262完全相同，这是接收可靠数据的前提。PT2272-L4具有锁存功能锁。锁存功能是指当发射信号消失时，PT2272的数据输出端仍保持原来的状态，直到下次接收到新的信号输入。14号引脚为脉冲编码信号输入端，采用红外接收管接收发射管发射的红外信号，并经过三极管的放大处理后送入PT2272，15，16引脚外接振荡电阻，决定振荡的时钟频率。外接振荡电阻与PT2262外接振荡匹配，选值为270KΩ。17号引脚输出端，接收有效信号时，VT端由低电平变为高电平。9，18脚为+，-电源输入引脚，采用5V电源供电。

2.2.2 LED驱动模块设计

由于STC12C4052AD单片机DAC模块输出电流驱动不足，因此需要加三极管电路放大电流信号。与LED串联的电位器用于限流保护[8]防止电流过大导致LED损坏，调节电位器的电阻值可以实现对LED灯亮度的控制。

2.2.3 信号处理模块设计

采用555制作单稳电路[9]，消除按键产生的抖动信号，以获得规则的脉冲波。该电路可以消除t=1.1RC时间间隔的干扰脉冲，可以有效消除按键带来的抖动。将处理后的信号送入单片机处理。

3.系统软件设计

3.1 主机程序流程图

本设计采用STC12C4052AD作为主控芯片，节省成本 的同时也方便了软件的程序设计。初始化单片机后，采用中断的方式获取按键码值，主程序进行判断处理后执行相应的子程序。系统整体流程图如图2所示。

3.2 从机程序流程图

在从机遥控工作过程中，单片机在一分钟内没有检测到有按键按下时，就会自动进入省电模式，当检测到唤醒按键按下，单片机进入正常工作模式，并判断是哪个按键按下的。单片机软件控制流程图如图3所示。

图1 系统整体设计框图

图2 主机控制流程图

图3 从机控制流程图

4.总体测试结果分析

系统主要对以下几种状态进行测试：半自动调节状态、全手动调节状态和自动调节状态。此电路设计元器件均依照成本低、功耗小来考虑。如STC单片机和红外遥控器均在百毫瓦左右，LED功耗也是选取的4W高亮灯，由于整机功率测试不方便，测试器件的制约，只是做了大概功率估算，整机系统功率为8W左右。

5.结语

系统以单片机（STC12C4052AD）为主要控制芯片，开关电源模式通过PWM信号来驱动外围开关电路调控灯光亮度，具有节能高效的性能。通过红外编码、解码实现主从机通信。且具有记忆存储功能，分为睡眠/工作两种模式。外围电路具有简单且驱动能力强，成本低，效率高的特点。系统软硬结合，以软件调节为主，可修复空间大，具有较高的性价比。

[1]张爱全.红外线遥控的基本原理和应用范围[J].山西电子技术,2003(6):40-41.

[2]明月新.声控闪烁灯的制作[J].科技创新导报,2011(35):83-85.

[3]杨邦文.超声波遥控开关[J].电声技术,1995(5):38-39.

[4]周结华,马建仓,高承志.可编程无线电遥控多路开关系统设计[J].电子设计工程,2011,19(15):176-178.

[5]陈阳海.红外遥控工作原理编码方式及常用信号传输协议[J].电于制作,2007(11):6-9.

[6]许保彬.基于AT89C52单片机的红外发射与接收系统的研究[J].通信技术,2008,41(9):75-77.