遥控照明系统设计

王达伟,史颖刚（西北农林科技大学机械与电子工程学院，陕西咸阳，712100）

遥控照明系统设计

王达伟,史颖刚
（西北农林科技大学机械与电子工程学院，陕西咸阳，712100）

介绍了一种基于单片机的智能遥控照明系统，由红外遥控发射器和单片机控制的红外接收电路，以及输出控制电路构成。能实现照明系统的一键开关和逐级调光控制。系统结构灵活,成本低,易于扩充和改进性能,将接收部分嵌入到物理开关，就可实现智能化控制。

智能照明；遥控；单片机

0 引言

目前的照明设施开关，多为手动，一些病人、老人、儿童、残疾人，对灯的开、关控制，明暗程度控制，照明的范围控制，不是很方便。因此，需要设计一种遥控照明系统，不仅控制灯具的开关，而且能控制发光时间、亮度。红外线遥控具有体积小、功耗低、功能强、成本低等特点，是目前使用最广泛的一种通信和遥控手段。

1 系统电路设计

1.1 整体设计

系统架构，如图1所示。遥控端按键输入，将脉冲送至PT2262对应按键编号的输入口，内部编码后，通过DOUT，输到HS101的IN口，集成天线将电路调制后的信号发射。HS201接收信号，解码后，送到PT2272的DIN口，进行信息比较，信息一致，解调出控制信号，控制开关电路和亮度调节电路。

图1 系统架构框图

1.2 编码电路

PT2262/2272是一种通用编解码电路，最多有A0-A11的12位三态地址端管脚，任意组合后，可提供531441个地址码，PT2262最多可有6位(D0-D5)数据端管脚，设定的地址码和数据码从17脚串行输出，可用于无线遥控发射电路。

PT2262编码芯片内部有振荡器、系统定时器、地址编码器、编码脉冲发生器和控制逻辑电路，A0～A7端是芯片的地址码设置端口 ,每一端口可以编为“0”(接地)、“1”(接VCC) 和“开路”三种状态，利用A0～A7这8位地址线，可提供38=6561种不同寻址，本开关系统将地址均接地。D0～D3端是数据码输入端，分别和按键SB1，SB2，SB3，SB4相连。编码芯片PT2262的数据码输入端，可以是高电平1或者是低电平0，一共有4个通道，数据码的作用，是区别不同的开关电路。

发射系统的电路原理，如图2所示。采用射频发射模块HS101无线发射，发射器的按钮SB1，SB2，SB3，SB4，分别对应编码集成电路的D0，D1，D2，D3数据输入，按下SB1键，信号经D0进入PT2262编码，编码脉冲经发射模块HS101调制后，以载波信号形式发射出去。

图2 发射系统电路原理

1.3 解码电路

由PT2272芯片为核心的接收系统，包括无线电接收电路、解码电路、PMW亮度调节电路、开关控制电路。其作用是解调、解码接收信号，用解码数据，控制对应电路，进行相关电路控制。

接收端的地址码设置端口为A0～A7，当其与发射端的地址码设置相同时，PT2272的输出端输出发射端信号。数据输入端接收到的信号，经电路解码辨识确认后，如果地址码与本地地址的编码相同，D0～D3端口输出信号，对应电路响应相关操作，完成一次遥控操作。否则，解码芯片不解码，控制电路和开关电路的工作状态保持，不进行亮度调节。接收系统的电路原理，如图3所示。

为提高输出引脚的驱动能力， Vcc的电压，经上拉电阻，加到单片机的P3.4和P3.5引脚上。当按键按下时，对应引脚产生跳变脉冲，单片机检测、识别脉冲后，调整对应的PWM脉冲宽度。

PT2262每次发射4组以上字码，PT2272连续两次检测到相同的地址码和数据码，把数据码中的“1”对应的数据输出端，驱动为高电平，驱动VT端同步为高电平。无线发射的第一组字码，受零电平干扰，会产生误码，所以丢弃处理。无线电接收电路，采用与射频发射模块HS101对应的射频接收模块HS201，其输出端口直接与PT2272的数据输入端口连接。

1.4 亮度控制

设单片机的时钟频率f，定时器/计数器为n位，定时器定时初值TW，则定时器初值与定时时间关系为：

则，控制定时器初值T0和T1，则单片机的任意输出口，可输出不同占空比的PWM信号。采用定频调宽方式，调整PWM脉宽，可实现亮度调节。

采用定时器记数法设计亮度调节程序，其原理是：把单位延时次数M作为给定值，存放在存储单元，记录通电过程中的通电单位时间t0的次数，同时与存储器存储内容比较。若不等，继续输出控制脉冲，直到记数值与给定值相等。照明亮度控制的电路原理，如图4示，按键按下后，单片机读取D2、D3输出的遥控信号，通过P1.0口，输出对应的PWM脉冲到B2口，经LM324的两级整形后，放大的驱动信号，通过B3输出至可控硅输入端，调节照明系统亮度。报警脉冲经P1.7口输入到报警电路，处理后，显示照明系统工作状态。亮度最大值与最小值，用红色和绿色二极管显示。

图3 接收系统的电路原理

图4 亮度控制电路

1.5 开关控制电路

开关电路，如图5所示。CD4013是双D触发器，接成一个双稳态电路。CP前端的RC电路,对接收到的脉冲进行展宽整形。双稳态电路驱动VT9013，控制继电器。利用D触发器CD4013的上升沿，实现开关电路，CP端将PT2272输出的正向脉冲，作为控制信号，D端与Q端连接，R端和S端接地。

图5 开关电路

1.6 电源电路

电源电路原理，如图6所示。先把220伏交流变成低压交流电，用整流电路变成脉动的直流电，用滤波电路滤除交流成分，得到直流电压。采用桥式整流器进行整流，稳压器采用三端固定正稳压7812，波电容C1、C3选取100PF，由于稳压器距离整流滤波电路比较远，在输入端接入0.33μF的电容器C4，抵消线路电感效应，防止产生自激振荡。输出端0.1μF的电容C2，作用是滤除输出端的高频信号，改善电路的暂态响应。

图6 电源电路

2 软件设计

采用汇编语言编写程序，完成按键识别、PWM脉宽控制和报警显示设计。单片机I/O口分配详情，见表1，系统主程序的流程，如图7所示。

表1 单片机I/O口分配表

图7 程序流程

3 结论

设计的智能遥控照明系统，研究了无线电遥控发射、接收部分和亮度调节控制部分的结构和原理，给出了相关部分的电路原理图和软件流程图。该设计能克服传统照明系统的一些缺陷，实现了多路相互不干扰控制，且亮度可调的智能化功能。该系统不受传统照明电路布线影响，将接收部分嵌入到物理开关上就可实现智能化控制。

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Remote lighting system design

Wang Dawei, Shi Yinggang
(College of Mechanical and Electronic Engineering, Northwest A&F University, Xianyang Shanxi,712100)

A intelligent remote control lighting system based on the single-chip computer is introduced which is composed of an infrared remote control transmitter and the infrared receiving circuits controlled by the single-chip computer and output controlling circuits The system can achieve a key switch lighting system and step-by-step dimming control. This system is flexible, low cost. With easy extending and improving function, it can realize intelligent control by embedding the receive parts into the physical switches

Intelligent lighting; Remote control; Single-chip computer

TN710

A

王达伟（1996- ），男，安徽安庆人，机械电子专业本科生。

西北农林科技大学教学改革研究项目（JY1302053）

史颖刚（1976- ），男，山西隰县人，讲师，研究方向机械电子。