摘要:隨著科技的進步以及正在興起的物聯網的建設,越來越多的自動化、智能化的產品進入到人們的生活。智能家居的出現更好地滿足了人們的生活需求,使人們的生活上升到一定的階段,而照明系統在有些時候沒能滿足人們的要求。該文以單片機為控制核心實現了家居中的燈光的明亮,柔和,微弱不同明暗程度的遙控控制以及智能化的節能控制系統。
關鍵詞:單片機;加減計數器;紅外接收器
中圖分類號:TP18文獻標識碼:A文章編號:1009-3044(2010)08-2037-02
Intelligent Home of Intelligent Light System
WEN Zhi-ke1, WU Jin1, DONG Wan-guang2
Abstract: As the technology improves and internet of things develop,intelligent devices is increasingly widely used to daily life. The emergence of intelligent home to better meet the needs of people's lives and improved living standards,however Lighting system in some cases failed to meet the requirements of the people.In this essay the singchip as the core with romote controller to control the lamp give off brightness,soft or dusky light,had intelligentized energy-saving control system.
Key words: singlechip; backward-forward counter; infrared receiver
1 設計思路與工作原理
隨著社會的進步,人們生活水平的提高,燈光效果在人的生活中地位的提高,現有的燈光效果已經在很大程度上滿足不了人們的需求,因此有必要設計出能滿足現代人生活的燈光效果控制設備。明亮燈光令人精神振奮,柔和燈光令人放松,燈光營造成為居室生活感受中又一亮點。燈光效應會使人們的生活變得更加多姿多彩。
本設計可以實現墻上聲控開關以及遙控器的獨立控制,用戶在剛進房間時可以拍一次手掌開啟燈泡,離開時連續拍兩次手掌關閉燈泡這種控制方式就是我們通用的控制模式,只是不用摸黑找開關,操作更方便了些。電路除了保留原有的控制模式外另外增加了遙控控制,實現對燈的開、關、調光等控制,使用方便。“節能減排”這幾個字眼,乍一看似乎離我們的生活很遙遠,事實上對于我們每個人來說,真正的參與到節能減排中去,某些行為只是舉手之勞,而這些行為一旦成為生活中的好習慣,將為社會節約大批資源。本設計根據紅外計數統計了進出房間人的數目對房間內人的數目實時的統計,在沒人后及時發送信息給控制中心,控制系統進行相應的斷電操作實現節能自動控制。其系統原理框圖如圖1所示。
2 各模塊原理與功能實現
2.1 遙控的調光與開關原理
遙控信號是一種紅外信號,在遙控信號發射部分我們采用38KHz的信號作為載波對各個按鍵按下所產生的信號進行調制后發射出去。將每個按鍵所產生的信號按照這樣的方式進行輸出即:第一個輸出脈沖與最后一個輸出脈沖寬度設置為3ms當中的每一個脈沖寬度設置為1ms。其調制后信號如圖2所示。
調制好的信號經過紅外發射管發射出去。對于紅外接收采用紅外一體化接收頭HS0038,它接收紅外信號頻率為38kHz,同時能對信號進行放大,檢波,整形得到TTL電平的編碼信號,其輸出信號為解調后的反向信號。對接收到的信號其對應的輸出信號如圖3所示。
接收到的高電平變成低電平,低電平變成高電平,這樣發射部分設置的脈沖寬度變成了脈沖之間的寬度,單片機通過對信號開始的脈寬,結束脈寬以及中間脈寬的識別來判斷所接收的信號是否由遙控器發出的,如果確定是遙控器發出的信號那么就根據統計的脈沖數來執行相應的任務。當統計的脈沖數為4時那么執行開燈泡\明亮檔位,當統計脈沖數為5時那么使燈泡工作在柔和檔位,當脈沖數為6時工作在微弱檔位,為7時執行關燈操作。對于每個檔位的控制是通過單片機的輸出口P0來實現的,P0口的輸出與一電阻相接后串上晶體管,在晶體管的射極上連接繼電器線圈,那么當P0.0,P0.1,P0.2其中一個輸出高電平時那么對應的晶體管導通,與之相接的繼電器工作,繼電器的控制開關閉合燈泡接入電路開始工作。
2.2 聲控開關模塊
采用墻上的聲控開關,其工作原理為:當聲控開關接收到正確頻率的聲音信號后會在單片機的P2.0口產生一個低電平,單片機執行開燈程序,并且等待第二次低電平。當人離開時連續兩次拍手單片機P2.0口產生第二次低電平,這時執行關燈程序,一段時間后回到初始狀態。
2.3 節能控制系統工作原理
有的時候人離開房間很久忘記關燈,燈長時間開著浪費資源,因此有必要保證照明質量的前提下,實施照明節能措施。在設計電路過程中考慮到這點并且實現了節能的功能。在房間門內外安裝兩組紅外的發射管以及接收管,如電路圖3所示,在沒有人進入時,紅外接收管輸出高電平,當有人進入時紅外線被遮擋住輸出低電平,通過判斷門內外的紅外接收管低電平出現的先后來確定人是進房間還是出房間。當門外的先出現低電平,門內的那個后出現低電平時表示有人進入,程序加減計數加一,反之減一。當寄存器值為零時,單片機1發出中斷信息,單片機2收到中斷信息后進入相應的中斷服務程序。其紅外計數感應模塊如圖4所示。
2.4 核心控制模塊
采用STC89C52單片機進行控制,成本低、控制方便,如圖5所示,單片機P0口用來控制繼電器、HS0038紅外處理信號的輸入、聲控開關信號輸入。
3 軟件流程圖設計
如圖6所示為主程序流程圖,程序初始化后掃描信息的輸入端口P0.3、P0.4,當有開燈信號輸入時繼電器工作并執行開燈操作同時掃描調光信號和關燈信號,當有調光信號輸入時進入調光程序并等待其他調光信號輸入和等待中斷的到來。整個過程都允許中斷,在屋內沒人十五分鐘時中斷觸發并進入中斷服務程序,最終關燈進入省電模式工作狀態。
4 設計的優勢之處以及前景展望
隨著社會的進步,人們的生活充滿自動化,智能化,本設計從根本上解決了傳統的摸黑找開關,起床關燈,燈光強度不能方便調節、人走忘關燈資源浪費等問題。隨著物聯網的興起,經改進后此設計可以被廣泛用于其他家電設備,從根本上減少人們的工作量、會給人們的生活帶來更大的方便。
參考文獻:
[1] 李群芳,肖看.單片機原理,接口及應用[M].北京:清華大學出版社,2005.
[2] 康華光,電子技術基礎[M].北京:高等教育出版社,2000.
[3] 卡爾.約瑟夫.射頻電路設計[M].北京:科學出版社,2007.
[4] 鐘睿.MCS-51單片機原理及應用開發技術[M].中國鐵道出版社,2006.
[5] 馮琳,劉國田.學習型紅外遙控器的設計與實現[J].工業控制計算機,2008,21(12):80-81.
[6] 聶詩良,李磊民.采用單片機發送并接受紅外遙控信號的方法[J].信息技術,2004,28(2):21-23.
關鍵詞:單片機;加減計數器;紅外接收器
中圖分類號:TP18文獻標識碼:A文章編號:1009-3044(2010)08-2037-02
Intelligent Home of Intelligent Light System
WEN Zhi-ke1, WU Jin1, DONG Wan-guang2
Abstract: As the technology improves and internet of things develop,intelligent devices is increasingly widely used to daily life. The emergence of intelligent home to better meet the needs of people's lives and improved living standards,however Lighting system in some cases failed to meet the requirements of the people.In this essay the singchip as the core with romote controller to control the lamp give off brightness,soft or dusky light,had intelligentized energy-saving control system.
Key words: singlechip; backward-forward counter; infrared receiver
1 設計思路與工作原理
隨著社會的進步,人們生活水平的提高,燈光效果在人的生活中地位的提高,現有的燈光效果已經在很大程度上滿足不了人們的需求,因此有必要設計出能滿足現代人生活的燈光效果控制設備。明亮燈光令人精神振奮,柔和燈光令人放松,燈光營造成為居室生活感受中又一亮點。燈光效應會使人們的生活變得更加多姿多彩。
本設計可以實現墻上聲控開關以及遙控器的獨立控制,用戶在剛進房間時可以拍一次手掌開啟燈泡,離開時連續拍兩次手掌關閉燈泡這種控制方式就是我們通用的控制模式,只是不用摸黑找開關,操作更方便了些。電路除了保留原有的控制模式外另外增加了遙控控制,實現對燈的開、關、調光等控制,使用方便。“節能減排”這幾個字眼,乍一看似乎離我們的生活很遙遠,事實上對于我們每個人來說,真正的參與到節能減排中去,某些行為只是舉手之勞,而這些行為一旦成為生活中的好習慣,將為社會節約大批資源。本設計根據紅外計數統計了進出房間人的數目對房間內人的數目實時的統計,在沒人后及時發送信息給控制中心,控制系統進行相應的斷電操作實現節能自動控制。其系統原理框圖如圖1所示。
2 各模塊原理與功能實現
2.1 遙控的調光與開關原理
遙控信號是一種紅外信號,在遙控信號發射部分我們采用38KHz的信號作為載波對各個按鍵按下所產生的信號進行調制后發射出去。將每個按鍵所產生的信號按照這樣的方式進行輸出即:第一個輸出脈沖與最后一個輸出脈沖寬度設置為3ms當中的每一個脈沖寬度設置為1ms。其調制后信號如圖2所示。
調制好的信號經過紅外發射管發射出去。對于紅外接收采用紅外一體化接收頭HS0038,它接收紅外信號頻率為38kHz,同時能對信號進行放大,檢波,整形得到TTL電平的編碼信號,其輸出信號為解調后的反向信號。對接收到的信號其對應的輸出信號如圖3所示。
接收到的高電平變成低電平,低電平變成高電平,這樣發射部分設置的脈沖寬度變成了脈沖之間的寬度,單片機通過對信號開始的脈寬,結束脈寬以及中間脈寬的識別來判斷所接收的信號是否由遙控器發出的,如果確定是遙控器發出的信號那么就根據統計的脈沖數來執行相應的任務。當統計的脈沖數為4時那么執行開燈泡\明亮檔位,當統計脈沖數為5時那么使燈泡工作在柔和檔位,當脈沖數為6時工作在微弱檔位,為7時執行關燈操作。對于每個檔位的控制是通過單片機的輸出口P0來實現的,P0口的輸出與一電阻相接后串上晶體管,在晶體管的射極上連接繼電器線圈,那么當P0.0,P0.1,P0.2其中一個輸出高電平時那么對應的晶體管導通,與之相接的繼電器工作,繼電器的控制開關閉合燈泡接入電路開始工作。
2.2 聲控開關模塊
采用墻上的聲控開關,其工作原理為:當聲控開關接收到正確頻率的聲音信號后會在單片機的P2.0口產生一個低電平,單片機執行開燈程序,并且等待第二次低電平。當人離開時連續兩次拍手單片機P2.0口產生第二次低電平,這時執行關燈程序,一段時間后回到初始狀態。
2.3 節能控制系統工作原理
有的時候人離開房間很久忘記關燈,燈長時間開著浪費資源,因此有必要保證照明質量的前提下,實施照明節能措施。在設計電路過程中考慮到這點并且實現了節能的功能。在房間門內外安裝兩組紅外的發射管以及接收管,如電路圖3所示,在沒有人進入時,紅外接收管輸出高電平,當有人進入時紅外線被遮擋住輸出低電平,通過判斷門內外的紅外接收管低電平出現的先后來確定人是進房間還是出房間。當門外的先出現低電平,門內的那個后出現低電平時表示有人進入,程序加減計數加一,反之減一。當寄存器值為零時,單片機1發出中斷信息,單片機2收到中斷信息后進入相應的中斷服務程序。其紅外計數感應模塊如圖4所示。
2.4 核心控制模塊
采用STC89C52單片機進行控制,成本低、控制方便,如圖5所示,單片機P0口用來控制繼電器、HS0038紅外處理信號的輸入、聲控開關信號輸入。
3 軟件流程圖設計
如圖6所示為主程序流程圖,程序初始化后掃描信息的輸入端口P0.3、P0.4,當有開燈信號輸入時繼電器工作并執行開燈操作同時掃描調光信號和關燈信號,當有調光信號輸入時進入調光程序并等待其他調光信號輸入和等待中斷的到來。整個過程都允許中斷,在屋內沒人十五分鐘時中斷觸發并進入中斷服務程序,最終關燈進入省電模式工作狀態。
4 設計的優勢之處以及前景展望
隨著社會的進步,人們的生活充滿自動化,智能化,本設計從根本上解決了傳統的摸黑找開關,起床關燈,燈光強度不能方便調節、人走忘關燈資源浪費等問題。隨著物聯網的興起,經改進后此設計可以被廣泛用于其他家電設備,從根本上減少人們的工作量、會給人們的生活帶來更大的方便。
參考文獻:
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[5] 馮琳,劉國田.學習型紅外遙控器的設計與實現[J].工業控制計算機,2008,21(12):80-81.
[6] 聶詩良,李磊民.采用單片機發送并接受紅外遙控信號的方法[J].信息技術,2004,28(2):21-23.
