摘　要：闡述了智能控制開關(guān)設(shè)計原理與實現(xiàn)方法。以AT89C51單片機為基礎(chǔ)，實現(xiàn)紅外無線數(shù)傳、控制等功能。其設(shè)計過程包括：無線數(shù)傳電路、照明燈控制電路。運用信號的發(fā)射和接收，及信號接收之后的處理，來達到對燈光系統(tǒng)的控制，實現(xiàn)智能控制的目的，這樣可以很方便的控制室內(nèi)燈光的開關(guān)和亮度。

　　1　序言

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

　　因此，設(shè)計一個可以便捷地控制燈光等功能的智能化燈光系統(tǒng)不僅具有實用價值，而且還具有廣闊的市場前景。

　　智能不是昂貴和不實際的代名詞，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系列單片機將原來固定的機械式開關(guān)改用紅外線遙控，利用紅外線技術(shù)來發(fā)送信號。

　　這樣一個紅外線遙控器再結(jié)合單片機就可以控制室內(nèi)的燈光開啟，美觀且實用，非常方便的使用。

　　2　主要元器件簡介

　　2.1　單片機的引腳功能簡介

　　我們采用40引角的雙列直插的AT89C51單片機作為控制。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

　?、賄ss和Vcc為主電源，Vss（20）：接地；Vcc（40）：接+5V電源；來保證該控制芯片能正常的啟動。

　?、赬TAL1和XTAL2為外接晶體引腳，當外接晶體振蕩器時XTAL1和XTAL2分別接在外接晶體兩端。采用外部時鐘方式XTAL1接地，XTAL2接外來振蕩信號，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，當一體化紅外接收到信號時，該引腳的電壓就會由高變低，就會被觸發(fā)，即可達到外部控制效果。

　　④該控制采用的是P2口的一個引腳作為輸出控制口，通過控制系統(tǒng)來控制該引腳的高低電平的輸出，以此來達到控制燈的開關(guān)的效果。

　　2.2　紅外線傳感器相關(guān)簡介

　　目前，在家用電器和用途較廣的開關(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。

　　對于紅外線的接收過程是將紅外線作為載波的控制信號通過光學(xué)濾波器后，由紅外線光電管接收，從實用性方面考慮，本文選擇集成紅外線接收電路。而紅外遙控接收頭SFH506－38能滿足要求，且體積小，密封性好，靈敏度高，價格低廉，發(fā)射信號接收距離達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，要求輸入信號必須是已經(jīng)被調(diào)制的信號。經(jīng)過它的接收放大和解調(diào)會在輸出端直接輸出原始的信號。從而使電路達到簡化，靈敏度和抗干擾性都非常好，可以說是一個接收紅外信號的理想裝置。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)體三級管

　　半導(dǎo)體三極管是一種全控型的電子開關(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。當控制端給低電平時集電極和發(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，通過三極管的導(dǎo)通與否，來達到控制的效果。

　　2.4　繼電器的定義及其正確使用選擇

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

　　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，觸電形式為動合（常開）觸點。負載電路電壓為220V，所以此繼電器完全可以在電路中使用。

　　3　設(shè)計

　　3.1　原理圖

　　首先，由遙控器發(fā)射紅外，當有紅外發(fā)射時，紅外接收器就會接收，就會觸發(fā)外部中斷，經(jīng)過單片機處理后，就會在單片機輸出口輸出相應(yīng)的電壓，來控制三極管的控制端，再由三極管來控制繼電器的導(dǎo)通，因而達到控制燈的目的。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+5V的鋰電池，讓AT89C51的系統(tǒng)工作起來：在一體化紅外接收頭沒有接收到紅外信號時，接收頭的2引腳處于高電平+5V，不會觸發(fā)AT89C51的外部中斷0，同時，P20口也會賦予高電平+5V，因此PNP三極管不會導(dǎo)通，又由于繼電器為常開繼電器，所以控制燈電路不會形成回路，因此控制燈處于熄滅狀態(tài)。

　　當一體化紅外接收頭接收到遙控傳出的紅外信號時，紅外接收頭的2號引腳上的電壓會被拉低，此時，AT89C51的P32口的電壓由+5V變成0V，這將觸發(fā)AT89C51的外部中斷0，通過判斷后，控制系統(tǒng)將給P20口0V的電壓，此時，PNP及滿足導(dǎo)通的條件，同時繼電器也得電，常開的繼電器將閉合，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燈的全部過程。

　　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，同時也觸發(fā)外部中斷程序，此時單片機將轉(zhuǎn)去執(zhí)行外部中斷程序，通過判斷ｎ的奇偶次數(shù)，來控制三極管的導(dǎo)通與否，同時近一步來控制繼電器的導(dǎo)通，達到控制燈的效果。如圖５：

　圖5　流程圖

　　3.4 主要程序。

　　本程序通過單片機的外部中斷0這個子程序達到了控制外部燈的目的。當沒有接收到外部中斷信號時，單片機一直運行在主程序的等待狀；當外部中斷程序被觸發(fā)時，即進入中斷子程序，通過中斷子程序，來控制單片機的輸出引腳電壓，來控制三極管的導(dǎo)通，從而控制繼電器的導(dǎo)通，來達到控制燈的效果。本程序短小精悍，卻能達到理想的效果。

　　4　展望

　　本文在設(shè)計中改變了比較傳統(tǒng)的固定式開關(guān)元件，利用單片機無線遙控控制室內(nèi)電器取得了良好的效果，為人們提供了很大的方便，在社會生活越來越現(xiàn)代化的同時，我們認為燈具電器等家具實現(xiàn)智能化控制是一個很大的趨勢。我們在完成系統(tǒng)的同時也應(yīng)總結(jié)經(jīng)驗，逐步完善室內(nèi)燈光智能控制，例如可以增加室內(nèi)燈具的自動巡檢與電腦聯(lián)網(wǎng)功能，燈具故障即可自動發(fā)出報修信號，燈具的各種工作信息使我們時間得知燈具的工作狀況，還可以對燈具加入很多的場景模式等。