【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 tel公司51指令集的單片機(jī)系列的統(tǒng)名稱。這種單片機(jī)所包括的硬件資源有：（1）一個(gè)8位的微處理器；（2）片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器RAM，用以存放可以讀/寫(xiě)的數(shù)據(jù)，如運(yùn)算的中間結(jié)果、最終結(jié)果顯示的數(shù)據(jù)等；（3）片內(nèi)程序存儲(chǔ)器ROM，用以存放程序、一些原始數(shù)據(jù)和表格；（4）四個(gè)8位并行I/O接口P0～P3，每個(gè)口可用作輸入，也可用作輸出；（5）兩個(gè)定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，每個(gè)定時(shí)器/計(jì)數(shù)器都可以設(shè)置成計(jì)數(shù)方式，用以對(duì)外部事件進(jìn)行計(jì)數(shù)，也可以設(shè)置成定時(shí)方式，并可以根據(jù)計(jì)數(shù)或定時(shí)的結(jié)果實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)控制；（6）五個(gè)中斷源的中斷控制系統(tǒng)；（7）一個(gè)全雙工（通用異步接收發(fā)送器）的串行I/O，用于實(shí)現(xiàn)單片機(jī)之間或單片機(jī)與微機(jī)之間的串行通信；（8）片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘產(chǎn)生電路，但石英晶體和微調(diào)電容須要外接?？梢钥闯?1系列單片機(jī)也是一款功能強(qiáng)大的單片機(jī)[1]。從以上幾種型號(hào)單片機(jī)的比較中可以看出，PIC單片機(jī)、AVR單片機(jī)雖然在很多方面都有其特點(diǎn)，如在運(yùn)行速度上，內(nèi)部資源的配置等。但因其價(jià)格高，開(kāi)發(fā)工具不及使用51系列單片機(jī)齊全，再考慮本系統(tǒng)對(duì)CPU的要求并不是很高，綜合考慮還是選用已經(jīng)普及的51內(nèi)核的單片機(jī)。這里采用AT89S51單片機(jī)，驅(qū)動(dòng)部分由ULN2003集成電路組成，開(kāi)關(guān)信號(hào)和段選碼信號(hào)都由單片機(jī)提供。 系統(tǒng)框圖整個(gè)系統(tǒng)由六大模塊組成：主控制單元，無(wú)線收發(fā)控制單元，模塊電源模塊，太陽(yáng)能模塊，燈具模塊。其中無(wú)線收發(fā)模塊負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)傳送，單片機(jī)負(fù)責(zé)整個(gè)控制信號(hào)的處理和響應(yīng)，燈具模塊主要是不同造型和功能的負(fù)載燈具，電源模塊主要包含整個(gè)智能照明系統(tǒng)中各種電源的供應(yīng)和協(xié)調(diào)管理。智能照明系統(tǒng)的整體框圖如下無(wú)線發(fā)射模塊燈具模塊單片機(jī)控制電源管理模塊太陽(yáng)能輔助模塊無(wú)線接收模塊圖5 整體方框圖4 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)的硬件系統(tǒng)包括穩(wěn)壓電源設(shè)計(jì)，燈具造型模句，無(wú)線控制模塊，單片機(jī)主控模塊，太陽(yáng)能輔助供電模塊，以及相關(guān)硬件的設(shè)計(jì)。 燈型設(shè)計(jì)主要列出了設(shè)計(jì)精美，造型漂亮的主客廳照明燈的不同造型，還有臥室照明和走道照明的相關(guān)原理圖，分別如下（1） 主客廳燈具主客廳主要實(shí)現(xiàn)燈具造型美觀，調(diào)光方便，并伴有彩色光線的調(diào)節(jié)。于是，主要采用LED燈具造型，整體電壓幾十伏，電流300mA，采用四個(gè)燈管一串為一組，六組為一節(jié)，完成一個(gè)基本燈型單位。圖6一個(gè)燈代表一組串四個(gè)然后六組再并的24個(gè)LED的電路形式，一個(gè)LED點(diǎn)亮，所需電壓為3V，電流為20mA，這樣就可以算出整個(gè)負(fù)載的電壓和電流，計(jì)算如下U=3V12=36VI=20mA63=360mA這樣就可以根據(jù)為下一步電源設(shè)計(jì)提供了的技術(shù)參數(shù)要求。圖6 一路LED原理圖7 三路LED造型原理圖蝴蝶造型和三葉草造型，他們分別能實(shí)現(xiàn)的功能是整體兩環(huán)和三環(huán)調(diào)節(jié)造型，內(nèi)圈基本照明，是類(lèi)圓錐狀，可以提高照明的角度，從而彌補(bǔ)LED光角度小的問(wèn)題；中圈可提高亮度，并且放射狀照明，形狀美觀漂亮；外圈采用多組彩燈組合，美觀，可以制造很多娛樂(lè)氛圍。分別設(shè)計(jì)兩款美麗的貼近大自然的造型，如下圖 圖8 蝴蝶燈型 圖9 蝴蝶燈造型走線路圖 圖10 三葉草燈型 圖11 三葉草造型走線圖（2） 臥室燈設(shè)計(jì)臥室照明主要燈具的調(diào)光功能和柔和色調(diào)的加載等功能，為此，我采用白熾燈和彩色LED的搭配設(shè)計(jì)。圖12 白熾燈調(diào)光原理圖（3） 走道燈設(shè)計(jì)應(yīng)用光線和聲音控制路燈，使之在白天不亮，晚上能借助腳步聲的到來(lái)和消失而啟閉，是走道照明節(jié)省電能的一種有效途徑。目前常用的聲光控制照明電路雖然形式多樣，但大都較為復(fù)雜。本設(shè)計(jì)為一種簡(jiǎn)單實(shí)用的照明聲光控制電路。如圖所示聲、光控樓梯走道延遲照明開(kāi)關(guān)采用壓電陶瓷片作為聲電換能器，該電路：①增加了光控靈敏度調(diào)節(jié)電阻R9，增減R9阻值可調(diào)節(jié)電路光控的起控點(diǎn)；②在R9兩端并聯(lián)一電容C5，可提高光控電路的抗干擾性能；③ VT2與VT4采用電阻直接耦合，以提高信號(hào)傳輸效率。該電路延遲時(shí)間主要由VT1基極回路里的電阻R2與電容C2數(shù)值決定。如圖所示是一個(gè)經(jīng)改良的采用壓電陶瓷片作聲電換能器的聲、光控樓梯走道延遲照明開(kāi)關(guān)，電路結(jié)構(gòu)顯得比較簡(jiǎn)潔。該電路的延遲時(shí)間受較多因素的影響，圖示數(shù)據(jù)延遲時(shí)間約50s，如不符合要求，可以增減C2容量進(jìn)行調(diào)整。調(diào)節(jié)R9阻值可以調(diào)整電路的光控起控點(diǎn)[2]。圖13 聲光控延時(shí)路燈原理分析：VT4為聲控放大電路，VTVT2組成單穩(wěn)電路，VT1為驅(qū)動(dòng)器。白天VT3飽和導(dǎo)通，使聲音脈沖被導(dǎo)通到地，聲控不起作用。同時(shí)， VT1飽和導(dǎo)通，可控硅不能被觸發(fā)，即燈滅。晚上光敏電阻阻值增大，VT3被截止，而VT2處于待觸發(fā)狀態(tài)。當(dāng)有聲音時(shí)，VT2翻轉(zhuǎn)導(dǎo)通，Ｃ２上左負(fù)右正的電壓迫使VT1截止，可控硅被觸發(fā)導(dǎo)通，即燈亮。燈一旦點(diǎn)亮之后，Ｃ２經(jīng)Ｒ４、ＲＲ３放電，VT1的ｂ→ｅ極電位逐漸由反偏變?yōu)檎?，VT1導(dǎo)通，電燈滅，電路又處于等待狀態(tài)。 電源設(shè)計(jì)電源電路的種類(lèi)繁多，如變壓器降壓；橋式整流全波整流；LC、RC濾波；三端穩(wěn)壓器穩(wěn)壓等。具體采用什么電路合適，則根據(jù)主體電路及執(zhí)行機(jī)構(gòu)不同和可靠、價(jià)廉、有效益等要求進(jìn)行選用。根據(jù)本設(shè)計(jì)要求，電源必須穩(wěn)定，既限流，保證燈管電流不能過(guò)大，又可以穩(wěn)壓，使電路正常工作和截止。電源的設(shè)計(jì)流程如下：降壓整流濾波穩(wěn)壓圖14 電源設(shè)計(jì)框圖降壓穩(wěn)流部分由RC全橋整流和濾波電容C1組成，DW穩(wěn)壓后得到+36V的電壓，為電燈控制電路提供合適的工作電壓[3]。 負(fù)載燈具電源設(shè)計(jì)主要實(shí)現(xiàn)燈具的負(fù)載穩(wěn)壓控制，要求既能夠限制電流，又能夠?qū)崿F(xiàn)穩(wěn)壓控制，還要體積小，重量輕。故如圖，AC220 V經(jīng)保險(xiǎn)絲，電容降壓后，再經(jīng)整流濾波，穩(wěn)壓管穩(wěn)壓后就能夠得到穩(wěn)定的直流電壓36V。其中元件選擇上，電容大小6μF，電阻為1MΩ，原理圖如下圖15 負(fù)載燈具電源原理 主控芯片供電電源設(shè)計(jì) 主控電源主要給單片機(jī)和無(wú)線模塊等集成塊供電，要求穩(wěn)壓效果要好，并且紋波要小，體積小，重量親，如圖交流220V經(jīng)過(guò)保險(xiǎn)管后，再電容降壓限流，整流濾波，最后經(jīng)電阻限流保護(hù)后輸出兩組穩(wěn)定的電壓，分別共集成塊和繼電器使用。電路圖如下，其中C1為2μF，R1為1MΩ。圖16 主控芯片電源原理 射頻收發(fā)設(shè)計(jì) 采用PT2262發(fā)射芯片，對(duì)應(yīng)的PT2272接收芯片，設(shè)計(jì)統(tǒng)一的地址，和頻率，加上相應(yīng)的發(fā)射電路和接收電路既可以實(shí)現(xiàn)無(wú)線收發(fā)了。 發(fā)射模塊發(fā)射機(jī)內(nèi)部采用聲表諧振器穩(wěn)頻，頻率一致性非常好，穩(wěn)定度極高，工作頻率315MHZ頻率穩(wěn)定度較高，使用中無(wú)需調(diào)整頻點(diǎn)，特別適合無(wú)線電遙控系統(tǒng)使用，而目前市場(chǎng)上的一些低價(jià)位無(wú)線電遙控模塊一般仍采用LC振蕩器，穩(wěn)定度及一致性較差，即使采用高品質(zhì)微調(diào)電容，當(dāng)溫度變化或者震動(dòng)后也很難保證已調(diào)試好的頻點(diǎn)不會(huì)發(fā)生偏移，造成發(fā)射距離縮短。圖17 發(fā)射模塊原理 接收模塊接收模塊從工作方式分，可以分成超外差接收和超再生接收。超外差接收成本相對(duì)較高，超再生式接收機(jī)具有電路簡(jiǎn)單、性能適中、成本低廉的優(yōu)點(diǎn)所以在實(shí)際應(yīng)用中廣泛采用，所以，設(shè)計(jì)中使用超再生接收方式。如圖所示，輸出接至PT2272的14管腳即可。圖18 超再生式接收原理圖 單片機(jī)控制電路設(shè)計(jì) 這部分主要包括單片機(jī)系統(tǒng)，輸入接口，輸出接口，驅(qū)動(dòng)電路和調(diào)光電路組成，當(dāng)單片機(jī)接收到PT2272管腳傳來(lái)的控制請(qǐng)求信號(hào)是，單片機(jī)會(huì)調(diào)用不同的控制子程序來(lái)通過(guò)輸出口控制驅(qū)動(dòng)芯片ULN2003，從而完成對(duì)負(fù)載的控制。下面是單片機(jī)主控制電路[4]。圖19 單片機(jī)控制模塊系統(tǒng)調(diào)光電路采用單向可控硅，利用它的“過(guò)零自動(dòng)關(guān)閉”特性，AT89S51只需在每個(gè)脈動(dòng)電壓周期內(nèi)控制可控硅打開(kāi)的平均時(shí)間或者說(shuō)是脈寬調(diào)制，由于整流過(guò)后的脈動(dòng)電壓過(guò)零點(diǎn)時(shí)可控硅自動(dòng)關(guān)斷，即間接控