【文章內(nèi)容簡介】 tel公司51指令集的單片機系列的統(tǒng)名稱。這種單片機所包括的硬件資源有：（1）一個8位的微處理器；（2）片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器RAM，用以存放可以讀/寫的數(shù)據(jù)，如運算的中間結(jié)果、最終結(jié)果顯示的數(shù)據(jù)等；（3）片內(nèi)程序存儲器ROM，用以存放程序、一些原始數(shù)據(jù)和表格；（4）四個8位并行I/O接口P0～P3，每個口可用作輸入，也可用作輸出；（5）兩個定時器/計數(shù)器，每個定時器/計數(shù)器都可以設(shè)置成計數(shù)方式，用以對外部事件進行計數(shù)，也可以設(shè)置成定時方式，并可以根據(jù)計數(shù)或定時的結(jié)果實現(xiàn)計算機控制；（6）五個中斷源的中斷控制系統(tǒng)；（7）一個全雙工（通用異步接收發(fā)送器）的串行I/O，用于實現(xiàn)單片機之間或單片機與微機之間的串行通信；（8）片內(nèi)振蕩器和時鐘產(chǎn)生電路，但石英晶體和微調(diào)電容須要外接?？梢钥闯?1系列單片機也是一款功能強大的單片機[1]。從以上幾種型號單片機的比較中可以看出，PIC單片機、AVR單片機雖然在很多方面都有其特點，如在運行速度上，內(nèi)部資源的配置等。但因其價格高，開發(fā)工具不及使用51系列單片機齊全，再考慮本系統(tǒng)對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。這里采用AT89S51單片機，驅(qū)動部分由ULN2003集成電路組成，開關(guān)信號和段選碼信號都由單片機提供。 系統(tǒng)框圖整個系統(tǒng)由六大模塊組成：主控制單元，無線收發(fā)控制單元，模塊電源模塊，太陽能模塊，燈具模塊。其中無線收發(fā)模塊負責數(shù)據(jù)傳送，單片機負責整個控制信號的處理和響應(yīng)，燈具模塊主要是不同造型和功能的負載燈具，電源模塊主要包含整個智能照明系統(tǒng)中各種電源的供應(yīng)和協(xié)調(diào)管理。智能照明系統(tǒng)的整體框圖如下無線發(fā)射模塊燈具模塊單片機控制電源管理模塊太陽能輔助模塊無線接收模塊圖5 整體方框圖4 系統(tǒng)硬件設(shè)計本設(shè)計的硬件系統(tǒng)包括穩(wěn)壓電源設(shè)計，燈具造型模句，無線控制模塊，單片機主控模塊，太陽能輔助供電模塊，以及相關(guān)硬件的設(shè)計。 燈型設(shè)計主要列出了設(shè)計精美，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，采用四個燈管一串為一組，六組為一節(jié)，完成一個基本燈型單位。圖6一個燈代表一組串四個然后六組再并的24個LED的電路形式，一個LED點亮，所需電壓為3V，電流為20mA，這樣就可以算出整個負載的電壓和電流，計算如下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，是類圓錐狀，可以提高照明的角度，從而彌補LED光角度小的問題；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，可以制造很多娛樂氛圍。分別設(shè)計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。圖12 白熾燈調(diào)光原理圖（3） 走道燈設(shè)計應(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)計為一種簡單實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；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，以提高信號傳輸效率。該電路延遲時間主要由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關(guān)，電路結(jié)構(gòu)顯得比較簡潔。該電路的延遲時間受較多因素的影響，圖示數(shù)據(jù)延遲時間約50s，如不符合要求，可以增減C2容量進行調(diào)整。調(diào)節(jié)R9阻值可以調(diào)整電路的光控起控點[2]。圖13 聲光控延時路燈原理分析：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， 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)。當有聲音時，VT2翻轉(zhuǎn)導(dǎo)通，Ｃ２上左負右正的電壓迫使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)計電源電路的種類繁多，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)行機構(gòu)不同和可靠、價廉、有效益等要求進行選用。根據(jù)本設(shè)計要求，電源必須穩(wěn)定，既限流，保證燈管電流不能過大，又可以穩(wěn)壓，使電路正常工作和截止。電源的設(shè)計流程如下：降壓整流濾波穩(wěn)壓圖14 電源設(shè)計框圖降壓穩(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]。 負載燈具電源設(shè)計主要實現(xiàn)燈具的負載穩(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 負載燈具電源原理 主控芯片供電電源設(shè)計 主控電源主要給單片機和無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)過保險管后，再電容降壓限流，整流濾波，最后經(jīng)電阻限流保護后輸出兩組穩(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 采用PT2262發(fā)射芯片，對應(yīng)的PT2272接收芯片，設(shè)計統(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現(xiàn)無線收發(fā)了。 發(fā)射模塊發(fā)射機內(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，使用中無需調(diào)整頻點，特別適合無線電遙控系統(tǒng)使用，而目前市場上的一些低價位無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，當溫度變化或者震動后也很難保證已調(diào)試好的頻點不會發(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較高，超再生式接收機具有電路簡單、性能適中、成本低廉的優(yōu)點所以在實際應(yīng)用中廣泛采用，所以，設(shè)計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 單片機控制電路設(shè)計 這部分主要包括單片機系統(tǒng)，輸入接口，輸出接口，驅(qū)動電路和調(diào)光電路組成，當單片機接收到PT2272管腳傳來的控制請求信號是，單片機會調(diào)用不同的控制子程序來通過輸出口控制驅(qū)動芯片ULN2003，從而完成對負載的控制。下面是單片機主控制電路[4]。圖19 單片機控制模塊系統(tǒng)調(diào)光電路采用單向可控硅，利用它的“過零自動關(guān)閉”特性，AT89S51只需在每個脈動電壓周期內(nèi)控制可控硅打開的平均時間或者說是脈寬調(diào)制，由于整流過后的脈動電壓過零點時可控硅自動關(guān)斷，即間接控