【文章內(nèi)容簡介】 號，在單片機中寫入對應的紅外解碼程序 ，進而進行相應的動作。燈光調(diào)控電路運用了光電耦合器，雙向可控硅等元器件，由調(diào)光程序發(fā)送脈沖經(jīng)光電耦合器來驅(qū)動雙向可控硅，利用雙向可控硅的特性來調(diào)節(jié)燈光的亮度 ，總體方案框圖如下圖 21。 基于單片機的燈控系統(tǒng)設(shè)計 7 復 復復 復復 復復 復復 復復 復S T C 1 2 C 5 A 6 0 S 2復 復 復復 復 復復 復 復復 復 復復 復 復復 復 復 圖 21 調(diào)光燈系統(tǒng)設(shè)計框圖 基于單片機的燈控系統(tǒng)設(shè)計 8 3 系統(tǒng)的硬件設(shè)計 單片機的最小系統(tǒng)模塊 電路圖 80C51 單片機的最小系統(tǒng)包括：晶體振蕩電路部分、復位開關(guān)電路部分和電源電路部分。圖 31 為 80C51 單片機的最小系統(tǒng)原理圖。 VCC+5Y1CRYSTALC233pC333p+C122uFR1010kVCC+5C5104+C410uFP1.51P1.623RST4RxD566TxD7INT08INT19T010T11112121313X214X115GND1617171819202021212222232324242525262627272828292930303131323233333434353536363737VCC38393940404141424243434444U1 圖 31 單片機的最小系統(tǒng) 基于單片機的燈控系統(tǒng)設(shè)計 9 單片機 STC12C5A60S2 的介紹 （ 1） 單片機 STC12C5A60S2 的簡單介紹 STC12C5A60S2 系列單片機 [8]屬于增強型 8051 CPU，單時鐘 /機器周期，指令代碼完全兼容傳統(tǒng) 8051。 ? 工作電壓： STC12C5A60S2 系列工作電壓 ： （ 5V 單片機）STC12LE5A60S2 系列工作電壓： （ 3V單片機 ） 。 ? 工作頻率范圍： 0 35MHz，相當于普通 8051 的 0～ 420MHz。 ? 片上集成 1280 字節(jié) RAM。 ? 共 4 個 16 位定時器 ? 2 個時鐘輸出口，可由 T0 的溢出在 ，可由 T1 的溢出在 輸出時鐘。 ? 外部中斷 I/O口 7路 ,傳統(tǒng)的下降沿中斷或低電平觸發(fā)中斷 ,并新增支持上升沿中斷的 PCA 模塊， Power Down 模式可由外部中斷喚醒， INT0/, INT1/, T0/, T1/, RxD/, CCP0/(也可通過寄存器設(shè)置到 ), CCP1/ (也可通過寄存器設(shè)置到 )。 （ 2） 單片機 STC12C5A60S2 引腳 圖 及各引腳的功能 引腳圖 如圖 32 ： 圖 32 單片機 STC12C5A60S2 引腳圖 基于單片機的燈控系統(tǒng)設(shè)計 10 單片機最小模塊中各部分電路介紹 （ 1） 時鐘電路 單片機內(nèi)部有一個用于構(gòu)成振蕩器的高增益反相放大器，引腳 XTAL1和 XTAL2分別是此放大器的輸入端和輸出端。 51系列單片機的時鐘可由內(nèi)部方式或外部方式產(chǎn) 生。 內(nèi)部方式時鐘電路外接晶體以及電容 C C2構(gòu)成并聯(lián)諧振電路，接在放大器產(chǎn)生自激電路，一般晶振可在 2～ 12MHZ之間任選。對外接電容值雖然沒有嚴格的要求，但電容的大小多少會影響振蕩頻率的高低、振蕩器穩(wěn)定性、起振的快速性和溫度的穩(wěn)定性。外接晶體時， C1和 C2通常選擇 30pF左右；外接陶瓷諧振器時， C1和 C2的典型值為 47pF。 當采用外部方式時鐘電路時，外部信號接至 XTAL2（內(nèi)部時鐘電路輸入端），而 XTAL1接地。由于 XTAL2端的邏輯電平不是 TTL的，故建議外接上拉電阻。通常對外部振蕩信號不特殊要求， 但需要保證最小高電平及低電平脈寬，一般為頻率低于12M的方波。 本次設(shè)計采用內(nèi)部方式，如圖 33 所示： 圖 33 單片機 時鐘電路 （ 2） 復位電路 復位即回到初始狀態(tài)，是單片機經(jīng)常進入的工作狀態(tài)。 單片機的復位是靠外部電路實現(xiàn)的，在振蕩器正在運行的情況下， RST引腳保持二個周期以上時間的高電平，系統(tǒng)復位。在 RST端出現(xiàn)高電平的第二個周期，執(zhí)行內(nèi)部復位，以上每個周期重復一次，直至 RST端變低。 復位時， ALE和 /PSEN配置為輸入狀態(tài)。即 ALE=1， /PSEN=1。內(nèi)部 RAM不受復位的影響。 基于單片機的燈控系統(tǒng)設(shè)計 11 上電復位電路：上點瞬間， RST端的電位與 Vcc相同，隨著電容的逐步充電，充電電流減小， RST電位逐步下降。上電復位所需的最短時間是振蕩器建立時間加上二個機器周期，在這段時間內(nèi)， RST端口的電平應維持高于斯密特觸發(fā)器的下閥值。一般 Vcc的上升時間不超過 1ms，振蕩器建立時間不超過 10ms。 本次設(shè)計采用的復位電路如圖 34 所示： 圖 34 單片機復位電路 紅外接收模塊 紅外遙控基本原理 紅外線又稱紅外光波，在電磁波譜中，光波的波長 范圍為 ~1000um。根據(jù)波長的不同可分為可見光和不可見光，波長為 ~ 的光波可為可見光，依次為紅、橙、黃、綠、青、藍、紫七種顏色。光波為 ~ 的光波為紫外光(線 )，波長為 ~1000um的光波為紅外光 (線 )。紅外光按波長范圍分為近紅外、中紅外、遠紅外、極紅外 4 類。紅外線遙控是利用近紅外光傳送遙控指令的，波長為~。用近紅外作為遙控光源，是因為目前紅外發(fā)射器件 (紅外發(fā)光管 )與紅外接收器件 (光敏二極管、三極管及光電池 )的發(fā)光與 受 光峰值波長一 ~，在近紅外光波段內(nèi)，二者的光譜正好重合，能夠很好地匹配，可以獲得較高的傳輸效率及較高的可靠性。 紅外遙控的基本原理 ： 紅外遙控的發(fā)射電路是采用紅外發(fā)光二極管來發(fā)出經(jīng)過調(diào)制的紅外光波；紅外接收電路由紅外接收二極管、三極管或硅光電池組成， 它們將紅外發(fā)射器發(fā)射的紅外光轉(zhuǎn)換為相應的電信號，再送后置放大器。 發(fā)射機一般由指令鍵 (或操作桿 )、指令編碼系統(tǒng)、調(diào)制電路、驅(qū)動電路、發(fā)射電路等幾部分組成。當按下指令鍵或推動操作桿時，指令編碼電路產(chǎn)生所需的指令編碼信號，指令編碼信號對載波進行調(diào)制 ，再由驅(qū)動電路進行功率放大后由發(fā)射電路向外發(fā)射經(jīng)調(diào)制定的指令編碼信號。 基于單片機的燈控系統(tǒng)設(shè)計 12 接收電路一般由接收電路、放大電路、調(diào)制電路、指令譯碼電路、驅(qū)動電路、執(zhí)行電路 (機構(gòu) )等幾部分組成。接收電路將發(fā)射器發(fā)出的已調(diào)制的編碼指令信號接收下來，并進行放大后送解調(diào)電路，解調(diào)電路將已調(diào)制的指令編碼信號解調(diào)出來，即還原為編碼信號。指令譯碼器將編碼指令信號進行譯碼，最后由驅(qū)動電路來驅(qū)動執(zhí)行電路實現(xiàn)各種指令的操作控制。 由于紅外線遙控不具有像無線電遙控那樣穿過障礙物去控制被控對象的能力，所以，在設(shè)計家用電器的紅外線遙控器時，不 必要像無線電遙控器那樣，每套 (發(fā)射器和接收器 )要有不同的遙控頻率或編碼 (否則，就會隔墻控制或干擾鄰居的家用電器 )，所以同類產(chǎn)品的紅外線遙控器，可以有相同的遙控頻率或編碼，而不會出現(xiàn)遙控信號“ 串門 ” 的情況。這對于大批量生產(chǎn)以及在家用電器上普及紅外線遙控提供了極大的方便。由于紅外線為不可見光，因此對環(huán)境影響很小，再由紅外光波動波長遠小于無線電波的波長，所以紅外線遙控不會影響其他家用電器，也不會影響臨近的無線電設(shè)備。 紅外線的接收過程 由于本次系統(tǒng)設(shè)計使用萬能遙控器，所以紅外發(fā)射過程可以不予考慮，只需 最后編譯程序時對相應的所需按鍵進行解碼就行。 當紅外線遙控器發(fā)出信號后 ，我們就要對這些和紅外線信號進行接收。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濾波器后，由紅外線光電管接收 ，由于紅外接收器件接收的信號非常微弱，需要進一步放大才能實現(xiàn)遙控功能。本設(shè)計采用紅外遙控接收頭，其將紅外接收管，前置放大解調(diào)等電路集成在同一基片上 ，體積小，無外部元件。密封性好，靈敏度高并且價格低廉。它僅有三條管腳，分別是電源正極，地，以及信號輸出端。它的主要功能包括放大，選頻，解調(diào)幾大部分，要求輸入信號需時已被調(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 電路達到最簡化，靈敏度和抗干擾性都非常的好，其外形和管腳如圖35 所示。 本設(shè)計的紅外接收電路如圖 36 所示。 基于單片機的燈控系統(tǒng)設(shè)計 13 圖 35 紅外接收頭的外形及管腳圖 +C1547uFR9100C14102R111KVCC+5U4 圖 36 紅外信號接收電路 電源模塊的設(shè)計 因為在為單片機等元件提供電源的電壓必須是直流電，而我們采用的是交流電供電，所以在設(shè)計中必須有一電源電路來提供電路中所需的電源電壓，如 +5V， +12V等。本次設(shè)計所采用的電源電路如圖 37 所示。 GND Vcc OUT 受光面 受光面 1 2 3 1 2 3 基于單片機的燈控系統(tǒng)設(shè)計 14 TF11TO1D3 4007D2 4007D1 4007D4 4007+C7470uFC6100pFVCC+5IN12OUT3GNDU2LM7805CTC16104 圖 37 電源設(shè)計電路圖 橋式整流電路由變壓器和四個二極管組成，四個二極管接成了橋式，在四個頂點中，相同極性接在一起的一對頂點接向直流負載，不同極性接在一起的一對頂點接向交流電源。 由于整流電路輸出的直流電壓脈動大，而本系統(tǒng)則需要穩(wěn)定的直流電壓，則需要相應的濾波電路，濾除脈動中的交流成分，再通過穩(wěn)壓器得到穩(wěn)定的直流電壓，以供系統(tǒng)需要。 其中穩(wěn)壓器本設(shè)計采用 LM7805。 7805 是常用三端固定電壓集成線性穩(wěn)壓器，78XX 系列為正電壓輸出穩(wěn)壓器，型號 78XX 系列中 的 XX 數(shù)字表示集成穩(wěn)壓器的輸出電 壓的數(shù)值，發(fā) V為單位。 如 lm7806 表示輸出電壓為正 6V， lm7909 表示輸出電壓為負 9V。用 lm78/lm79 系列三端穩(wěn)壓 IC 來組成穩(wěn)壓電源所需的外圍元件極少，電路內(nèi)部還有過流、過熱及調(diào)整管的保護電路，使用起來可靠、方便，而且價格便宜。因為三端固定集成穩(wěn)壓電路的使用方便，電子制作中經(jīng)常采用。 過零檢測電路的設(shè)計 過零檢測電路的作用可以理解為給主控芯片提供一個標準，這個標準的起點是零電壓，可控硅導通腳的大小就是依據(jù)這個標準，也就是調(diào)光燈的 每一個亮度都對應一個導通腳，而每個導通腳的導通時間是從零電壓開始計算的，導通時間不一樣，導通角度的大小就不一樣，因而調(diào)光燈的亮度就不一樣，從而實現(xiàn)無極調(diào)光。本次設(shè)計的過零檢測電路圖如圖 38 所示。 基于單片機的燈控系統(tǒng)設(shè)計 15 TF11TO1D3 4007D2 4007D1 4007D4 4007D5 4007D6 4007Q22N3904100pFC8Cap12KR5Res212KR6Res212KR4Res210KR7Res2VCCCDPort 圖 38 過零檢測電路圖 過零檢測工作原理： 圖 39 C、 D 處波形圖 原理 電路 圖中， D5 、 D6 電壓取自變壓器次級線圈的兩點（ 014V），經(jīng)過 DD6 全波整流，形成脈動直流波形，電阻分壓后，再經(jīng)過電容濾波，濾去高頻成分，形成 C 點電壓波形；當 C 點電壓大于 ，三極管 Q2 導通，在三極管集電 極形成低電平；當 C 點電壓低于 ，三極管截止 ，三極管集電極通過上拉電阻 R7，形成高電平。這樣通過三極管的反復導通、截止，在芯片過零檢測端口 D點形成 100HZ脈沖波形，芯片通過判斷，檢測電壓的零點。 基于單片機的燈控系統(tǒng)設(shè)計 16 調(diào)光控制電路 雙向可控硅的介紹 晶閘管 [5]的原理及特性 由于在系統(tǒng)調(diào)光電路中采用雙向可控硅來調(diào)節(jié)燈光的亮度，下面就介紹一下可控硅的原理和特性。 晶閘管也稱可控硅整流器（簡稱可控硅），它是一種大功率半導體器件，具有耐壓高、容量大、效率高、控制靈敏等優(yōu)點。晶閘管既有單向?qū)щ姷恼髯饔?，又?可以控制可開關(guān)作用，具有弱電控制強電的特點。它在可控整流、可控開關(guān)、交直流電動機調(diào)速系統(tǒng)、調(diào)光、調(diào)壓、溫控與時控等方面獲得廣泛的應用。 可控硅是