摘要:随着科技的进步以及正在兴起的物联网的建设,越来越多的自动化、智能化的产品进入到人们的生活。智能家居的出现更好地满足了人们的生活需求,使人们的生活上升到一定的阶段,而照明系统在有些时候没能满足人们的要求。该文以单片机为控制核心实现了家居中的灯光的明亮,柔和,微弱不同明暗程度的遥控控制以及智能化的节能控制系统。
关键词:单片机;加减计数器;红外接收器
中图分类号:TP18文献标识码:A文章编号: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 设计思路与工作原理
随着社会的进步,人们生活水平的提高,灯光效果在人的生活中地位的提高,现有的灯光效果已经在很大程度上满足不了人们的需求,因此有必要设计出能满足现代人生活的灯光效果控制设备。明亮灯光令人精神振奋,柔和灯光令人放松,灯光营造成为居室生活感受中又一亮点。灯光效应会使人们的生活变得更加多姿多彩。
本设计可以实现墙上声控开关以及遥控器的独立控制,用户在刚进房间时可以拍一次手掌开启灯泡,离开时连续拍两次手掌关闭灯泡这种控制方式就是我们通用的控制模式,只是不用摸黑找开关,操作更方便了些。电路除了保留原有的控制模式外另外增加了遥控控制,实现对灯的开、关、调光等控制,使用方便。“节能减排”这几个字眼,乍一看似乎离我们的生活很遥远,事实上对于我们每个人来说,真正的参与到节能减排中去,某些行为只是举手之劳,而这些行为一旦成为生活中的好习惯,将为社会节约大批资源。本设计根据红外计数统计了进出房间人的数目对房间内人的数目实时的统计,在没人后及时发送信息给控制中心,控制系统进行相应的断电操作实现节能自动控制。其系统原理框图如图1所示。
2 各模块原理与功能实现
2.1 遥控的调光与开关原理
遥控信号是一种红外信号,在遥控信号发射部分我们采用38KHz的信号作为载波对各个按键按下所产生的信号进行调制后发射出去。将每个按键所产生的信号按照这样的方式进行输出即:第一个输出脉冲与最后一个输出脉冲宽度设置为3ms当中的每一个脉冲宽度设置为1ms。其调制后信号如图2所示。
调制好的信号经过红外发射管发射出去。对于红外接收采用红外一体化接收头HS0038,它接收红外信号频率为38kHz,同时能对信号进行放大,检波,整形得到TTL电平的编码信号,其输出信号为解调后的反向信号。对接收到的信号其对应的输出信号如图3所示。
接收到的高电平变成低电平,低电平变成高电平,这样发射部分设置的脉冲宽度变成了脉冲之间的宽度,单片机通过对信号开始的脉宽,结束脉宽以及中间脉宽的识别来判断所接收的信号是否由遥控器发出的,如果确定是遥控器发出的信号那么就根据统计的脉冲数来执行相应的任务。当统计的脉冲数为4时那么执行开灯泡\明亮档位,当统计脉冲数为5时那么使灯泡工作在柔和档位,当脉冲数为6时工作在微弱档位,为7时执行关灯操作。对于每个档位的控制是通过单片机的输出口P0来实现的,P0口的输出与一电阻相接后串上晶体管,在晶体管的射极上连接继电器线圈,那么当P0.0,P0.1,P0.2其中一个输出高电平时那么对应的晶体管导通,与之相接的继电器工作,继电器的控制开关闭合灯泡接入电路开始工作。
2.2 声控开关模块
采用墙上的声控开关,其工作原理为:当声控开关接收到正确频率的声音信号后会在单片机的P2.0口产生一个低电平,单片机执行开灯程序,并且等待第二次低电平。当人离开时连续两次拍手单片机P2.0口产生第二次低电平,这时执行关灯程序,一段时间后回到初始状态。
2.3 节能控制系统工作原理
有的时候人离开房间很久忘记关灯,灯长时间开着浪费资源,因此有必要保证照明质量的前提下,实施照明节能措施。在设计电路过程中考虑到这点并且实现了节能的功能。在房间门内外安装两组红外的发射管以及接收管,如电路图3所示,在没有人进入时,红外接收管输出高电平,当有人进入时红外线被遮挡住输出低电平,通过判断门内外的红外接收管低电平出现的先后来确定人是进房间还是出房间。当门外的先出现低电平,门内的那个后出现低电平时表示有人进入,程序加减计数加一,反之减一。当寄存器值为零时,单片机1发出中断信息,单片机2收到中断信息后进入相应的中断服务程序。其红外计数感应模块如图4所示。
2.4 核心控制模块
采用STC89C52单片机进行控制,成本低、控制方便,如图5所示,单片机P0口用来控制继电器、HS0038红外处理信号的输入、声控开关信号输入。
3 软件流程图设计
如图6所示为主程序流程图,程序初始化后扫描信息的输入端口P0.3、P0.4,当有开灯信号输入时继电器工作并执行开灯操作同时扫描调光信号和关灯信号,当有调光信号输入时进入调光程序并等待其他调光信号输入和等待中断的到来。整个过程都允许中断,在屋内没人十五分钟时中断触发并进入中断服务程序,最终关灯进入省电模式工作状态。
4 设计的优势之处以及前景展望
随着社会的进步,人们的生活充满自动化,智能化,本设计从根本上解决了传统的摸黑找开关,起床关灯,灯光强度不能方便调节、人走忘关灯资源浪费等问题。随着物联网的兴起,经改进后此设计可以被广泛用于其他家电设备,从根本上减少人们的工作量、会给人们的生活带来更大的方便。
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