摘　要：闡述了智能控制開關設計原理與實現(xiàn)方法。以AT89C51單片機為基礎，實現(xiàn)紅外無線數傳、控制等功能。其設計過程包括：無線數傳電路、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燈光的開關和亮度。

　　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。本文采用8051系列單片機將原來固定的機械式開關改用紅外線遙控，利用紅外線技術來發(fā)送信號。

　　這樣一個紅外線遙控器再結合單片機就可以控制室內的燈光開啟，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

　　①Vss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。

　　②XTAL1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。

　　③本系統(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的效果。

　　2.2　紅外線傳感器相關簡介

　　目前，在家用電器和用途較廣的開關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，解調幾大部分，要求輸入信號必須是已經被調制的信號。經過它的接收放大和解調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　半導體三級管

　　半導體三極管是一種全控型的電子開關，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)射極導通，如果控制端為高電平，側集電極和發(fā)射極斷開，通過三極管的導通與否，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，經過單片機處理后，就會在單片機輸出口輸出相應的電壓，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，此時單片機將轉去執(zhí)行外部中斷程序，通過判斷ｎ的奇偶次數，來控制三極管的導通與否，同時近一步來控制繼電器的導通，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，來控制三極管的導通，從而控制繼電器的導通，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

　　本文在設計中改變了比較傳統(tǒng)的固定式開關元件，利用單片機無線遙控控制室內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)的同時也應總結經驗，逐步完善室內燈光智能控制，例如可以增加室內燈具的自動巡檢與電腦聯(lián)網功能，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。