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      紅外遙控定時開關(guān)的設(shè)計與實現(xiàn)

      2015-06-15 22:40:19吳曉云劉萌
      現(xiàn)代電子技術(shù) 2015年12期

      吳曉云++劉萌

      摘 要: 設(shè)計一款以STC89C52單片機、DS1302、1602液晶顯示、38 kHz紅外遙控器發(fā)射接收器為核心,具備調(diào)節(jié)時間,設(shè)置開啟時間與工作時間段的遙控定時開關(guān)。程序采用C語言編寫,具有更好的移植性和可讀性,便于修改和增減功能。該遙控定時開關(guān)可以通過紅外按鍵設(shè)置一天內(nèi)2組任意開關(guān)定時時間段和一個小時內(nèi)6組快速模式定時,使外接電器能夠按照一定規(guī)律來工作。該系統(tǒng)的時間正確可靠,可擴展性強,既能達到遠程智能控制的目的,又在很大程度上降低能源的消耗。同時借助EDA仿真可以有效地提高開發(fā)效率,結(jié)合具體硬件電路及程序設(shè)計,將理論知識用計算機仿真表現(xiàn)出來,加深學生對知識的理解和掌握,提高了教學效率。

      關(guān)鍵詞: STC89C52; 定時開關(guān); 紅外遙控; 節(jié)能設(shè)備

      中圖分類號: TN710?34 文獻標識碼: A 文章編號: 1004?373X(2015)12?0058?04

      隨著電子科學技術(shù)的迅猛發(fā)展,國民經(jīng)濟和人民生活水平的不斷提高,能源損耗也愈是嚴重,因而智能節(jié)能設(shè)備越來越受到人們的關(guān)注。智能定時開關(guān)裝置已經(jīng)被廣泛應用于家用電器、倉庫管理等無人監(jiān)控場所[1]。傳統(tǒng)的定時開關(guān)主要有機械式定時開關(guān)和電子式定時開關(guān)。雖然傳統(tǒng)的定時開關(guān)能給家庭生活等方面帶來便利,但由于其穩(wěn)定性差、壽命短、難以操作、功能單一,只能滿足人們普通的日常生活需要。所以本文從電路進行改進,設(shè)計了一款以STC89C52單片機、DS1302、1602液晶顯示為核心,具備調(diào)節(jié)時間,設(shè)置開啟時間與工作時間段的遙控定時開關(guān)。該定時開關(guān)可以通過紅外遙控或者按鍵對主電源進行控制,從而實現(xiàn)對外接電器的智能定時控制,以達到節(jié)約能源的目的,給人們?nèi)粘I顜砹藰O大的方便。該定時開關(guān)具有時間準確、操作方便、可靠性強、小型化、低功耗等特點,很好的彌補了傳統(tǒng)定時開關(guān)的不足之處[2]。

      1 系統(tǒng)設(shè)計

      系統(tǒng)組成框圖如圖1所示,本次設(shè)計的硬件總體框圖總共包括STC89C52主控芯片、晶振模塊、復位模塊、電源模塊、蜂鳴器模塊、按鍵模塊、DS1302計時模塊、顯示模塊、紅外接收模塊、繼電器模塊10個模塊。這10個模塊相互配合,協(xié)調(diào)工作,組成了定時開關(guān)的硬件工作系統(tǒng)。

      2 硬件設(shè)計

      2.1 DS1302計時電路

      DS1302計時電路如圖2所示,DS1302可以對年、月、日、時、分進行計時,其工作電壓為2.5~5.5 V。DS1302由Vcc或Vcc2中較大者供電,其中Vcc2為主電源,Vcc為后備電源,在主電源斷電的情況下,后備電源保持DS1302計時電路的正常運行。X1,X2外接 12 kHz晶振,RST是復位選線,當RST為高電平時,所有數(shù)據(jù)傳送被初始化,允許對DS1302進行操作,當RST為低電平時則會終止此次數(shù)據(jù)傳送[3]。

      LCD1602顯示電路如圖3所示,Vcc接5 V電源正極,RS為寄存器選擇位,與P1.0口相連,高電平1時選擇數(shù)據(jù)寄存器,低電平0時選擇指令寄存器;RW為讀/寫信號線,與P1.1口相連,高電平1時進行讀操作,低電平0時進行寫操作;E端為使能端,高電平1時讀取信息,負跳變時執(zhí)行指令。D0~D7與單片機的P0口相連作為8位雙向數(shù)據(jù)端[2]。

      2.3 蜂鳴器電路

      蜂鳴器電路如圖4所示,遙控定時開關(guān)中設(shè)計了蜂鳴器報警電路。其中蜂鳴器的基極連接到單片機的P3.7端口,當P3.7端口輸出低電平的時有電流流過蜂鳴器,此時蜂鳴器發(fā)出聲音,如果P3.7輸出高電平,沒有電流流過蜂鳴器,此時蜂鳴器不發(fā)音[4]。

      2.4 按鍵電路

      按鍵電路如圖5所示,該部分電路設(shè)計設(shè)有4個獨立的按鍵,這4個按鍵的一端分別連接到單片機的P1.3口~P1.6口,另一端全部接地。4個按鍵功能分配如下:

      按鍵S2:功能鍵,通過該按鍵可以對年、月、日、時、分進行選擇。

      按鍵S3:增加鍵,該按鍵可以對時間進行增加。

      按鍵S4:減少鍵,通過該按鍵可以對時間進行減小。

      按鍵S5:通過該按鍵可以對最后一項時間間隔進行設(shè)定。

      2.5 紅外接收電路

      由于單片機STC89C52的I/O口充足,故在本設(shè)計中按鍵電路采用獨立按鍵,并對按鍵電路進行了消抖處理,為了便于操作,紅外遙控按鍵與按鍵電路相互對應[5]。介于自制紅外編碼發(fā)送接收模塊的設(shè)計復雜,成本也會增加不少,因而采用已編碼完成的紅外遙控器和紅外接收管實現(xiàn)紅外控制的目的。

      紅外接收電路如圖6所示,與單片機的外部中斷P3.3口相連,當P3.3口出現(xiàn)下降沿時則進行紅外按鍵檢測。

      2.6 繼電器控制電路

      繼電器控制電路見圖7所示,由三極管組成共集電極放大電路,二極管D2起保護作用,由單片機P3.6口產(chǎn)生繼電器觸發(fā)信號,當P3.6 口輸出低電平時,繼電器閉合,指示燈亮, 外接電器開始工作。當P3.6口輸出高電平時,繼電器斷開,指示燈滅,外接電器停止工作[6]。

      3 軟件設(shè)計

      3.1 主程序設(shè)計

      本設(shè)計中用到的單片機是STC89C52,為了使編寫的程序更加簡單明了,采用C語言進行編程,并采用模塊化思想,分為初始化模塊、按鍵檢測與處理模塊、計時模塊、顯示模塊和繼電器處理模塊[4]。主程序如下:

      本設(shè)計的流程圖如圖8所示,裝置上電后,系統(tǒng)先進行初始化,然后顯示系統(tǒng)時間,再判斷系統(tǒng)時間和設(shè)定的啟動時間或者停止時間是否相同,如果相同,繼電器就會產(chǎn)生相應的動作,掃描是否有按鍵按下,如果是S2,可以選擇需要設(shè)定的時間年、月、日,如果是S5,可以設(shè)置電器工作時間,當通過按鍵對時間進行設(shè)定后,當系統(tǒng)時間到達設(shè)定時間,系統(tǒng)會自動使繼電器閉合,使外接電器工作,并且蜂鳴器發(fā)出蜂鳴,紅色指示燈亮;外接電器工作時間到了,系統(tǒng)又會使繼電器斷開,切斷電源,外接電器停止工作。否則系統(tǒng)就會自動返回到初始化界面,顯示系統(tǒng)時間和上次設(shè)置的電器工作時間[7]。

      4 系統(tǒng)調(diào)試

      本設(shè)計采用模塊化調(diào)試和整體組合調(diào)試相結(jié)合的方法來進行系統(tǒng)調(diào)試,先在Proteus中進行模塊化軟件仿真實現(xiàn),然后焊接實物,通過硬件電路調(diào)試和組裝測試,最終達到實現(xiàn)紅外遙控開關(guān)的目的[8]。

      當啟動電源后,LCD顯示的是系統(tǒng)初始化時間,包括年、月、日及時間,還有上次設(shè)定外接電器的工作時間和時間段,如圖9所示。

      按下S2鍵,顯示秒的數(shù)字會閃爍,這個時候就可以通過S3和S4鍵調(diào)節(jié)。其中按一下S3鍵數(shù)字將加1,按一下S4鍵數(shù)字將減1。調(diào)節(jié)完秒后,再次按下S2鍵,閃爍的光標將轉(zhuǎn)移到分鐘位置,同樣通過調(diào)節(jié)S3和S4鍵盤調(diào)節(jié)當前的時間[9]。同樣的原理調(diào)節(jié)小時和年、月、日以及外接電器工作時間。按下S5時,最后一個電器工作時間間隔就會閃爍,可以通過S3和S4鍵調(diào)節(jié)工作時間間隔。

      5 結(jié) 語

      本文設(shè)計了一款以STC89C52和DS1302為核心的遙控定時開關(guān),所設(shè)計的定時開關(guān)插座達到預期功能,該系統(tǒng)具備時間準確、操作方便、可擴展性強,達到節(jié)約能源的目的,具有小型化、低功耗等特點,彌補了傳統(tǒng)產(chǎn)品的不足之處,為后續(xù)實現(xiàn)功能更強大的定時開關(guān)提供了設(shè)計基礎(chǔ)。在教學中結(jié)合EDA仿真軟件進行教學設(shè)計,讓學生將學到的理論知識用計算機仿真真實的表現(xiàn)出來,同時結(jié)合具體硬件電路及程序設(shè)計,可以加深對知識的理解和掌握,提高教學效率[13]。

      參考文獻

      [1] 羅東,趙海剛,張源,等.基于單片機的紅外遙控定時開關(guān)裝置的設(shè)計[J].機電工程技術(shù),2010,39(3):25?28.

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      [9] 陳勇.高可靠性紅外線傳感控制開關(guān)[J].儀表技術(shù)與傳感器,2004,18(5):31?34.

      [10] 張琳芳.基于Proteus技術(shù)的單片機教學改革研究[J].河南工程學院學報:自然科學版,2014,26(2):77?79.

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