单片机的无线控灯光系统的设计
单片机的无线控灯光系统的设计[20200128193831]
摘 要
本文介绍了主要使用红外遥控技术在本设计中的应用。在本文中通过远程控制技术和单片机相结合设计了灯光控制系统，它是基于单片机控制系统，远程控制灯光系统。我设计了调光控制电路、遥控接收器模块、遥控发射器模块等几个的重要部分。这样的设计主要是解决信号接收和发送，在信号接收之后对信号处理的程序的设计，通过电路来控制灯光系统，这样我们就能够很可以轻松地切换控制室内灯光和灯光的亮度。
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关键字:红外线遥控技术单片机AT89C51可控硅
引言 1
一、总体设计方案 1
（一） 总体设计思路 1
（二）总体方案的确定 2
二、无线模块的设计 3
（一）无线遥控方案的选择 3
（二）红外线遥控的基本原理 3
三、硬件电路的设计 4
（一）单片机的介绍 5
（二）红外线发射电路的设计 6
（三）红外线接收及控制电路的设计 7
四、软件电路的设计 12
（一）程序设计思路 12
总 结 15
致谢 16
参考文献 17
附录一 18
附录二 24
附录三 25
引言
随着人们的生活质量的提高，人们越来越多的关于住宅装饰，时尚的家具再配上豪华的灯具，不仅给人以梦幻般的感觉而且可以让人们在劳累时有一个舒适的环境。灯具已不是单纯的室内的照明工具，而且是在装饰建筑中的一种实用艺术品，当佣有各式各样的灯具，精心地将它们组合在一起，达到最适合的气氛效果是一个高品质生活的反映。目前灯光的控制主要是手动完成，单独控制所有的灯，这样不仅繁琐，效率低下，不符合舒适的现代生活的标准。在生活中常遇到看电视或看书时，你不要太强的灯光，可以通过系统调节灯光的亮度。所以，设计一个可以很容易地智能化控制灯光功能的灯光系统，不仅很具有实用价值，还有广阔的市场价值。
一、总体设计方案
要确定基于单片机的无线控灯光系统，我们必须制定一个系统的基本步骤和系统必须遵循的基本原则，使设计更合理化，更有条理。
（一） 总体设计思路
本单片机的灯光控制系统的设计大致上可分为以下步骤：
1.系统分析过程
①根据系统的目标，明确采用灯光控制系统的目的和任务。
②确定系统所处的工作环境。
③根据该系统的工作，确定系统的基本方案和功能。如系统的无线传输系统、无线远程控制功能的方法、发射信号的要求、灯光开关控制的要求、灯光亮度调节控制。
2.总体设计过程
① 由于该系统是基于单片机的无线控灯光系统，想实现无线的遥控功能，首先需要实现远程通信的控制功能。如蓝牙、红外线遥控。
② 在确定通信手段后，我们就要想以什么样的形式来发射控制信号。进行比较，以确定控制信号的形式。
③在确定信号控制的形式后，我们就对这信号控制进行具体设计④要实现系统中的功能，单片机不可缺少。所以要确定单片机类型。
⑤根据系统要求，来设计硬件的原理图。
⑥对系统实现功能的重要的程序进行分析。
下面就是根据系统基本的要求以及基本原则来确定的系统方案。
（二）总体方案的确定
总体方案的确定，我们就必须要遵守本课题的要求：
1.它是一个室内用灯光控制系统。
2.要求人们手持遥控器就可以对室内的进行灯光控制。
3.要求能够在室内简便的安装、应用。
4.在本系统设计中，成本条件是必须考虑的。要求成本不能太高，要使一般家庭都能够承担的起费用。
系统是基于单片机的无线控灯光系统，通过手中的遥控器控制室内的灯光。要实现无线的控制功能，就需要设计一系列硬件电路。首先，我们必须对无线模块设计，这部分就要设计发射信号的模块和接收信号的模块，就要设计这部分的电路。接收信号之后，要使系统能进行灯光控制，有必要设计一个调光电路进行控制，从而每个灯具被开启关闭和调光控制。要驱动的调光电路，有必要通过单片机的适当的程序来控制调光电路。在传输电路，它必须要通过单片机的适当的程序来进行按键的扫描处理。
系统设计中，为了使单片机能够正常的实现它的功能，必须提供合适的直流电压，我们一般的家用电压是220V，所以我们必须设计电源电路，提供给单片机能正常工作的电压。
以上是我的总体方案的系统设计，下面我们就对各部分的整体方案一个一个的来设计。图1是本设计的一个总体设计框图。
图1 系统的设计总框图
二、无线模块的设计
（一）无线遥控方案的选择
有三种类型的无线通信解决方案来实现：红外无线遥控，蓝牙通讯，使用的短距离无线数据传输设备。关于蓝牙方案，虽然该技术具有很大的发展，在今天的社会，有很多优势，但因为成本一直居高不下，所以不会考虑蓝牙方案。红外通信技术的低成本，跨平台，数据点对点高速连接，尤其是嵌入式的系统。由于红外的遥控器具有结构简单，易于制造，成本低，抗扰力强，可靠性高等优点，是密切的远程控制，尤其是室内的远程首选方式。因此我选择了红外线无线通信的方案。
红外线遥控有几个主要特点。红外线遥控具有独立性，红外线是不可见的，所以对环境的影响不大是小于的长波红外线的无线电波的长度，因此，将不会干扰其他红外遥控设备，它不会影响到相邻的无线设备。特性和可见光差不多，由于红外线靠近可见光的边缘，它的直射、反射、折射、和物理吸收特性和可见光都非常相似。没有穿透障碍物能力。由于红外线是不可见光，则其具有很强的隐蔽性。外线遥控距离，一般为几米到几十米或着更远一点。
（二）红外线遥控的基本原理
要用红外线的遥控来传输信号，我们需要了解红外线遥控基本的原理。红外线遥控是利用红外线（又称红外光）传递控制信号，以实现控制对象的远程控制。具体而言，就是红外线的指令信号由发射器发出，接收器接收信号来对其进行处理，最后远距离控制控制对象实现各种功能。
红外线的发射器由指令键、调制电路、信号发生电路、红外线的发射器件和驱动电路组成，如图2所示。当一个命令键被按下时，指令信号生成电路生成所需要的控制命令的信号。这里的控制命令信号是以某一些不同功能来区分的。常用来的区分指令信号的是频率特征和码组特征，即用不同的频率、编码的电信代号代表不同命令。这些不同的指令信号调制后，由驱动电路的红外线发射器件，发出遥控指令信号。
图2 红外线发射的组成
红外的接收器由红外接收器，前置放大电路，调节电路，该命令信号检测电路，存储器和驱动电路，执行电路组成，如图3。当红外线接收装置接收的红外指令信号到发送器，红外光信号转换成电信号，并发送的前面的放大器，用于放大，然后由解调器解调的指令信号检测电路的命令信号检测出来，最后由内存和驱动电路的实施，以实现各种操作。
图3 红外线接收器的组成
三、硬件电路的设计
为了实现系统的接收和发射功能，电路是不可缺少的，电路驱动，实现照明控制系统的整体功能，必须由单片机完成相应的程序。下面就是这部分的设计电路。
（一）单片机的介绍
MCS-51系列单片机包括8031,8051,8751等机型，其代表型号是8051。它的内部方框组成图如图4所示。
MCS-51有一个内部振荡器使用，以形成一个高增益的反相放大器，XTAL1和XTAL2是引脚的输入，放大器的输出。
MCS-51的时钟由内部方式或着外部方式产生。
内部外部晶体时钟电路和电容器C1，C2构成的并联谐振电路，连接到放大器电路的自激，晶体通常可以是在2???12MHZ可选。外部电容值虽然没有严格要求，但多少会影响振荡电容的尺寸和低频振荡器的稳定性，快速启动和温度稳定性。外接晶体，C1和C2通常这样选择30pF的；外接陶瓷谐振器，C1和C2的典型值选择47pF的。
摘 要
本文介绍了主要使用红外遥控技术在本设计中的应用。在本文中通过远程控制技术和单片机相结合设计了灯光控制系统，它是基于单片机控制系统，远程控制灯光系统。我设计了调光控制电路、遥控接收器模块、遥控发射器模块等几个的重要部分。这样的设计主要是解决信号接收和发送，在信号接收之后对信号处理的程序的设计，通过电路来控制灯光系统，这样我们就能够很可以轻松地切换控制室内灯光和灯光的亮度。
*查看完整论文请+Q: 351916072
关键字:红外线遥控技术单片机AT89C51可控硅
引言 1
一、总体设计方案 1
（一） 总体设计思路 1
（二）总体方案的确定 2
二、无线模块的设计 3
（一）无线遥控方案的选择 3
（二）红外线遥控的基本原理 3
三、硬件电路的设计 4
（一）单片机的介绍 5
（二）红外线发射电路的设计 6
（三）红外线接收及控制电路的设计 7
四、软件电路的设计 12
（一）程序设计思路 12
总 结 15
致谢 16
参考文献 17
附录一 18
附录二 24
附录三 25
引言
随着人们的生活质量的提高，人们越来越多的关于住宅装饰，时尚的家具再配上豪华的灯具，不仅给人以梦幻般的感觉而且可以让人们在劳累时有一个舒适的环境。灯具已不是单纯的室内的照明工具，而且是在装饰建筑中的一种实用艺术品，当佣有各式各样的灯具，精心地将它们组合在一起，达到最适合的气氛效果是一个高品质生活的反映。目前灯光的控制主要是手动完成，单独控制所有的灯，这样不仅繁琐，效率低下，不符合舒适的现代生活的标准。在生活中常遇到看电视或看书时，你不要太强的灯光，可以通过系统调节灯光的亮度。所以，设计一个可以很容易地智能化控制灯光功能的灯光系统，不仅很具有实用价值，还有广阔的市场价值。
一、总体设计方案
要确定基于单片机的无线控灯光系统，我们必须制定一个系统的基本步骤和系统必须遵循的基本原则，使设计更合理化，更有条理。
（一） 总体设计思路
本单片机的灯光控制系统的设计大致上可分为以下步骤：
1.系统分析过程
①根据系统的目标，明确采用灯光控制系统的目的和任务。
②确定系统所处的工作环境。
③根据该系统的工作，确定系统的基本方案和功能。如系统的无线传输系统、无线远程控制功能的方法、发射信号的要求、灯光开关控制的要求、灯光亮度调节控制。
2.总体设计过程
① 由于该系统是基于单片机的无线控灯光系统，想实现无线的遥控功能，首先需要实现远程通信的控制功能。如蓝牙、红外线遥控。
② 在确定通信手段后，我们就要想以什么样的形式来发射控制信号。进行比较，以确定控制信号的形式。
③在确定信号控制的形式后，我们就对这信号控制进行具体设计④要实现系统中的功能，单片机不可缺少。所以要确定单片机类型。
⑤根据系统要求，来设计硬件的原理图。
⑥对系统实现功能的重要的程序进行分析。
下面就是根据系统基本的要求以及基本原则来确定的系统方案。
（二）总体方案的确定
总体方案的确定，我们就必须要遵守本课题的要求：
1.它是一个室内用灯光控制系统。
2.要求人们手持遥控器就可以对室内的进行灯光控制。
3.要求能够在室内简便的安装、应用。
4.在本系统设计中，成本条件是必须考虑的。要求成本不能太高，要使一般家庭都能够承担的起费用。
系统是基于单片机的无线控灯光系统，通过手中的遥控器控制室内的灯光。要实现无线的控制功能，就需要设计一系列硬件电路。首先，我们必须对无线模块设计，这部分就要设计发射信号的模块和接收信号的模块，就要设计这部分的电路。接收信号之后，要使系统能进行灯光控制，有必要设计一个调光电路进行控制，从而每个灯具被开启关闭和调光控制。要驱动的调光电路，有必要通过单片机的适当的程序来控制调光电路。在传输电路，它必须要通过单片机的适当的程序来进行按键的扫描处理。
系统设计中，为了使单片机能够正常的实现它的功能，必须提供合适的直流电压，我们一般的家用电压是220V，所以我们必须设计电源电路，提供给单片机能正常工作的电压。
以上是我的总体方案的系统设计，下面我们就对各部分的整体方案一个一个的来设计。图1是本设计的一个总体设计框图。
图1 系统的设计总框图
二、无线模块的设计
（一）无线遥控方案的选择
有三种类型的无线通信解决方案来实现：红外无线遥控，蓝牙通讯，使用的短距离无线数据传输设备。关于蓝牙方案，虽然该技术具有很大的发展，在今天的社会，有很多优势，但因为成本一直居高不下，所以不会考虑蓝牙方案。红外通信技术的低成本，跨平台，数据点对点高速连接，尤其是嵌入式的系统。由于红外的遥控器具有结构简单，易于制造，成本低，抗扰力强，可靠性高等优点，是密切的远程控制，尤其是室内的远程首选方式。因此我选择了红外线无线通信的方案。
红外线遥控有几个主要特点。红外线遥控具有独立性，红外线是不可见的，所以对环境的影响不大是小于的长波红外线的无线电波的长度，因此，将不会干扰其他红外遥控设备，它不会影响到相邻的无线设备。特性和可见光差不多，由于红外线靠近可见光的边缘，它的直射、反射、折射、和物理吸收特性和可见光都非常相似。没有穿透障碍物能力。由于红外线是不可见光，则其具有很强的隐蔽性。外线遥控距离，一般为几米到几十米或着更远一点。
（二）红外线遥控的基本原理
要用红外线的遥控来传输信号，我们需要了解红外线遥控基本的原理。红外线遥控是利用红外线（又称红外光）传递控制信号，以实现控制对象的远程控制。具体而言，就是红外线的指令信号由发射器发出，接收器接收信号来对其进行处理，最后远距离控制控制对象实现各种功能。
红外线的发射器由指令键、调制电路、信号发生电路、红外线的发射器件和驱动电路组成，如图2所示。当一个命令键被按下时，指令信号生成电路生成所需要的控制命令的信号。这里的控制命令信号是以某一些不同功能来区分的。常用来的区分指令信号的是频率特征和码组特征，即用不同的频率、编码的电信代号代表不同命令。这些不同的指令信号调制后，由驱动电路的红外线发射器件，发出遥控指令信号。
图2 红外线发射的组成
红外的接收器由红外接收器，前置放大电路，调节电路，该命令信号检测电路，存储器和驱动电路，执行电路组成，如图3。当红外线接收装置接收的红外指令信号到发送器，红外光信号转换成电信号，并发送的前面的放大器，用于放大，然后由解调器解调的指令信号检测电路的命令信号检测出来，最后由内存和驱动电路的实施，以实现各种操作。
图3 红外线接收器的组成
三、硬件电路的设计
为了实现系统的接收和发射功能，电路是不可缺少的，电路驱动，实现照明控制系统的整体功能，必须由单片机完成相应的程序。下面就是这部分的设计电路。
（一）单片机的介绍
MCS-51系列单片机包括8031,8051,8751等机型，其代表型号是8051。它的内部方框组成图如图4所示。
MCS-51有一个内部振荡器使用，以形成一个高增益的反相放大器，XTAL1和XTAL2是引脚的输入，放大器的输出。
MCS-51的时钟由内部方式或着外部方式产生。
内部外部晶体时钟电路和电容器C1，C2构成的并联谐振电路，连接到放大器电路的自激，晶体通常可以是在2???12MHZ可选。外部电容值虽然没有严格要求，但多少会影响振荡电容的尺寸和低频振荡器的稳定性，快速启动和温度稳定性。外接晶体，C1和C2通常这样选择30pF的；外接陶瓷谐振器，C1和C2的典型值选择47pF的。
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