1、遥控调光灯 长安大学第九届电子设计竞赛G题:遥控调光灯 组号:EDC09016 前言“电子设计大赛”是学习电子技术的实践性环节，是对学生学习电子技术的综合性锻练，该练习通过学生独立进行某一课题的设计、安装和调试来完成。学生通过动脑、动手解决若干个实际问题，巩固和运用在“模拟电子技术”、“数字电子技术”、“单片机原理与应用”等课程中所学的理论知识和实验技能，基本掌握常用电子电路的一般设计方法，提高设计能力和实验技能，为以后从事电子电路设计、研制电子产品打下基础。21世纪以来，红外遥控技术得到快速发展，红外遥控得到了广泛的应用。本题目任务是设计并制作一个遥控调光灯。遥控调光灯在现实生活中应用广泛，
2、比如在家电遥控器中就广泛应用了红外遥控调控的原理，所以，本课题有很广泛的应用前景。由于学生设计水平有限，加之时间仓促，因此报告中难免存在许多缺点和不妥之处，恳切希望老师给予批评和指正。目录摘要4关键字4设计要求41.总体概述 5 1.1设计思路5 1.2原理框图5 1.3工作流程52方案设计 62.1方案构思62.2方案选择93.方案实现 103.1基本原理 103.2主要元器件使用说明 104.单片机源程序145.调试196.心得体会197.结束语 20附录1：实物照片 21附录2：元器件清单 22参考文献 23遥控调光灯摘要: 本设计报告介绍了红外遥控调光灯的基本原理和硬件电路设计以及设计
3、方案的选择，利用红外线遥控技术实现对LED灯亮度的调节，由红外线发射电路和红外线接收电路两部分构成。本设计以单片机STC89C52RC为主控芯片进行设计，电路结构简单、成本低、遥控距离较远、制作简便、容易完成且满足设计要求。关键字：红外发射 红外接收 单片机调光 光控电路 红外遥控任务: 设计并制作一个遥控调光灯。设计要求: 1.基本要求：(1)以高度LED为光源，以单片机为主控芯片；(2)系统分为主机和遥控从机，主机负责调光，从机负责远程控制，采用红外遥控的方法；(3)遥控从机的功能：用一个按键实现开、关功能；用另外三个按键实现高、中、低三个档位的亮度调节；(4)主机也有调光功能，通过旋转亮
4、度旋钮可以调节光的亮度；2.发挥部分(1)能够根据光线的强弱自动开关;即在白天自动关灯,夜幕临时自动开灯;但不能妨碍遥控器的使用,如在白天需要时可以开灯,晚上可以关灯。(2)实现声控功能,拍手时灯亮,延时十秒灯灭;当使用遥控时,该功能不发挥作用。1.总体概述 1.1设计思路：本次设计的题目是遥控调光灯，是基于红外线的遥控电路，通过查阅相关资料后，我们把该设计课题分为两大部分：1. 从机的设计：即红外发射电路的实现；2. 主机的设计：即红外接收电路以及单片机控制电路的实现，并且实现主机可以通过旋转亮度旋钮调节光的亮度。3. 发挥部分的设计：本组实现了发挥部分（1）的功能，能够根据光线的强弱自动开
5、关;即在白天自动关灯,夜幕临时自动开灯;但不能妨碍遥控器的使用,如在白天需要时可以开灯,晚上可以关灯。1.2原理框图： 原理框图如图11所示。图11 遥控调光灯的原理框图1.3工作流程： 工作流程如下：发射电路发射信号接收信号单片机处理接收数据DA输出LM358放大输出驱动灯的亮灭。发挥部分的工作流程： 光照改变光敏电阻的阻值影响到比较器负脚的输入电平改变了比较器的输出改变了LED灯的负极电压控制灯的亮灭。2.方案构思：2.1方案设计（1）方案一，从机设计包括红外发射器的实现；主机设计包括用集成芯片实现红外接收器的功能，并且实现主机可以调节光的亮度。发射器电路由振荡、整形、调制发射三部分组成。
6、门电路1和2组成一个典型的CMOS自激多谐振荡器，其振荡频率为40KHz，它可以通过微调电阻RP来调节。由于电路中R1阻值远大于（R2+RP）,故电源电压变化对振荡频率影响很小，这对提高遥控开关工作可靠性非常有利。振荡频率f=1/2.2(R2+RP)*C3(式中RP为RP的实际调定值)。多谐振荡器的输入经门电路3，4整形后驱动并调制发射控制管VT1工作，使红外发射二极管LED1,LED2向外发射已被40KHz方波信号调制的红外线。采用两只红外发射二极管的目的是增强红外线的辐射强度，有利于加大遥控距离。根据遥控从机的功能：用一个按键实现开、关功能，而且，要实现LED亮度的调节，且都是采用红外遥控
7、的方法。那么，在从机中应有红外线发射器装置。红外线发射器的电路如图12所示。图12 红外光线发射器红外光线接收控制器，它由接收调谐放大器，电子开关，无级调光集成电路等几部分组成。接受调谐防大器由红外线专放大集成电路A2担任。它内部含有增益前置放大,峰值检波，输出缓冲以及提供偏压给外部的红外接收二极管VD5用电。L、C14组成选频网络，谐振频率为40kHz。由于电感，电容存在误差，谐振回路并不一定准确调谐在40在kHz，但这无关紧要，可以通过发射器微调电阻RP调整补偿。VD5为红外线接收二极管，当它接收到40接收到kHz调制的红外光时，A2的第1脚就由高电平突变为低电平，使电子开关管VT2导通，
8、从而向调光集成电路A3的SLAVE端即第6 脚输入高电平触发信号。由相关资料知，SS0613的6 脚SLAVE也是相移控制输入端，它为高电平触发有效。当红外线发射器按键时间在约0.3s内时，可以实现对灯H的“开”或“关”遥控操作。如果按键时间在0.3s以上，则能实现遥控无级调光，当灯光亮度认为合适时，松开发射按键，亮度即被固定。再发射一个短暂的遥控信号（约小于0.3s），灯即关闭；再发射已给短暂信号，灯即点亮，且亮度保持在上次调定的亮度值。按键时间超过0.3s，则又重新进行无级调光。接收器电源由电容C4降压限流、VD1半波整流、VD2稳压与C5滤波供给。R12C11C12组成退耦网络，以确保接
9、收调谐放大器A2可靠工作。主机中应包含一个红外线接收控制器，用来接收从机发射的控制信号。红外光线控制器的电路如图13所示。它由接收调谐放大器、电子开关、无级调光集成电路及电源电路等几部分组成。图13 红外光线接收控制器（2）方案二：用编码芯片实现红外遥控从机的功能；主机用解码芯片接收从机的信号，用STC89C52RC单片机实现调光功能，并设计比较电路来实现发挥部分的功能。 遥控从机的实现:由图14知，遥控从机由四路开关、编码芯片SC2262和一个红外发射管构成。当没有开关按下时，SC2262的数据输入端D0D3均为低电平，且芯片没有工作电压，编码芯片不工作。当开关J1按下时，芯片18脚被加上+
10、9V电压，芯片开始工作。编码芯片的数据端D0D3为1000，此时解码有效端17脚输出高电平，8050导通，发射管LED2将编码信号1000发出，实现了发射数据发射的功能。当依次按下开关J2、J3、J4,发射管将依次发出编码信号0100、0010、0001。可见，数据发射功能得以实现。遥控从机的电路图如图14所示。 图14 红外发射电路 主机的实现:由图15知，编码芯片SC2262发射的信号被解码芯片SC2272接收，即SC2262的D0D3脚的状态和SC2272的D0D3脚的状态完全一致。将SC2272解码的信号输入到单片机中，通过编写的程序控制灯的开关及亮度。主机的电路图如图15所示。 图1
11、5 接收及控制电路 实际电路中，为了更明显的改变灯的亮度，我们加入DA转换模块，再外接放大器，实现对灯的亮度的调节。附加DA模块和放大电路的电路图如图16所示。图16中，由于单片机经DA模块输出的模拟电压不足以驱动高亮度LED灯，故加了放大器LM358，这样，就可以驱动高亮度LED灯。 图16 放大电路图 发挥部分功能的实现:图17中，白天时，光照强，光敏电阻的阻值低，比较器的2脚为低电平，1脚输出端为高电平，故灯不亮；晚上是，光照弱，光敏电阻的阻值高，比较器的2脚为高电平，1脚输出端为低电平，故灯亮。继而实现了用光的强弱来控制灯的灭亮。光控电路图如图17所示。 图17 光控电路 2.2方案选
12、择： 方案一中，使用的是集成芯片，在控制电路中也难以加入单片机模块，很明显不符合设计要求，而且，法案一中的调光电路过于复杂，使用的元器件较多。而方案二中，首先使用了单片机作为主控芯片，符合设计要求；其次，从机和主机的电路较为简单，实现功能的元器件个数少，便于焊接；最后，方案二符合模块化设计思想，给以后的电路检测带来很大的方便。综上分析，本组设计方案选择方案二，其原理简单，便于连线，便于调试，且容易实现与主机从机都控制灯的功能。到本学期我们已经学习了模拟电子技术、数字电子技术、单片机原理及接口技术的相关课程，选用这个方案对我们来说可以是学以致用，在实际应用中加深理论知识的理解与掌握，灵活运用已学
13、知识.3.方案实现3.1基本原理常用的红外遥控系统一般分发射和接收两个部分。发射部分的主要元件为红外发光二极管。它实际上是一只特殊的发光二极管，由于其内部材料不同于普通发光二极管，因而在其两端施加一定电压时，它便发出的是红外线而不是可见光。目前大量使用的红外发光二极管发出的红外线波长为940nm左右，外形与普通发光二极管相同，只是颜色不同。红外发光二极管一般有黑色、深蓝、透明三种颜色。判断红外发光二极管好坏的办法与判断普通二极管一样：用万用表电阻挡量一下红外发光二极管的正、反向电阻即可。红外发光二极管的发光效率要用专门的仪器才能精确测定，而业余条件下只能用拉距法来粗略判定。 接收部分的红外接收
14、管是一种光敏二极管。在实际应用中要给红外接收二极管加反向偏压，它才能正常工作，亦即红外接收二极管在电路中应用时是反向运用，这样才能获得较高的灵敏度。红外接收二极管一般有圆形和方形两种。3.2主要元器件的使用说明3.2.1编码芯片2262编码芯片 SC2262 发出的编码信号由：地址码、数据码、同步码组成一个完整的码字，解码芯片SC2272 接收到信号后，其地址码经过两次比较核对后，VT 脚才输出高电平，与此同时相应的数据脚也输出高电平，如果发送端一直按住按键，编码芯片也会连续发射。当发射机没有按键按下时，SC2262 不接通电源，其17 脚为低电平，所以315MHz 的高频发射电路不工作，当有
15、按键按下时，SC2262 得电工作，其第17 脚输出经调制的串行数据信号，当17 脚为高电平期间315MHz 的高频发射电路起振并发射等幅高频信号，当17 脚为低平期间315MHz 的高频发射电路停止振荡，所以高频发射电路完全收控于SC2262 的17 脚输出的数字信号，从而对高频电路完成幅度键控（ASK 调制）相当于调制度为100的调幅。PT2262引脚图如图1-8所示：图1-8 PT2662引脚图PT2262 管脚说明：表1-1 PT2662管脚说明名称管脚说 明A0-A111-8、10-13地址管脚,用于进行地址编码,可置为“0”,“1”,“f”(悬空),D0-D57-8、10-13数据
16、输入端，有一个为“1”即有编码发出，内部下拉Vcc18电源正端（）Vss9电源负端（）TE14编码启动端，用于多数据的编码发射，低电平有效；OSC116振荡电阻输入端，与OSC2 所接电阻决定振荡频率；OSC215振荡电阻振荡器输出端；Dout17编码输出端（正常时为低电平） 3.2.2解码芯片2272PT2272 解码芯片有不同的后缀，表示不同的功能，有L4/M4/L6/M6 之分，其中L 表示锁存输出，数据只要成功接收就能一直保持对应的电平状态，直到下次遥控数据发生变化时改变。M 表示非锁存输出，数据脚输出的电平是瞬时的而且和发射端是否发射相对应，可以用于类似点动的控制。后缀的6 和4 表
17、示有几路并行的控制通道，当采用4 路并行数据时（SC2272-M4)，对应的地址编码应该是8 位，如果采用6 路的并行数据时(SC2272-M6)，对应的地址编码应该是6 位。SC2272 解码电路引脚图：图1-9 SC2272引脚图SC2272管脚说明如表1-2所示：表1-2 SC2272管脚说明名称管脚说 明A0-A111-8、10-13地址管脚,用于进行地址编码,可置为“0”,“1”,“f”(悬空),必须与2262 一致,否则不解码D0-D57-8、10-13地址或数据管脚,当做为数据管脚时,只有在地址码与2262 一致,数据管脚才能输出与2262 数据端对应的高电平,否则输出为低电平,
18、锁存型只有在接收到下一数据才能转换Vcc18电源正端（）Vss9电源负端（）DIN14数据信号输入端，来自接收模块输出端OSC116振荡电阻输入端，与OSC2 所接电阻决定振荡频率；OSC215振荡电阻振荡器输出端；VT17解码有效确认输出端（常低）解码有效变成高电平（瞬态）SC2272 解码芯片有不同的后缀，表示不同的功能，有L4/M4/L6/M6 之分，其中L 表示锁存输出，数据只要成功接收就能一直保持对应的电平状态，直到下次遥控数据发生变化时改变。M 表示非锁存输出，数据脚输出的电平是瞬时的而且和发射端是否发射相对应，可以用于类似点动的控制。后缀的6 和4 表示有几路并行的控制通道，当采
19、用4 路并行数据时（SC2272-M4)，对应的地址编码应该是8 位，如果采用6 路的并行数据时(SC2272-M6)，对应的地址编码应该是6 位。 3.2.3放大器集成芯片LM358LM358里面包括有两个高增益、独立的、内部频率补偿的双运放，适用于电压范围很宽的单电源，而且也适用于双电源工作方式，它的应用范围包括传感放大器、直流增益模块和其他所有可用单电源供电的使用运放的地方使用。 图1-10 LM358引脚图LM358封装有塑封8引线双列直插式和贴片式两种。LM358的特点: . 内部频率补偿. 低输入偏流. 低输入失调电压和失调电流. 共模输入电压范围宽，包括接地. 差模输入电压范围宽
20、，等于电源电压范围. 直流电压增益高(约100dB) . 单位增益频带宽(约1MHz) . 电源电压范围宽：单电源(330V)；. 双电源(1.5 一15V). 低功耗电流，适合于电池供电. 输出电压摆幅大(0 至Vcc-1.5V) 3.2.4比较器集成芯片LM339 LM339芯片内部装有四个独立的电压比较器，是很常见的集成电路。利用lm339可以方便的组成各种电压比较器电路和振荡器电路.图1-11 LM339引脚图LM339电压比较器的特点和一些参数：1）电压失调小，一般是2mV；2）共模范围非常大，为0v到电源电压减1.5v；3）他对比较信号源的内阻限制很宽；4）LM339 vcc电压范
21、围宽，单电源为2-36V，双电源电压为1V-18V；5）输出端电位可灵活方便地选用。6）差动输入电压范围很大，甚至能等于vcc；4.单片机源程序源程序如下:#include#include#include#define NOP _nop_()#include /头文件#define uint unsigned int #define uchar unsigned charuint flag=0,flag1=0;uchar i=0;m=3,temp=255;sbit vt=P20;sbit csda=P35; sbit din=P14;sbit clk=P36;void readda (void
22、) /DA转换，将AD转换的电压值又经过DA转换位电压值，用万用表可测得DA转换出的电压值与数码管值一致 bit bdata bData; unsigned int data i; unsigned int data Data_h,Data_l; Data_h=0x09; /DA控制字 Data_l=temp; /DA要转换的8位二进制数 NOP; NOP; clk=0; csda=0; for(i=0;i8;i+) bData=Data_h&0x80; NOP; NOP; din=bData; clk=1; NOP; NOP; clk=0; Data_h=(Data_h1); NOP; NO
23、P; for(i=0;i8;i+) bData=Data_l&0x80; NOP; NOP; din=bData; clk=1; NOP; NOP; clk=0; Data_l=(Data_l1); csda=1;void delay(uint m)uint i,j; for(i=0;im;i+) for(j=0;j72;j+);uchar getnum()uchar m;while(vt=0); m=P1%16; return m;void main() uchar i; delay(500); while(1) i=getnum(); if(i=0x01) delay(500); flag
24、=+flag%2; if(flag=0) temp=0; else temp=255; readda(); else if(i=0x02) if(flag=0) temp=0; else if(flag=1) temp=150; readda(); else if(i=0x04) if(flag=0) temp=0;else temp=120; readda(); else if(i=0x08) temp=100;readda(); 5.调试 本组的调试符合模块化调试方案。将本作品分为四大模块： 编码、解码模块 单片机控制模块 放大模块 比较模块在调试过程中，我们以一个模块为单位，逐个实现每个
25、模块的功能，这也为电路的检测带来了极大的方便。调试结果：可能是编码芯片2267和解码芯片2272的振荡电阻没匹配，所以发射电路的按键4没有实现相应的功能。其它的基本功能都得以实现，发挥部分的功能也实现完好。6.心得体会 根据大赛给出的题目要求，我们选择题目，查找资料，进行方案论证，选择方案，系统设计，基本电路设计，电路组装及调试，在规定的时间内完成校对，并完成设计报告。开始拿到题目的时候，还不知道怎么做，因为自己对这个课题的一般设计还未入门，对很多芯片的功能都不是很清楚，还有multisim仿真软件，以前从来没有接触过，只是现在需要的时候才开始用它，它的功能都不很清楚。通过这次设计大赛，加强了
26、我们动手、思考和解决问题的能力。现在设计作品已经做好了，虽然花了很多时间，但学到了很多东西。做设计的时候自己认真查阅各种资料，增强自己对知识的理解，很多以前不是很懂的问题现在都已经解决。在设计大赛的过程中，我们想了很多种方案，对同一个问题反复论证，对不同的芯片进行了比较，最后采取了上面的方法进行连接。在连接过程中，也经常会遇到一些问题，比如接错线，无意中删除了一些线等，自己感觉有点力不从心。这次设计大赛之后，使我明白了做任何事情都要认真仔细，不然的话，会花更多的时间才能做好。电子设计大赛有利于提高我们的动手能力，能把我们所学的书本知识运用到实际生活中去，同时也丰富了我们的业余生活，提高我们对知
27、识的理解能力。同时也使我意识到一个良好的设计思路，是电路的生命。宁愿在思路设计上多花上50%的时间，因为前期看似慢，实际上恰恰有一个良好的设计思路，电路才有生命，而且给后期的制作带来很大的方便，往往是更节省了许多时间，同样在制作过程中，马虎不得，粗心不得，特别在调试过程中，一步一步来,要充分利用网上的资料，图书馆的资源，添补课上所学的空白，掌握最先进的知识，使自己的知识系统化，更加完善，更能出色的完成设计题目。本次设计课题是一个以小组为单位的设计任务，我们小组成员密切配合，分工明确，努力工作，不但提出问题，解决问题，使我们的作品较好地达到预期要求。通过这次设计活动，使我们知道以前学的一些专业基
28、础课有什么作用，对以前的几门课程起到了复习与加深的作用，还提高了我们分析问题解决问题的能力。对电路设计的基本技能也起到了一个很好的锻炼作用。更重要的是这是一个团队活动，培养了我们团队合作的精神，集合大的智慧，互相讨论，相互辩驳最后找到解决问题的最优方案，分工合作，最后完成老师交待的设计任务。7.结束语通过几个月的电子设计，从对电子设计的不了解到完成电子设计任务，感受颇多，使我明白，任何事都不是一蹴而就的，都需要脚踏实地，扎扎实实做好每一件事，世上无难事，只怕有心人，只要认真去做，以端正的态度对待每一件事。鸣谢 特别感谢我们老师的指导，以及同学们的帮助，还有同组人员的支持与鼓励。附录1 实物照片图112 发射电路的实物照片图113 接收电路的实物照片附录2元器件清单序号名称规格数量1电阻1001个2二极管IN41484个3电阻3K1个4电阻10K2个5电阻2M2个6电阻1K4个7红外发射管1个8红外接收管1个9
