遙控電壓調節系統設計

改造者：鐵麗麗 楊秀清

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遙控電壓調節系統設計

改造者：鐵麗麗 楊秀清

為了實現無線遙控燈泡亮度的目的，設計了一種遙控電壓調節系統，該系統在單片機的程序控制下，由紅外遙控器、紅外接收模塊和電壓調節電路構成了燈泡的供電電壓的控制系統，通過遙控改變燈泡的供電電壓，達到隨時改變燈泡亮度的目的，實現了能源節約。

隨著短距離無線通信的應用，智能家居已蔚然成風，本設計針家居智能節能做一研究。風扇，照明燈泡家用小電器的供電電壓或電流如果可控，就能隨時改變風扇轉速和燈泡亮度，我們選用燈泡作為設計目標，利用單片機來控制燈泡的供電電壓，而對單片機的控制采用無線控制方式，無線信號傳輸可選用紅外方式，或WIFI方式。紅外傳輸實際一般在50cm左右，對傳輸環境要求高，傳輸路徑不能有障礙物，是一種點對點的直線傳輸方式。WIFI信號傳輸距離可達5m左右，傳輸速度快，傳輸范圍理論上三維360o，與紅外傳輸相比提高了移動自由度，但需要給控制器安裝專門的WIFI模塊。本文僅對利用紅外信號遙控電壓調節電路結構進行介紹，其電路構成原理適用于WIFI信號遙控電壓調節電路。

圖1　紅外信號遙控電壓調節系統原理框圖

紅外信號遙控電壓調節系統設計

紅外信號遙控電壓調節系統主要由紅外遙控器、紅外接收模塊、89C51單片機構成和電壓調節電路構成，如圖1所示。

1. 紅外線紅外遙控系統

紅外線遙控器已被廣泛使用在各種類型的家電產品上， 它的出現給使用電器提供了很多的便利。 紅外遙控系統分為兩大部分，分別是紅外發射系統電路和紅外接收系統電路。 紅外發射系統由鍵盤控制電路、編碼芯片和LED紅外發射電路組成。本設計中選用編碼芯片為SC9012通用的紅外遙控器成品，當按下紅外遙控器的任一按鍵，遙控器上的編碼芯片便進行編碼方式可選用脈沖寬度編碼（PWM），為了提高傳輸距離需將再將二進制基帶編碼信號與載波調制后發送，經載波調制后發送到紅外接收電路。紅外接收系統由紅外信號接收模塊和解碼單片機組成。紅外信號接收模塊選用市場通用的紅外接收頭，紅外接收頭集成了光、電轉換放大器和解調電路。紅外接收頭有3個引腳，其中OUT引腳為數字信號輸出端， GND腳為接地端，VCC引腳為電源端。紅外接收頭OUT引腳連接單片機I/O腳，紅外信號經單片機解碼程序進行解碼，產生對應紅外遙控器某一按鍵的控制信號，該控制信號作為電壓調節電路的輸入信號從單片機P1端口的輸出。紅外接收頭與單片機的連接如圖2所示。

圖2中的89C51為單片機，是一種常用的單片機型號，使用簡單，其含有8位CPU，32根I/O線，2個16位的定時器/計數器，全雙工串行口，足以滿足一般控制系統的需要，在本設計中主要用于解碼和控制電壓調節電路的輸入信號

2. 電壓調節電路

圖2中的單片機P1端口的輸出信號作為調壓電路的輸入控制信號，該輸入控制信號是一脈寬可調的PWM信號，不同脈寬的PWM信號作用在調壓電路輸入端，就會在調壓電路輸出端產生不同的電壓值，這樣燈泡的供電電壓隨PWM信號的脈寬而變化，從而改變燈泡亮度起到調光的目的。由于PWM信號與紅外遙控器每一按鍵之間是一一對應關系，這樣每按下遙控器的一個按鍵，就會通過單片機解碼程序解碼為不同脈寬的PWM信號，從而在調壓電路輸出端產生不同的電壓去控制燈泡的亮度，達到遙控的目的。調壓電路如圖3所示。

圖2　紅外接收頭與單片機的連接圖

在本設計中照明燈使用5V電壓的小燈泡代替，燈泡供電電壓值分為3個或更多等級，電壓等級數就是遙控器的按鍵數，一般通用遙控器的按鍵比較多，可根據需要選取其中的幾個按鍵作為遙控按鍵。

圖3　電壓調節電路圖

結語

基于紅外線的遙控電壓調節系統，由于采用了被廣泛使用在各種類型的家電產品上的紅外線遙控器和一體化集成紅外接收器成品，大大節約了設計成本，使得系統電路結構簡單，遙控方便，該系統可用于日常家用照明設備上。

鐵麗麗 楊秀清

北京電子科技職業學院

鐵麗麗（1995-）女，東北人，本科，主要研究方向：電子信息技術與應用方面的研究；楊秀清（1967-）女，河北人，碩士，副教授，主要研究方向：電子信息技術與應用方面的研究。

北京電子科技職業大學生科學研究與創業課題，（NO .PXM00001_2015_FCG）

10.3969/j.issn.1001-8972.2016.01.030