智能家居照明控制無線開關(guān)系統(tǒng)

1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

　　隨著電子技術(shù)的不斷發(fā)展， 無線技術(shù)在智能化中扮演著越來越重要的角色。本設(shè)計(jì)是一種能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離照明控制的無線遙控開關(guān)系統(tǒng)， 由發(fā)射系統(tǒng)和接收系統(tǒng)兩部分組成。系統(tǒng)使用無線收發(fā)模塊構(gòu)成射頻發(fā)射和接收電路， 發(fā)射部分主要由按鍵編址電路、編碼電路和發(fā)射模塊組成； 接收部分主要由接收模塊、單片機(jī)控制電路和負(fù)載電路組成。

　　發(fā)射系統(tǒng)采用1 節(jié)12 V 干電池供電， 接收系統(tǒng)采用3 節(jié)1.5 V 干電池供電， 單片機(jī)采用5 V 直流電源供電，電源系統(tǒng)節(jié)能、簡(jiǎn)便。

　　2 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

　　2.1 元件選取及系統(tǒng)框圖

　　考慮到系統(tǒng)的兼容性、實(shí)用性、低成本和節(jié)能性， 選用AT89S52 單片機(jī)， 用PT2262/2272 無線收發(fā)模塊實(shí)現(xiàn)315 MHz 的無線通信。AT89S52 單片機(jī)是ATMEL 公司生產(chǎn)的一種非易失性存儲(chǔ)技術(shù)制造的低功耗、高密度CMOS 8 位單片機(jī)， 片內(nèi)含8 KB ISP （In -system programmable）的可反復(fù)擦寫1 000 次的Flash 只讀程序存儲(chǔ)器， 兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS-51 指令系統(tǒng)及80C51 引腳結(jié)構(gòu)， 可為許多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高性價(jià)比的解決方案。

　　PT2262/PT2272 是臺(tái)灣普城公司生產(chǎn)的一種CMOS 工藝制造的低功耗、低價(jià)位通用編解碼電路；PT2262/PT2272最多可有12 bit（A0-A11） 三態(tài)地址端管腳（ 懸空， 接高電平， 接低電平），12 bit（A0-A11） 三態(tài)地址端管腳任意組合可提供531 441 地址碼，PT2262 最多可有6 bit （D0-D5）數(shù)據(jù)端管腳，設(shè)定的地址碼和數(shù)據(jù)碼從17 腳串行輸出［2］。

　　電路的系統(tǒng)框圖如圖1 所示。

　　2.2 系統(tǒng)電路圖

　　系統(tǒng)電路由無線發(fā)射系統(tǒng)和無線接收系統(tǒng)兩部分組成。

　?。?） 無線發(fā)射系統(tǒng)電路（ 如圖2）：主要采用PT2262 芯片來完成，電路PT2262 對(duì)按鍵信號(hào)進(jìn)行編碼，可以控制4個(gè)通道。圖2 中，PT2262 的1~8 腳是編碼地址端， 每個(gè)地址端可以設(shè)定“ 高電平”（ 該腳接12 V）、“ 低電平”（ 該腳接地） 、“ 懸空” 三種狀態(tài)。10~13 腳是編碼的數(shù)據(jù)輸入端D3~D0（ 使用4 位數(shù)據(jù)）， 在每個(gè)數(shù)據(jù)端連接了一個(gè)按鍵， 用以控制不同的設(shè)備。當(dāng)按下按鍵后，按鍵將12 V 的電壓加到對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)端， 同時(shí)數(shù)據(jù)端信息通過晶振將信號(hào)并發(fā)射出去。PT2262 將會(huì)根據(jù)地址碼的設(shè)定和輸入的數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼， 從17 腳輸出編碼脈沖。無線通信受編碼脈沖控制［ 2-3］， 當(dāng)17 腳脈沖為“l” 時(shí)，V1 組成的振蕩器工作， 產(chǎn)生315 MHz 的高頻信號(hào)并發(fā)射出去； 當(dāng)17 腳輸出脈沖為“0” 時(shí)，Vl 組成的振蕩器停止工作。

　?。?） 無線接收系統(tǒng)電路： 接收系統(tǒng)電路主要由接收模塊（ 包括射頻模塊、芯片PT2272 及外圍電路） 、繼電器電路和負(fù)載電路組成， 如圖3 所示。PT2272 的1~8 腳是解碼地址端， 每個(gè)地址端可以設(shè)定“ 高電平” （ 該腳接5 V） 、“ 低電平” （ 該腳接地） 、“ 懸空” 三種狀態(tài)， 該解碼地址的設(shè)定與PT2272 的地址編碼相對(duì)應(yīng)。當(dāng)射頻模塊接收到由發(fā)射電路發(fā)出的信號(hào)后，PT2272 進(jìn)行地址碼比較核對(duì)（ 解碼）， 若地址碼核對(duì)正確， 則發(fā)射模塊TE 腳（ 編碼啟動(dòng)端用于多數(shù)據(jù)的編碼發(fā)射， 低電平有效） 發(fā)出的信號(hào)經(jīng)接射頻模塊由Din 腳（14 引腳） 進(jìn)入PT2272 ， 同時(shí)數(shù)據(jù)經(jīng)PT2272 的數(shù)據(jù)輸出腳D0~D3 （10~13 腳） 進(jìn)入單片機(jī)； 反之PT2272 的數(shù)據(jù)輸出腳則無任何動(dòng)作。當(dāng)信號(hào)進(jìn)入單片機(jī)后， 單片機(jī)對(duì)其進(jìn)行分析并作出相應(yīng)的控制。如果接收到的第一路信號(hào)為高電平， 單片機(jī)控制的數(shù)碼顯示管會(huì)顯示“11” （ 第一個(gè)“1” 表示第一路信號(hào)，第二個(gè)“1” 表示該信號(hào)為高電平） ， 同時(shí)單片機(jī)向繼電器電路發(fā)出高電平， 繼電器吸合， 負(fù)載電路工作； 當(dāng)?shù)诙谓邮盏礁唠娖剑?通過單片機(jī)將對(duì)應(yīng)的端口電平置零；當(dāng)?shù)谌谓邮盏礁唠娖綍r(shí)再次置1， 如此循環(huán)； 當(dāng)數(shù)碼管的顯示為“1 1” 時(shí)（ 第一個(gè)1 表示第一路信號(hào)， 第二1 表示該信號(hào)為低電平） ， 此時(shí)單片機(jī)向繼電器電路發(fā)出低電平， 繼電器斷開， 負(fù)載停止工作。利用繼電器和數(shù)碼管可以實(shí)現(xiàn)靈活控制并清晰地顯示。

　　3 程序的寫入與調(diào)試?yán)胟eil C51 編寫控制程序?qū)懭雴纹瑱C(jī)AT89S52內(nèi)， 利用串口調(diào)試助手， 對(duì)單片機(jī)輸出信號(hào)進(jìn)行不同的電平（ “1” 或“0” ） 賦值， 其測(cè)試結(jié)果能達(dá)到100%， 最大的控制距離可達(dá)50 m， 響應(yīng)時(shí)間不大于1 s.

　　本設(shè)計(jì)利用單片機(jī)AT89S52 和芯片組PT2262/2272實(shí)現(xiàn)了用于照明控制的可編程4 路無線開關(guān)系統(tǒng)， 避免了使用專用解碼芯片的有關(guān)限制， 能充分利用系統(tǒng)軟硬件資源， 系統(tǒng)的擴(kuò)展性和靈活性好， 且成本低、功耗小，是智能家居照明控制的一種科學(xué)解決方案。