遥控调光灯的设计及总结报告.doc

1遥控调光灯的设计与遥控调光灯的设计与 总结报告总结报告学校学校： 滨州学院 专业专业： 电气自动化 作者作者： 孟照阳 李庆淮 赵崇美 指导老师：指导老师： 李卫兵 日期：日期： 2011 年 4 月 26 日 目录目录摘要摘要 第一章第一章 系统的结构及功能介绍系统的结构及功能介绍2引言引言 1.1 系统设计任务与要求 1.1.1 设计任务 1.1.2 设计要求 1.2 系统结构介绍 1.3 系统的工作原理1.3.1 红外线遥控原理1.3.2 光亮度采集1.3.3 灯光控制器 1.4 系统设计方案1.4.1 从机方案1.4.2 主机方案 1.5 系统的特点和使用说明1.5.1 系统特点15.2 系统使用 第二章第二章 系统硬件电路设计系统硬件电路设计2.1 从机红外遥控单元电路设计2.2 主机控制单元电路设计 第三章第三章 系统软件设计系统软件设计3.1 主机控制功能软件流程图 第四章第四章 系统测试系统测试 4.1 测试仪器 4.2 测试方法 4.2.1 检测红外线的发射与接收 4.2.2 检测 PWM 的输出占空比 4.3 系统功能及指标参数分析 第五章第五章 设计总结设计总结元件明细表从机主机介绍摘要：摘要：随着现代建筑和照明技术的发展,传统的照明设计方法已经不能解决实际场 景对照明效果的不同需求,简单的控制方式更不便于管理和维护。

红外线无线遥3控调光灯，以节能环保为目的，与现代通信技术、计算机技术、控制技术等相 结合的智能照明技术,满足了“绿色照明”的设计要求,具有较大的发展空间 本文主要介绍了遥控调光灯的基本原理和硬件电路设计，由主机和遥控从机两 部分组成本系统基于红外线无线遥感技术，以高亮度 LED 灯为光源，以 AT89S52 单片机为从机的核心器件实现红外线远程控制，以 ATMEGA16L 单片机 作为主机的核心器件主要负责调光，采用 PWM 节能法来实现对 LED 灯启停、亮 度等多种工作状态进行快速而准确地控制电路结构简单、成本低、操作方便、 遥控距离在 8m 左右，可广泛应用于家庭照明关键字：红外线无线遥控，节能环保，LED 灯，PWM 节能法 第一章第一章系统的结构及功能介绍系统的结构及功能介绍引言： 近年来,全球性的能源短缺和环境污染问题日益突出,人们迫切希望应用节 能环保的新技术 当今绝大部分照明控制系统都是利用各类普通的手动开关来控制灯具的开 关状态，其亮度调节也是通过普通的调光开关进行相应的调节，每次操作都必 须走到开关处才能完成在日常生活中，人们往往因离电灯开关较远，即使在 暂时不需要照明的时候，人们也懒得去熄灯，任其亮着，直到睡觉前或外出才 关灯。

这种情况非常普遍，从而造成电能的大量浪费基于上述原因，为了更 方便生活，本文设计出了一遥控调光灯，其不仅可以遥控开、关灯，还能根据 需要任意调节灯光的亮度，有记忆存储功能，可分为睡眠/工作两种模式此外， 本设计还有一大亮点——采用高亮度 LED 灯作为光源半导体照明以寿命长、 节能、环保等显著优点而倍受人们关注,被认为是 21 世纪最有价值的新光源 为满足控制需要，本系统从机部分采用 AT89S52 单片机为核心控制器件， 通过按键控制红外线遥控来控制 LED 灯的开关和亮度调节；主机部分以 ATMEGA16L 单片机为核心控制器件，利用自带的 A/D 转换功能将光敏二极管采 集到的数据进行转换，从而通过控制 PWM 来准确而快速地控制灯启停与亮度的 调节 本设计的主要特点： 1、采用高亮度 LED 灯作为光源； 2、采用 PWM 调光方式更节能； 3、电路结构简单、成本低、易操作； 4、LED 灯，具有寿命长、安全、节能环保、耐闪烁、色彩多样、调控方便等显 著特点； 5、本系统具有记忆存储功能，分为睡眠/工作两种模式1.11.1 系统设计任务与要求系统设计任务与要求1.1.1 设计任务 以“环保、节能、成本控制”为主题，设计并制作一遥控调光灯。

41.1.2 设计要求 1、以高亮度 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、遥控从机上要有四个按键，按键 on，是开关，按一下灯开，再按灯关； 按键 0，是低亮度；按键 1，是中亮度，按键 2，是高亮度按键+或-也可以 凋节亮度 4、主机也有调光功能，通过旋转滑动变阻器可以任意调节光的亮度1.21.2 系统结构介绍系统结构介绍遥控调光灯的设计，主要分成两个部分：从机和主机从机用专用芯片进 行红外线的发射为控制核心，通过按键控制红外遥控的方法来远程控制 LED 灯 的开关和亮度级别，当从机发射红外线时，工作指示灯会闪烁提示；主机以 ATMEGA16L 单片机为核心，对接收到从机的命令后，接收到的不同指令而控制 高亮度 LED 灯（下文统一称为 LED 灯）的不同亮度级别主机也有调光功能， 通过旋转亮度旋钮可以任意调节光的亮度，通过主机上的按键也可以控制 LED 灯的开关和亮度级别，还控制其他的装置实现不同的功能系统结构框图如图 1 所示 VCC从机按键GNDVCC主 机按键控制 LED灯亮度光亮度采集工作指示灯LED 亮度控制旋钮工作指示灯图 1 系统结构框图1.31.3 系统的工作原理系统的工作原理1.3.1 红外线遥控原理红外线遥控通常是将受控信号（二进制脉冲码）调制在 38kHz 的载波上， 经缓冲放大后送至红外发光二极管，转化为红外信号发射出去的。

红外接收管 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（红外解码） 当接收到从机的指令后，采用不同占空比的 PWM 来控制 LED 灯51.3.2 光亮度采集光亮度采集，是通过光敏二极管对光线的敏感作用而实现的当外部光线 越强，光敏二极管的阻值就越小通过 ADC0803 的 A/D 转换功能检测光敏电阻 的两端的电压变化，单片机将采集到的数据进行转换，从而输出不同的 PWM 来 控制 LED 灯的亮度，就可以实现根据外部光线自动调整 LED 灯的亮度1.3.3 灯光控制器旋钮控制 LED 灯亮度通过主机上的 LED 亮度控制旋钮控制 LED 灯的亮度当旋钮转动时，其电阻 值改变，从而引起旋钮两端的电压值发生改变，通过 ADC0803 采集旋钮两端电 压值，将其转换后，进而控制输出不同占空比的 PWM，达到控制 LED 灯亮度的 效果1.41.4 系统设计方案系统设计方案1.4.1 从机设计方案用专用芯片进行红外线的发射，HT6221 为专用红外线编码发射芯片，可以 有 32 个不同的编码，芯片内部已有固定的编码，外部元件只要一个 455KHz 的 晶振和两片瓷片电容，上电后即可工作，价格便宜。

1.4.2 主机设计方案ATMEGA16L 单片机采用单片机进行红外线解码，直接在单片机内部进行数 据处理，产生不同的 PWM 对 LED 灯进行控制ATMEGA16L 自带 A/D 转换功能， 可以直接采集亮度调节旋钮两端的电压，处理成不同的数据，然后对 LED 灯进 行 PWM 方式控制亮度1.51.5 系统的特点和使用说明系统的特点和使用说明1.5.1 系统特点1、系统用单片机进行编码解码，实现的难度也比较大用专用芯片可以实 现同样的功能，操作简单 2、系统具有自动调整 LED 灯亮度的功能，通过采集外界环境的光线亮度变 化而自动改变 LED 灯亮度1.6.2 系统使用说明从机上设置有多个功能按键，按键主要设有：LED 灯的开/关、低亮度控制、 中亮度控制、高亮度控制，微调按键+和-，4 个功能键 1、 “LED 灯的开/关”按键：该按键按一下灯开，再按灯关62、 “低亮度” 、 “中亮度” 、 “高亮度”按键：三个按键，每个按一个按键都 可以控制 LED 灯的一个亮度级别，按+可稍微提高亮度，按-可稍微降低亮度 3、主机上也设置了从机上的一些功能键，是为了防止从机丢失而无法进行 控制。

还有一个亮度旋钮可以任意调节 LED 灯亮度 第二章第二章系统硬件电路设计系统硬件电路设计2.12.1 从机红外遥控单元的电路设计从机红外遥控单元的电路设计从机主要的功能是实现红外线远程控制 LED 灯的开关及亮度级别从机的硬件电路结构简单，功能的实现主要靠软件编程实现硬件电路主要是专用遥控器，其原理框图如图 2 所示电路原理图如附录 A 图所示0~2，+，-专用遥控器5 个按键红外发射管工作指示灯图 2 从机电路原理框图从机通过按键发送不同的红外线指令送给主机单片机，按键主要设有：LED灯的开/关、低亮度控制、中亮度控制、高亮度控制2.22.2 主机控制单元电路设计主机控制单元电路设计主机主要是对 LED 灯的控制作用，通过产生不同的 PWM 脉宽信号传送给 LED灯，LED 灯就会产生不同的亮度变化主机硬件电路的设计简易而又可以完成特定的功能，其原理框图如图 3 所示电路原理图如附录 B 图所示7图 3 主机电路原理框图P10ATMEGA16L P32 最小系统光亮度采集按键红外线接收头LED 亮度控制旋钮控制 LED 灯亮度工作指示灯AD 转换器主机上可分为几个部分:1、主机通过红外接收头接收从机的红外线编码调制脉冲，ATMEGA16L 单片机直接与红外接收头相连接，通过内部软件将红外线调制脉冲进行解码，得到不同的指令数据，从而执行不同的操作；2、主机上还有功能按键与单片机相连，可以通过按键直接控制主机进行操作；3、通过光敏二极管对外部环境的光线亮度进行采集，ADC0803 的 A/D 转换功能将感受到的电压转换为数字信号并传送给单片机进行处理并根据指令的不同而完成不同的功能操作；第三章第三章系统软件设计系统软件设计3.1.1 主机控制功能软件流程图主机控制功能软件流程图主机采用 AT89S52 单片机，红外接收头接收到数据时，通过单片机外部中断端口向单 片机传送数据。

主机上的红外接收和按键同时扫描，只要一有指令输入时，单片机就会做 出判断，执行相应的功能其工作流程图如图 5 所示流程图中的，低级显示、中级显示、 高级显示分别是对 LED 灯执行低、中、高亮度级别显示，逐步显示为亮度旋钮的任意调光 显示AD 转换器8YNYNYN判断是否接收到红外线开始系统初始化，设置中断收到哪个键值扫描指令输入判断执行指令判断执行指令开/关 控制低亮 度中亮 度高亮 度手动调 节亮度LED灯是开？LED 灯关LED 灯开低级 显示中级 显示高级 显示逐步显 示返回图 5 主机控制功能流程图9第四章第四章系统检测系统检测4.14.1 测试仪器测试仪器系统使用到的测量仪器有：示波器、万用表、网络摄像头4.24.2 检测方法检测方法 4.2.1 检测红外线的发射与接收首先检测红外发射管和红外接收管的好坏1、用网络摄像头观察上电后的红外发射管是否发出红外光2、用示波器探头检测红外接收头的数据端，数据端口的电平会被拉低，即可在示波器上观察到，也说明红外线已经成功发射和接收到4.2.2检测 PWM 的输出占空比直接用示波器接到单片机的 I/O 端口，当从机、主机有按键按下或者亮度旋钮旋动时就会产生不同占空比的 PWM。

4.434.43 系统功能及指标参数分析系统功能及指标参数分析系统设计实现的功能可以完成我制作的技术要求，系统设计分从机和主要两大部分， 主机负责调光，从机负责远程控制从机实现了红外遥控功能，从机上有六个按键，按键 on，是开关，按一下灯开，再按灯关；按键 0，是低亮度；按键 1，是中亮度，按键 2，是 高亮度按键+和—微调亮度主机也有调光功能，通过旋转亮度旋钮可以任意调节光的亮 度。