基于MCS51单片机的多功能开关论文.docx

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基于MCS51单片机的多功能开关论文

基于MCS-51单片机的多功能开关

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目录

摘要、关键词.．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．5

1．前言.．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．5

1.1系统方案论证．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．5

2.硬件电路设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．..．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．6

2.1无线遥控功能．．．．．．．．．．．．．．..．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．.．．．．．．．．．．．．．．．．．．6

2.1.1编码解码芯片PT2262/PT2272芯片原理简介．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．7

2.1.2本多功能开关控制器的地址编码设置．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．8

2.1.3本多功能开关控制器无线遥控控制的工作原理．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．8

2.2热释红外线感应功能．．．．．．．..．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．..．．．．．．．．．．．．8

2.2.1热释红外线感应的工作原理．..．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．..．．．．．．．．．．．．．．8

2.2.2本多功能开关控制器热释红外线控制的原理．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．9

2.3光控制功能．．．．．．．．．．．．..．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．..．．．．．．．．．．．．．．．．10

2.3.1光敏电阻器的原理．．．．．．..．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．..．．．．．．．．．．．．．．．．10

2.3.2本多功能开关控制器光控制的原理．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．10

2.4电脑串口控制功能．．．．．．..．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．..．．．．．．．．．．．．．．．．11

2.4.1串行口的简介．．．．．．..．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．..．．．．．．．．．．．．．．．．．．．11

2.4.2通讯协议设置．．．．．．..．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．..．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．11

2.4.3串口通讯功能的实现．．．．．．..．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．12

2.5其他硬件电路．．．．．．..．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．..．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．13

3.软件设计．．．．．．..．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．..．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．13

3.1软件设计总体思路．．．．．．..．．．．．．．．．．．．．．．．．．.．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．13

3.2各功能程序说明．．．．．．..．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．.．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．15

3.2.1输入感应信号及开关定义说明．．．．．．..．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．15

3.2.2I/O口及时间地址定义．．．．．．..．．．．．．．．．．．．．．．.．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．15

3.2.3初始化程序．．．．．．..．．．．...．．．．．．．．．．．．．．．.．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．16

3.2.4光敏控制功能．．．．．．..．.....．．．．．．．．．．．．．．．．．．.．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．17

3.2.5热释红外线控制功能．．．．．．..．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．.．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．17

3.2.6无线遥控功能.．．．．．．..．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．.．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．18

3.2.7电脑控制功能..．．．．．．..．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．.．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．18

3.2.8定时中断服务子程序．．．．..．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．.．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．20

3.3使用说明．．．．．．..．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．..．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．20

3．4多功能开关控制器的调试安装和运行．．．．．．．．．．．．．．..．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．20

3．5多功能开关控制器的优点．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．..．．．．．．．．．．．．．．．．．．．21

4结束语．．．．．．..．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．..．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．21

5参考文献．．．．．．..．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．..．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．21

6.完整的程序清单．．..．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．..．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．22

附录1多功能开关控制器原理图．．．．．．..．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．28

附录2多功能开关控制器实物图．．．．．．..．．．．．．．．．．．．．．．．.．．．．．．．．．．．．．．．．29

附录3主要元件表．．．．．．..．..．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．.．．．．．．．．．．．．．．．．．30

基于MCS-51单片机的多功能开关

摘要：

本多功能开关控制基于51单片机、结合无线发送接收模块，热释红外线模块、光敏控制以及通过电脑串口传送控制信号来控制四路继电器的开关控制器，来控制会议室的电器设备。

多功能开关成本低廉、实用方便其适应于娱乐场所、办公场所、学校、工厂以及需要照明节能、遥控电器开关等场所。

关键词：

单片机、无线遥控、热释红外线、光敏控制

1.前言：

对一些照明时间较长、照明设备较多的场所（如学校教室、办公场所、公共场合等），其照明系统的使用浪费现象屡见不鲜。

由于缺乏科学管理或管理人员的责任心不强，在借助外界环境能正常工作或者夜晚室内空无一人时，整个房间内也是灯火通明。

这样下来，无形中所浪费的电能是非常惊人的。

同时，在安装了排气扇的场所（如会议室、厕所等），排气扇在没有人在的情况下照样全天24小时不停运行，而且排气扇由于长时间不停工作，造成轴芯损坏而烧毁线圈时有发生。

但浪费了大量电能，而且大大提高了日常的维修成本。

因此，有必要在保证照明和通风排气质量前提下，实施照明、通风排气设备设施的节能措施在目前大力提倡节能降耗的大环境下，显得尤其重要。

1.1系统方案论证

在全球金融危机四处蔓延之际，节能降耗显得尤其重要。

根据集团公司下达的<<关于进一步充分认识节能减排工作的重要性和急迫性>>文件。

在传达、学习相关文件后，公司领导要求我们工程部根据本单位的实际情况，积极开展各项节能降耗的技术改造工作。

公司的会议室是多功能的办公场所，即可做会议室又可做培训室使用。

由于经常被外单位租用，因此在管理上存在着一定的缺失，客户时常会忘记关闭排气风机及照明，这样不但会给公司造成不必要的电能浪费，而且设备设施的长时间不停工作，势必造成损坏率提高提高了设备设施的运营本。

为此我应公司要求，以自己所学的单片机知识，首先对会议室的照明及排气扇的控制进行智能控制改造。

并以此作为试点，以点带面，逐步在公司大范围推广。

在老师指导下以及在公司领导及同事、同学的帮助下，根据会议室的实际情况，设计制作了多工能节能开关控制板。

2.硬件设计:

本多功能节能控制开关控制器主要是基于51单片机，结合无线遥控收发模块，热释红外线模块，光敏控制电路以及电脑串口控制及输出电路等组成,系统硬件方框如图1-1:

图1-1

2.1无线遥控功能：

发射接收采用315MHZ民用公用频段资源，发射采用晶体稳频，以更好地周围的适应使用温度环境。

接收采用PT2262/2270高可靠芯片，以提高接收的准确可靠性。

采用无线遥控电路，可以在200米以内的空间里遥控两路电源的开关。

2.1.1编码解码芯片PT2262/PT2272芯片原理简介：

PT2262/2272是台湾普城公司生产的一种CMOS工艺制造的低功耗低价位通用编解码电路，PT2262/2272最多可有12位（A0-A11）三态地址端管脚（悬空,接高电平,接低电平）,任意组合可提供531441地址码,PT2262最多可有6位（D0-D5）数据端管脚,设定的地址码和数据码从17脚串行输出，可用于无线遥控发射电路。

编码芯片PT2262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PT2272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，PT2262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，当有按键按下时，PT2262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PT2262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。

如图1-2

图1-2

 在通常使用中，我们一般采用8位地址码和4位数据码，这时编码电路PT2262和解码PT2272的第1～8脚为地址设定脚，有三种状态可供选择：

悬空、接正电源、接地三种状态，3的8次方为6561，所以地址编码不重复度为6561组，只有发射端PT2262和接收端PT2272的地址编码完全相同，才能配对使用，遥控模块的生产厂家为了便于生产管理，出厂时遥控模块的PT2262和PT2272的八位地址编码端全部悬空，这样用户可以很方便选择各种编码状态，用户如果想改变地址编码，只要将PT2262和PT2272的1～8脚设置相同即可，例如将发射机的PT2262的第1脚接地第5脚接正电源，其它引脚悬空，那么接收机的PT2272只要也第1脚接地第5脚接正电源，其它引脚悬空就能实现配对接收。

当两者地址编码完全一致时，接收机对应的D0～D3端输出约4V互锁高电平控制信号，同时VT端也输出解码有效高电平信号。

2.1.2本多功能开关控制器的地址编码设置:

在本设计中，将4位数据输出端D0~D3按位信息通过单片机程序控制来分配以下功能：

当D0=1时，J3继电器动作，对应继电器常开触点接通；当D1=1时，J3继电器不动作，对应继电器常开触点断开。

同样，当D2=1时，开J4继电器，当D3=1时，关J4继电器。

2.1.3本多功能开关控制器无线遥控控制的工作原理:

无线接收模块RF1连接到STC89C52单片机的P0口，由于