學習型紅外遙控燈座設計製作全過程

2020-12-22 電子工程師小李

聲控開關給人們的生活和工作帶來了極大的方便，但是在住宅居室中使用聲控開關卻很不現實，比如在臥室裡裝一個聲控開關，若有的人晚上睡覺打鼾時或有點什麼動靜就有可能把燈震亮，影響人們的睡眠，有時甚至能嚇到人，如何能設計出一個適用於家庭中使用的方便控制燈的裝置呢?我發現人們在睡覺時床頭常會放著個紅外遙控器，怎麼用它來控制頭頂上的燈呢?這種裝置必須用指定的幾個鍵去進行控制，否則會干擾用電設備，因此它必須具有設定功能也就是學習功能，綜合考慮筆者決定選用單片機來製作。

單片機的選型

筆者決定選用STC的11F02E，理由如下。

(1)因為做這種電路用的I/O口不多，有紅外信號輸入，控制輸出，按鍵控制，指示燈等，STC11F02E有16個引腳的，而且價格比較便宜，僅為每片2.8元左右。因此在電路板的體積和整體成本上比較合適。

(2)STC11F02E的I/O口可以設置多種輸出模式，比如設置成推輓輸出每個I/O口可提供20mA的電流，在驅動晶閘管時又省去了三極體驅動電路，可以節省一項開支。

(3)STC11F02E最主要的一個特點是其內帶2KB的EEPROM數據存儲器，單片機學習的紅外編碼可以存儲到裡面，掉電後不至於丟失，又省去了存儲器，真是再好不過了。

(4)STC的單片機號稱是單時鐘/機器周期的單片機，高速/低功耗/超強抗幹擾，這對系統的穩定性也有了保障。

(5)STC11F02E是寬電壓單片機，電壓範圍4.1～5.5V，對電源的要求不是很高。

(6)它還有2KB的程序存儲器和眾所周知的ISP在線編程，無法解密等特點。

圖2.1所示是STC11F02E引腳圖。

電路原理

1.電路要實現的功能

(1)不要買遙控器，用家裡的電視機、DVD、空調的遙控器都可以。

(2)可以設置學習鍵，按下按鍵後就開始學習，學習遙控器上的兩個鍵，第一個是電源打開鍵，學習成功後LED指示燈會變亮，再按下一個鍵就是電源關閉鍵，學習成功後LED指示燈會變滅，鬆開學習鍵學習結束，學習到的碼會存儲到單片機的EEPROM內，即使掉電重啟後也不會丟失。這對家庭很方便，因為電視機總有一些鍵不經常用，我們可以把它們設置為燈的開關鍵。以後在睡覺前用遙控器把電視機關掉的同時，順便就把電燈關閉了。

(3)為了避免找不到遙控器，電路設計為重啟後電燈為亮的狀態，因此還可同時用牆壁開關控制。

(4)電源是由降壓電路直接供給，因此除了支持白熾燈還可以支持節能燈，挺完美的。

2.硬體主電路原理

圖2.1 STC11F02E的引腳排列

圖2.2 電路原理

硬體電路原理如圖2.2所示，這個電路非常簡單，IC1是主晶片STC11F02E單片機。這款單片機有內部晶體，但是紅外接收要求頻率準確性很高，所以採用外部晶體，B、C5、C6組成單片機的外部晶振電路。C7和R3是簡單的上電復位電路。VD4是發光二極體，用來在學習和點亮時做指示，R8是它的限流電阻，採用灌電流點亮方式。用單片機的P1.1口作為推輓輸出直接控制雙向晶閘管MAC97A6從而來控制燈的亮滅，R7是它的限流電阻。S1按鍵是用來學習時用的，R4是防幹擾的。IC2、C8、R6是紅外接收電路，接收紅外遙控信號，紅外接收頭型號為HS0038、C8和R6也是為了防幹擾。

圖2.3 焊接好的電路

圖2.4 用腐蝕法製作的電路板
圖2.5 把電路板放入燈座內

當電路接通電源後LED指示燈會閃一下，然後按住學習鍵S1不要鬆開，同時拿家庭遙控器把想要設為打開燈的按鍵按一下，如果指示燈亮說明此按鍵學習成功，然後把遙控器上想要設為關燈的按鍵按一下，此時指示燈滅說明學習成功，鬆開學習鍵就學習成功，安上燈泡就可以用家庭遙控器控制燈了。它的實物見圖2.3。

所用元器件也非常之少，可以把它做成板子然後放入燈座內，圖2.4所示是我用遠古的辦法腐蝕的板子，放入燈座內正好，圖2.5、圖2.6所示是成品使用的情況。

3.電源電路原理

經過測試發現此電路運行時最大電流不過15mA，而在待機狀態下只有6mA，非常省電。為了縮小成本和體積我選擇了電容降壓電源電路，此電路可提供5V/25mA電源，供這個小電路是綽綽有餘呀!

圖2.6 用遙控器打開電燈

圖2.7 電源電路

電容降壓式簡易電源的基本電路見圖2.7。C1為降壓電容器，宜採用無極性的金屬膜電容，VD1為半波整流二極體，VD2在市電的負半周時給C1提供放電迴路，R1為關斷電源後C1的電荷洩放電阻。整流後未經穩壓的直流電壓一般會高於30V，並且會隨負載電流的變化發生很大的波動，VD3將電壓穩到12V，然後由C2濾波，為了確保電源質量在後級加入78L05穩壓器，它體積雖小但能提供300mA的電流，再加入電容C4，電源就基本為5V穩定電源了。

程序原理

程序流程見圖2.8，編程注意事項如下。

圖2.8 程序流程

(1)STC11F02E單片機編程時與51單片機有所不同，因為它內部多了一些特殊功能寄器，在編譯時必須聲明地址。

sfr P1M1=0X91;

sfr P1M0=0X92;//聲明P1口的軟體配置工作類型寄存器地址

sfr AUXR=0X8E;//聲明AUXR寄存器地址

sfr IAP_DATA=0XC2;

sfr IAP_ADDRH=0XC3;

sfr IAP_ADDRL=0XC4;

sfr IAP_CMD=0XC5;

sfr IAP_TRIG=0XC6;

sfr IAP_CONTR=0XC7;//聲明 EEPROM 存儲器所用寄存器地址

(2)由於此單片機可以設置輸出埠為推輓輸出，此時輸出電流每個I/O口可提供設置輸出口電流20mA用以驅動雙向晶閘管，P1口的I/O口輸出模式需要設置P1M1、P1M0寄存器，設置方法見表2.1。

表2.1 I/O口輸出模式設置方法

圖2.2所示的P1.1控制雙向晶閘管，需設為推輓輸出，其他口設為準雙向口所以P1M1=00000000 P1M0=00000010。C 語言程序寫為P1M1=0X00; P1M0=0X02;

擴展應用

這種原理實現後發現它不僅僅只是用以遙控控制燈，還可以改變輸出控制部分來控制電機、設備、電視等，或用於危險防爆場所，或改變輸出埠控制多路等。

此電路做成功後試驗兩個星期工作正常，大家可以做著玩玩，元器件清單見表2.2。

表2.2 元器件清單

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