摘　要：阐述了智能控制开关设计原理与实现方法。以AT89C51单片机为基础，实现红外无线数传、控制等功能。其设计过程包括：无线数传电路、照明灯控制电路。运用信号的发射和接收，及信号接收之后的处理，来达到对灯光系统的控制，实现智能控制的目的，这样可以很方便的控制室内灯光的开关和亮度。

　　1　序言

　　目前灯光的控制主要形式还是手动，逐个控制所有的灯具，这样不仅麻烦而且效率低下，也不符合现代舒适生活的标准。

　　因此，设计一个可以便捷地控制灯光等功能的智能化灯光系统不仅具有实用价值，而且还具有广阔的市场前景。

　　智能不是昂贵和不实际的代名词，而是方便。智能灯光控制，能控制不同生活区域、不同场合的各种照明效果，提高生活品质。本文采用8051系列单片机将原来固定的机械式开关改用红外线遥控，利用红外线技术来发送信号。

　　这样一个红外线遥控器再结合单片机就可以控制室内的灯光开启，美观且实用，非常方便的使用。

　　2　主要元器件简介

　　2.1　单片机的引脚功能简介

　　我们采用40引角的双列直插的AT89C51单片机作为控制。图1是其引脚图，下面分别叙述本控制用到的各引脚的功能。

图1　89C51引脚图

　　①Vss和Vcc为主电源，Vss（20）：接地；Vcc（40）：接+5V电源；来保证该控制芯片能正常的启动。

　　②XTAL1和XTAL2为外接晶体引脚，当外接晶体振荡器时XTAL1和XTAL2分别接在外接晶体两端。采用外部时钟方式XTAL1接地，XTAL2接外来振荡信号，让芯片能正常的工作。

　　③本系统所用的控制引脚是：外部中断0—P3.2引脚。

　　采用了该引脚由下降沿触发的特征，当一体化红外接收到信号时，该引脚的电压就会由高变低，就会被触发，即可达到外部控制效果。

　　④该控制采用的是P2口的一个引脚作为输出控制口，通过控制系统来控制该引脚的高低电平的输出，以此来达到控制灯的开关的效果。

　　2.2　红外线传感器相关简介

　　目前，在家用电器和用途较广的开关电路中普遍采用红外发光二极管（LED），基于这种特性，本系统选用普通遥控发光二极管。

　　对于红外线的接收过程是将红外线作为载波的控制信号通过光学滤波器后，由红外线光电管接收，从实用性方面考虑，本文选择集成红外线接收电路。而红外遥控接收头SFH506－38能满足要求，且体积小，密封性好，灵敏度高，价格低廉，发射信号接收距离达35米，接收频率为38KHz。

　　它的主要功能包括放大，选频，解调几大部分，要求输入信号必须是已经被调制的信号。经过它的接收放大和解调会在输出端直接输出原始的信号。从而使电路达到简化，灵敏度和抗干扰性都非常好，可以说是一个接收红外信号的理想装置。其外型及管脚如图2所示。

图2　一体化红外接收头

　　2.3　半导体三级管

　　半导体三极管是一种全控型的电子开关，本系统采用的是普通C9012的三极管，这种三极管为全控型的PNP型三极管，且十分符合本系统的控制。当控制端给低电平时集电极和发射极导通，如果控制端为高电平，侧集电极和发射极断开，通过三极管的导通与否，来达到控制的效果。

　　2.4　继电器的定义及其正确使用选择

　　继电器是一种当输入量（电、磁、声、光、热）达到一定值时，输出量将发生跳跃式变化的自动控制器件。

　　由于它的这种特性，在该电路中我们选择了JZX-2F中功率直流继电器，额定功率为12V，消耗功率为3W，绝缘电阻为500欧姆，触电形式为动合（常开）触点。负载电路电压为220V，所以此继电器完全可以在电路中使用。

　　3　设计

　　3.1　原理图

　　首先，由遥控器发射红外，当有红外发射时，红外接收器就会接收，就会触发外部中断，经过单片机处理后，就会在单片机输出口输出相应的电压，来控制三极管的控制端，再由三极管来控制继电器的导通，因而达到控制灯的目的。如图3：

图3　原理图

　　3.2　电路图及工作原理

　　首先给AT89C51上电，分别让40引脚和20引脚接一个+5V的锂电池，让AT89C51的系统工作起来：在一体化红外接收头没有接收到红外信号时，接收头的2引脚处于高电平+5V，不会触发AT89C51的外部中断0，同时，P20口也会赋予高电平+5V，因此PNP三极管不会导通，又由于继电器为常开继电器，所以控制灯电路不会形成回路，因此控制灯处于熄灭状态。

　　当一体化红外接收头接收到遥控传出的红外信号时，红外接收头的2号引脚上的电压会被拉低，此时，AT89C51的P32口的电压由+5V变成0V，这将触发AT89C51的外部中断0，通过判断后，控制系统将给P20口0V的电压，此时，PNP及满足导通的条件，同时继电器也得电，常开的继电器将闭合，及继电器的3和4脚接通，所以控制灯形成回路，控制灯变亮。完成了有遥控器控制一个灯的全部过程。

　　如图4：

图4　电路图

　　3.3 流程图。

　　首先，判断遥控是否按下并是否发出了红外，如果没有，则红外接收器一直处于等待的状态；如果有红外发出，则红外接收器将接收外部发出的红外，同时也触发外部中断程序，此时单片机将转去执行外部中断程序，通过判断ｎ的奇偶次数，来控制三极管的导通与否，同时近一步来控制继电器的导通，达到控制灯的效果。如图５：

　图5　流程图

　　3.4 主要程序。

　　本程序通过单片机的外部中断0这个子程序达到了控制外部灯的目的。当没有接收到外部中断信号时，单片机一直运行在主程序的等待状；当外部中断程序被触发时，即进入中断子程序，通过中断子程序，来控制单片机的输出引脚电压，来控制三极管的导通，从而控制继电器的导通，来达到控制灯的效果。本程序短小精悍，却能达到理想的效果。

　　4　展望

　　本文在设计中改变了比较传统的固定式开关元件，利用单片机无线遥控控制室内电器取得了良好的效果，为人们提供了很大的方便，在社会生活越来越现代化的同时，我们认为灯具电器等家具实现智能化控制是一个很大的趋势。我们在完成系统的同时也应总结经验，逐步完善室内灯光智能控制，例如可以增加室内灯具的自动巡检与电脑联网功能，灯具故障即可自动发出报修信号，灯具的各种工作信息使我们时间得知灯具的工作状况，还可以对灯具加入很多的场景模式等。