摘要：設(shè)計(jì)了一種可以對(duì)普通電燈(風(fēng)扇)進(jìn)行無級(jí)調(diào)光(調(diào)速)的系統(tǒng)。常用的電視機(jī)萬能紅外遙控器進(jìn)行操作。通過搖控器上的兩個(gè)按鍵進(jìn)行控制，一個(gè)控制設(shè)備負(fù)載的開與關(guān)，一個(gè)控制調(diào)光(調(diào)速)。系統(tǒng)還有自動(dòng)記憶功能。同時(shí)，系統(tǒng)還設(shè)有手動(dòng)按鍵調(diào)節(jié)與觸摸調(diào)節(jié)功能。
關(guān)鍵詞：無級(jí)調(diào)光(調(diào)速)；紅外搖控；記憶

0 引言
    電子遙控技術(shù)已經(jīng)十分成熟了，它能為我們的生活帶來方便。在我們?nèi)粘Ｉ钪?，處處都可以見到它的影子。比如：在小汽車上，有遙控電子鎖。遙控玩具、空調(diào)與電視機(jī)也用到了遙控。常見的遙控，一是無線遙控，二是紅外遙控。紅外是一種不可見光，它介于可見光和微波之間，既有可見光的性質(zhì)，如：直線傳播、反射、折射等，又具有微波的一些特性，如穿透力強(qiáng)。紅外線遙控是目前使用最廣泛的一種遙控手段。由于紅外線遙控裝置具有體積小、功耗低、功能強(qiáng)、成本低等特點(diǎn)，因而，繼彩電、錄像機(jī)之后，在錄音機(jī)、音響設(shè)備、空調(diào)機(jī)以及玩具等其它小型電器裝置上也紛紛采用紅外線遙控。工業(yè)設(shè)備中，在高壓、輻射、有毒氣體、粉塵等環(huán)境下，采用紅外線遙控不僅安全可靠而且能有效地隔離電氣干擾。
    借助于紅外線具有的上述特性。利用紅外傳感器具有靈敏度高、響應(yīng)速度快和光譜范圍窄的特點(diǎn)，同時(shí)利用單片機(jī)結(jié)構(gòu)緊湊、可靠性高、數(shù)據(jù)處理能力強(qiáng)、速度快、功耗小、成本低的特點(diǎn)、可以制作靈敏度高、抗干擾能力強(qiáng)、性能優(yōu)良的紅外遙控裝置。

1 紅外遙控原理
    通用的紅外遙控系統(tǒng)由發(fā)射和接收兩大部分組成。應(yīng)用編／解碼專用集成電路芯片來進(jìn)行控制操作，如圖1所示。發(fā)射部分包括鍵盤矩陣、編碼調(diào)制、LED紅外發(fā)送器：接收部分包括光、電轉(zhuǎn)換放大器、解調(diào)、解碼電路。發(fā)射電路采用普通電視機(jī)上所使用的萬能遙控器，在其上選擇兩個(gè)電視機(jī)不用的按鍵即可。

    由電視機(jī)萬能遙控器發(fā)射紅外編碼，利用一體化紅外接收頭接收到紅外編碼經(jīng)放大、解調(diào)后，再經(jīng)過單片機(jī)軟件解碼后，驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的I／O口工作，即可完成相應(yīng)的控制功能。

2 單元模塊設(shè)計(jì)
    本系統(tǒng)主要部件包括一體化紅外接收傳感器、STC89C52單片機(jī)系統(tǒng)、調(diào)光調(diào)速系統(tǒng)，電源電路。
2．1 一體化紅外接收傳感器電路設(shè)計(jì)
    HS0038是一種應(yīng)用于遙控接收或其它方面的小型一體化接收頭，中心頻率為38．0kHz，可改善自然光的反射干擾，獨(dú)立的PIN二極管前置放大器集成在同一封裝上，內(nèi)部原理見圖2。

    HS0038環(huán)氧樹脂封裝提供一個(gè)特殊的紅外濾光器，可防止自然光的干擾，HS0038有著極好的抗自然光的性能，可防止無用脈沖的輸出。
    將HS0038一體化接收頭輸出端接在單片機(jī)的P3．2口上。一體化紅外接收頭接收到紅外編碼經(jīng)放大、解調(diào)后，再經(jīng)過單片機(jī)外部中斷0 P3．2口，利用軟件對(duì)P3．2口上的電平信號(hào)進(jìn)行分析解碼即可。
2．2 STC89C52單片機(jī)系統(tǒng)
    單片機(jī)系統(tǒng)為最小應(yīng)用系統(tǒng)，包括電源電路、晶振電路、復(fù)位電路。這里不再作詳細(xì)介紹。
2．3 調(diào)光調(diào)速系統(tǒng)
    電路由輸入緩沖器、鎖相環(huán)、控制邏輯、亮度記憶、相角指針、數(shù)字比較器和輸出驅(qū)動(dòng)器組成，見圖3。電路的基本工作原理為(以調(diào)光為例)：人體帶電與市電同頻，當(dāng)人體接觸觸摸片時(shí)，經(jīng)輸入緩沖級(jí)的削波、放大、整形，成為標(biāo)準(zhǔn)的MOS電平。觸摸持續(xù)時(shí)間大于32ms小于332ms時(shí)，控制邏輯部分控制電路呈開關(guān)工作狀態(tài)。當(dāng)觸摸持續(xù)時(shí)間大于332ms時(shí)，控制邏輯部分控制電路呈調(diào)光工作狀態(tài)，輸出觸發(fā)脈沖相位角在41°至159°之間連續(xù)周期變化，并根據(jù)人眼的感受力，分為快、慢和暫歇三個(gè)過程。當(dāng)觸摸結(jié)束時(shí)，亮度記憶對(duì)該時(shí)相位角進(jìn)行記憶，若再施與大于32ms，小于332ms的觸摸，電路呈關(guān)狀態(tài)時(shí)，相位角仍由該部分記憶，保證電路在下一次開狀態(tài)時(shí)，保持原選定相位角，光源保持原亮度。觸發(fā)脈沖與市電的同步，由鎖相環(huán)保證，電路的工作時(shí)鐘，也均由其產(chǎn)生。同時(shí)，電路還具有遙控(即遠(yuǎn)端觸發(fā))功能，和漸睡(即由亮至暗，最后關(guān)閉)功能，其延續(xù)時(shí)間由外電路設(shè)置。

    利用單片機(jī)可對(duì)上述電路進(jìn)行遙控。以調(diào)光為例：將上述電路中的開關(guān)AN1并聯(lián)在一個(gè)繼電器K1常閉觸頭的兩端。利用紅外遙控器中的一個(gè)按鍵控制單片機(jī)對(duì)該繼電器進(jìn)行操作，每按一次該按鍵，繼電器K1接通與關(guān)斷(時(shí)間30ms左右)一次，即可實(shí)現(xiàn)對(duì)燈的開與關(guān)。將AN1兩端再并聯(lián)在另一個(gè)繼電器K常閉的兩端，利用紅外遙控器中另一個(gè)按鍵控制單片機(jī)對(duì)該繼電器進(jìn)行操作，按一下該按鍵，繼電器K2接通(調(diào)光中)。再按一下該按鍵，控制繼電器K2關(guān)斷(調(diào)光結(jié)束)。這樣，就實(shí)現(xiàn)了紅外遙控調(diào)光功能。調(diào)速原理與此一致，這里不作贅述。
2．4 電源電路
    電源可采用阻容降壓法，電路如圖4所示，注意電容C5要選擇高壓電容，電阻R4也需要一定的功率，可選0．5W的碳膜電阻。

3 程序設(shè)置
    軟件設(shè)計(jì)主要分為主程序、遙控接收解碼子程序、繼電器驅(qū)動(dòng)程序。利用單片機(jī)對(duì)紅外信號(hào)進(jìn)行快速解碼的時(shí)候，采用外部中斷的方式，中斷的觸發(fā)方式為低電平觸發(fā)方式，具體的算法為：在外部中斷服務(wù)程序中，如果起始碼和結(jié)果碼正確，進(jìn)行解碼，否則退出。在解碼的時(shí)候，等待第一個(gè)高電平的到來，即紅外遙控引導(dǎo)信號(hào)(一個(gè)9ms的低電平和一個(gè)4．5ms的高電平)，然后收集用戶碼高8位和8位鍵值反碼數(shù)據(jù)，并存入一個(gè)數(shù)組中。解碼的關(guān)鍵是如何識(shí)別“0”和“1”。程序中設(shè)計(jì)一個(gè)0．14ms的延時(shí)函數(shù)，作為單位時(shí)間，對(duì)脈沖維持高電平的時(shí)間進(jìn)行計(jì)數(shù)，并把此計(jì)數(shù)值存入一個(gè)變量中?？锤唠娖奖３值臅r(shí)間是幾個(gè)0．14ms。高電平保持時(shí)間必須比0．56ms長些，但又不能超過1．12 ms，否則如果該位為“0”，讀到的已是下一位的高電平，因此，在程序中，取0．14×6=0．84ms左右比較合理。
    “0”和“1”的具體要求判斷由程序中的以下語句判斷：
    IRCOM[j]=IRCOM[j]>>1；∥計(jì)數(shù)小于6，收到的是0，數(shù)據(jù)最高位補(bǔ)0。
    if(N>=8){IRCOM[j]=IRCOM[j]|0x80；}∥計(jì)數(shù)大于等于6，收到的是1，數(shù)據(jù)最高位補(bǔ)1。
    另外當(dāng)高電平計(jì)數(shù)為30時(shí)(0．14×30=4．2ms)，說明有錯(cuò)誤，程序退出。
    程序流程圖見圖5。

4 結(jié)論
    紅外遙控調(diào)光電路的關(guān)鍵是紅外遙控的解碼，發(fā)射時(shí)利用現(xiàn)有的電視機(jī)萬能遙控，使其有了第二功能。在解碼紅外信號(hào)上，應(yīng)用了脈沖位置調(diào)制(PPM)法。即采集其高低電平寬度的方法，可以還原出信號(hào)的各個(gè)編碼，簡化了電路。同時(shí)，采用了專用調(diào)光調(diào)速芯片來控制負(fù)載，增強(qiáng)了系統(tǒng)功能、并且能安全、可靠地工作。本設(shè)計(jì)非常簡單的實(shí)現(xiàn)了紅外遙控信號(hào)解碼，完成了無級(jí)調(diào)光與調(diào)速功能，效果令人滿意。制作好的電路見圖6、圖7。

    源程序：
   
   
   
    總電路圖：