多路电器遥控器（精选三篇）
多路电器遥控器 篇1
近年来, 随着经济的迅猛发展和科学技术的突飞猛进, 人们的生活水平得到了极大的提高。空调、电视机、电冰箱、洗衣机、微波炉等作为普通的家用电器早已铺天盖地地进入了寻常百姓家。这些家电随着技术的进步, 其质量和性能的提高从没有停止过。然而, 人们对家电的要求并不仅限于此, 操作简便是人们追求的另一目标。带遥控器的家电给我们的生活带来极大的方便, 但家中的遥控器多了很容易弄混, 如果有一种集多路电器开关于一体的家庭室内开关遥控装置, 可以方便地达到让人们用遥控器随意操纵各种电器之目的, 可解决黑暗中摸索墙壁上安装的照明开关的麻烦, 又可消除房间重新布置时由于电器开关位置固定所带来的烦恼。
2、系统硬件框架
本设计的总体方案包括红外发射和红外接收两部分。其中红外发射部分选用成品遥控器作为红外遥控输出。红外遥控器原理框图如图1所示。
接收部分包括接收电路和控制电路, 原理框图如图2所示。AT89S51单片机的P1.0~P1.3口作为数码管二进制数据的输入/输出, 显示数字0~9, 代表不同的亮度, 可采用4511集成块硬件译码显示数字;P0.0~P0.5作为多个电器的电源控制输出, P3.0口用于接收红外遥控码输出。当红外接收器接收到红外脉冲信号时, 将接收的脉冲信号解码, 通过单片机对各个电器进行控制, 达到遥控对多路电器开关及一路电灯亮度的控制。
3、系统软件设计
主程序功能框图如图3所示。当遥控器无按键按下时, 红外发射二极管不发出信号, 红外接收头输出为1。有键按下时, 0和1编码的高低电平经红外接收头倒相后会输出0。单接收到遥控的按键信号后, 对按键信号进行解码。由于红外接收头与单片机的中断脚相连, 将引起单片机中断 (单片机预先设定为下降沿产生中断) 。然后判断遥控的脉冲宽度信号, 由单片机对应的控制电路, 达到遥控功能的实现。
4、系统调试
本设计的硬件测试主要包括单片机小系统电路的调试、开关电路的调试、显示电路的调试、调光电路的调试、红外发射系统测试。
单片机小系统电路的调试:单片机小系统由复位电路和晶振电路构成。当单片机接+5V的电源时, 测试复位电路, 用万用表分别测单片机第9和第31脚。第9脚显示为低电平, 第31脚显示高电平, 在按下复位键后, 第9脚的电平会变成高电平, 31脚仍为高电平, 则说明复位电路正常工作。晶振电路也是在单片机接+5V电源时, 首先用万用表测第18和19脚的电压, 其电压在2V左右。再用示波器观察第18脚的波形, 若为正弦波, 则说明单片机正常工作。
开关电路调试:开关电路是由继电器来控制电器的通与断。控制端的一端接单片机的P1口, 另一端接要控制的电器指示灯。当继电器接通电源后, 给P1口高低脉冲来测试继电器的工作情况。给继电器的控制端输入高电平时, 继电器通, 相应的指示灯亮。反之, 指示灯灭。
显示电路的调试:数码管的显示有CD4511来驱动, 通过给CD4511的ABCD以二进制的数, 判断数码管是否显示相应的十进制数字。
调光电路的测试:调光电路中, 通过过零触发晶闸管导通与关断的时间比来调节灯具的功率, 从调节灯光的亮度变化。
5、结语
本设计综合应用了电子技术、单片机技术、计算机技术及红外遥控技术等多方面的理论知识来进行设计和制作的。
本设计采用成品遥控器作为发射器, 通过单片机红外接收电路解码, 然后实现控制电路的功能, 即开关电路、调光电路以及显示电路的控制。本系统能实现如下功能:
(1) 能够分别控制各路电器的通断;
(2) 能够通过遥控器的电源键同时关闭所有的电器;
(3) 对一路电灯进行亮度调节, 可调节九个等级的亮度;
(4) 电灯亮度等级可由数码管显示;
(5) 遥控的距离可达到2m左右;
(6) 遥控的角度可达到90度以上。
多路无线遥控开关开题报告 篇2
遥控开关是智能化控制时代必不可少的发展，给我们的生活带来的很多的方便快捷。如在家庭中运用智能开关，能实现智能开关控制灯光、电器、窗帘、门锁，享受随时随地的智能家居遥控，使智能与时尚完美结合。
常用遥控器大致分为两类：红外线遥控器，无线电遥控器。
人们见到的红外遥控系统分为发射和接收两部分。发射部分的发射元件为红外发光二极管，它发出的是红外线而不是可见光。常用的红外发光二极管发出的红外线波长为 940nm 左右，外形与普通5mm 发光二极管相同，只是颜色不同。单只红外发光二极管的发射功率约 100mW。接收电路的红外接收管是一种光敏二极管，使用时要给红外接收二极管加反向偏压，它才能正常工作而获得高的灵敏度。红外接收二极管一般有圆形和方形两种。由于红外发光二极管的发射功率较小，红外接收二极管收到的信号较弱，所以接收端就要增加高增益放大电路。然而现在不论是业余制作或正式的产品，无线电遥控是利用无线电信号对远方的各种机构进行控制的遥控设备。
(1)发射器电路由3V电源提供，低频信号40KHZ的载波形成皆用与非门加外部元件实现，具有较高的稳定性，这部分电路用到了一个与非门集成电路。
(2)接收器电路又由几个部分组成，使用了LM567集成块实现了锁相环加密功能，用双稳态电路对继电器进行控制，利用继电器的开关对负载实现控制。
无线电遥控系统一般分为发射和接收两部分。发射机主要包括编码电路和发射电
路。编码电路由操作开关控制，通过操作开关使编码电路产生所需要的控制指令。编码电路产生的指令信号都是频率较低的电信号，无法直接传送到遥控目标上，还要将指令信号送到发射电路使它载在高频载波上，才能由发射天线发射出去。接收机有接收电路及译码电路组成。由接收天线送来的信号经由接收机高频部分的选择和放大后，送到解调器。解调器的作用是从载波上卸载指令信号，由于卸载的指令信号是混杂的，所以再送到译码电路译码，还原指令信号。
无线电遥控是利用无线电信号对远方的各种机构进行控制的遥控设备。无线电遥控系统一般分为发射和接收两部分。发射机主要包括编码电路和发射电路。编码电路由操作开关控制，通过操作开关使编码电路产生所需要的控制指令。编码电路产生的指令信号都是频率较低的电信号，无法直接传送到遥控目标上，还要将指令信号送到发射电路使它载在高频载波上，才能由发射天线发射出去。接收机有接收电路及译码电路组成。由接收天线送来的信号经由接收机高频部分的选择和放大后，送到解调器。解调器的作用是从载波上卸载指令信号，由于卸载的指令信号是混杂的，所以再送到译码电路译码，还原指令信号。
采用Silicon Laboratories 研制的无线发射芯片Si4010、无线接收芯片Si4313和C8051F920 单片机设计并制作的无线电遥控多路开关系统，结构简单，性能稳定，控制方便，适用于含有较多受控电器的场合，并可实现多路多功能控制。
无线电遥控多路开关系统由无线电发射电路和无线电接收控制电路两大部分组成。
红外遥控器由于受遥控距离、角度等影响，使用效果不是很好， 如采用调频或调幅发射接收编码，则可提高遥控距离，并且没有角度影响。红外遥 控发射和接收模块可以用在室内红外遥控中，它不影响周边环境、不干扰其它电器 设备。由于其无法穿透墙壁，所以不同房间的家用电器可使用通用遥控器而不会产生相互干扰;电路调试简单，只要按给定电路连接无误，一般不需任何调试即可投入 工作;编解码容易，可进行多路遥控。相对于有线遥控，无线遥控不受距离的影响，完全消除了拖缆式遥控装置所带来的故障隐患，给人们的日常工作和生活带来了更多的便利。
随着数字处理技术的快速发展，无线数字通信技术日趋成熟，其抗干扰能力强和易于对数字信号进行各种处理等优点，使得无线遥控系统的抗干扰性能逐步提高，安全性能大大改善。
相对于超声波遥控和红外线遥控，无线电遥控是利用无线电信号在空气中传播，根据无线电波的频率来遥控，可穿透一定的障碍物，传播距离较远，因此成为无线遥控领域的首选，在国防、军事、科研和日常工作生活领域应用越来越广。
2.课题研究的主要内容
设计一种无线电遥控开关，要求
(1)遥控开关的发射频率为2.4GHZ。
(2)遥控距离为10m左右，主要用于家庭内遥控家庭电器开关。
(3)发射器电源电压要求在10V以下。
(4)遥控接收器要求能够较准确的接收2.4GHZ的载频信号，并解调出控制家用电器开关的信号的控制开关动作。
(5)整个遥控电路尽可能简单可行。
3、研究方法
3.1 2.4GHZ无线遥控器：
无线遥控就是利用高频无线电波实现对模型的控制。目前，传统无线遥控系统普遍存在同频干扰和遥控距离小两大问题。主要原因是载频较低导致带宽较窄和控制信息以模拟方式传输使得同频干扰可能性的增大。而采用先进的2.4 GHz扩频技术，从理论上讲可以让上百人在同一场地同时遥控自己的模型而不会相互干扰.而且在遥控距离方面也颇具优势，2.4 GHz遥控系统的功率仅仅在100 mW以下，而它的遥控距离可以达到1以上，而且由于频率高，天线长度只有3 cm;另外，可借鉴的商用技术较多。因此，很有必要将2.4 GHz扩频通信技术应用于无线遥控领域。
3.2 2.4G无线模块：
3.2.1 nRF24LE1无线芯片模组
挪威Nordic公司nRF24LE1用作遥控器的主控芯片，其内部有两个部分：增强型的8051MCU和内嵌2.4G低功耗无线收发内核nRF24L01P，空中速率有三个选择:250 kbps, 1 Mbps，2 Mbps，保证数据的空中快速传输。两者之间通过SPI接口进行通信。还拥有丰富的外设资源，尤其是内置128 bit AES硬件加密器，可对任何无线传输的数据进行高强度的加密，确保无线数据的安全，特别满足RFID对高安全性的要求。CPU的工作模式可以通过开关状态寄存器的控制位来控制，当工作在发射模式下发射功率为-6dBm，电流消耗为9mA，接收模式时为12.3mA，该特性为设计低功耗系统提供了先天性条件。
nRF24LU1+芯片内部结构和nRF24LE1基本一致，考虑到成本的计算，采用nRF24LU1+符合全速USB 2.0标准的器件控制器。
3.2.2 JTT-24L01+ 嵌入式微功率无线数传模块
JTT-24L01+是一款工作在2.4~2.5GHz 的通用ISM 频段的单芯片微功率无线收发模块，是成都江腾科技有限公司采用高性能的无线射频芯片nRF24L01+以及高精度外围元件开发的一款无线通信模块。
特点：
(1) 内置 2.4Ghz 天线,体积小巧 15mm X 24mm
(2) 传输距离远,开阔地无干扰视距100米,具体距离视环境而定
(3) 采用真正的GFSK 单收发芯片
(4) 2.4Ghz 全球开放 ISM 频段免许可证使用
(5) 自动应答及自动重发功能
(6) 地址及CRC 检验功能及点对多点通信地址控制
(7) 最高工作速率2Mbps,高效 GFSK 调制,抗干扰能力强,特别适合工业控制场 合,可以传输音频、视频
(8) 标准 DIP 间距接口,便于嵌入式应用
(9) SPI 接口数据速率0~10Mbps
(10) 125 个可选工作频道,满足多点通信和跳频通信需要
(11) 支持无线唤醒,很短的频道切换时间可用于跳频
(12) 采用10PPM的高精度晶振
(13) 采用高Q值0402封装的电感和电容
(14) 工作电压1.9~3.6V,推荐3.6V,但是不能超过3.6V.可以把电压尽可能靠近3.6V但是不超过3.6V
3.2.3 2.4G JF24D无线收发模块
JF24D整合了高频键控(GFSK)收发电路的功能，以特小体积实现高速数据传输的功能。JF24D的传输速率可达到1Mbps,並具有快速跳频校验等功能，可在拥挤的ISM 频段中达到稳定可靠的短距离数据传输。工作在全球开放的ISM频段面许可证适用。
特点：
(1) 低电压，高效率
(2) 低成本，双向高速数据传输
(3) 特小体积(不需要外接天线)
(4) 具有快速跳频，前向纠錯，校验等功能
本课题拟采用JF24D无线收发模块。
3.3 多路遥控的实现
(1)采用51系列单片机(AT89S51)进行软件编程完成信号的编码译码工作以实现多路遥控。
(2)采用无线遥控器编码/译码芯片完成信号的编码译码工作以实现多路遥控。如：EV1527,PT2262,PT2294-M4,PT2264等。
虽然实现该设计的方法很多，但我觉得使用JF24C无线收发模块和单片机来完成较好，以下是我决定的研究方法：
JF24D采用SPI数字接口与单片机连接。它支持SPI标准格式(CKPHA=0)。
说明：JF24C可以和各种单片机配套，对于硬件上没有SPI的单片机可以用IO口或者串口模拟SPI。与51系列单片机配套时在P0口加一个10K的上拉电阻，其余IO口可以和JF24C直接相连。单片机可以用5V供电，JF24C用3.3V供电。JF24C工作电压不得超过3.5V，否则会损坏器件。
4.实施计划
第七学期：
第 8 周: 选择毕业设计课题。完成指导教师和毕业设计课题确定。
第 9-12 周：完成开题报告和外文翻译。
第 12 周: 完成毕业设计的开题答辩。
第13-20周：根据拟定的课题实施方案，进行深入研究，基本完成毕业设计相关的硬件或软件设计工作。
第 21 周：在教师的指导下，完成系统总体方案设计、系统软、硬件设计、实验测试等相关方面进行深入研究。
第八学期：
第 1-5 周：继续完成论文设计。
第 6- 9周：向指导教师提交毕业设计/论文初稿，根据指导意见对初稿进行修改。
第10-14周：完成毕业论文定稿和毕业论文格式审查。
第 15 周：毕业答辩。
5、参考文献：
[1] 陈永甫.实用无线电遥控电路.北京：人民邮电出版社，2019.
[2] 朱卫华,陈和.高频电子线路.北京：电子工业出版社，2019.
[3] 黄智伟，王彦.全国大学生电子竞赛训练教程.北京：电子工业出版社，2019.
[4] 黄智伟.全国大学生电子设计竞赛系统设计.北京：北京航空航天大学出版社，2019.
[5] Tavares, Jose.Mendes.Teleswitch Board for Home.University of Minho, Portugal.
指导教师意见
指导教师签字：
多路电器遥控器 篇3
1 系统结构
该智能遥控节电器的系统框图如图1所示。该节电器电流采样采用电流互感器,故对与之串联的用电器无影响。因不同用电器工作电流不同,所产生的互感输入电流也不同,故本设计采用输出电压限定调节电路来对互感产生的输出电压进行调节,从而适合具有各种不同工作电流的用电器;比较电路用来判断用电器是处于工作状态还是处于待机状态,并将判断结果传送给单片机;单片机根据传送过来的结果控制继电器,实现用电器电源的闭合与断开;遥控接收头用以接收遥控信号;显示电路用来查看待机时限和调节命令,提供人机交互界面;遥控器用于设定各路用电器上的待机时间并控制电源的断开与闭合;蜂鸣器用于告知遥控解码成功。
2主要单元电路工作原理
2.1电流取样、电压限定输出电路
本单元电器共设计了三路电路,这里仅给出其中两路来说明工作原理,其他路的工作原理与此相同。电流取样、电压限定输出电路如图2所示。用电器电流通过电流互感器TA初级后,其次级感应出的电流经D1、C1、C2整流滤波成直流加在R1上,然后调节R1的大小使A点电压处在1~2 V之间,此时红、绿灯都不亮,说明节电器已能正常工作;若A点电压低于1 V,则绿灯亮,若A点电压高于2 V,则红灯亮,此时调节R1使红绿灯都不亮时,节电器即可正常工作。本节电器适合控制工作电流在0.3~3 A的用电器。取电流互感原副线圈比为N1:N2=1:500,则原线圈电流I1∈(0.3 A,3 A)时,副线圈电流I2∈(0.6 m A,6 m A)。经计算,在电流取样、电压输出中总功耗不超过0.012 W,电压限定调节指示电路功耗W1=U2/R+2Vcc×ILM324<0.06 W。在一个节电器上设置多路电流取样电路就能实现多路控制,此多路智能遥控节电器上可设置至少10路。此文中只给出了两路,需要扩展时,按同样参数扩展其他路即可。当扩展更多路数时,电流采样可都接在图中的D点。
节电器适合控制工作电流在0.3~3 A的用
电器。取电流互感原副线圈比为N1:N2=1:500,则原线圈电流I1∈(0.3 A,3 A)时,副线圈电流I2∈(0.6 m A,6 m A)。经计算,在电流取样、电压输出中总功耗不超过0.012 W,电压限定调节指示电路功耗W1=U2/R+2Vcc×ILM324<0.06 W。在一个节电器上设置多路电流取样电路就能实现多路控制,此多路智能遥控节电器上可设置至少10路。此文中只给出了两路,需要扩展时,按同样参数扩展其他路即可。当扩展更多路数时,电流采样可都接在图中的D点。
2.2 电压放大、比较及电压基准电路
电压放大、比较及电压基准电路如图3所示。电压放大比较都采用LM324芯片[1]。将图2中的E、F点输出的1~2 V电压经U3、U4各放大4倍得到4~5 V的电压,并将其分别输入到比较器U5、U6进行比较判断,然后将比较判断结果传送给单片机的P0口,单片机通过判断P0口中各引脚输入的高低电平信号而对各对应路数上的继电器进行控制,从而达到控制对应路数上用电器电源的断开与闭合。这里使用了电压基准芯片TL431[2],用来输出3 V电压作为比较器的基准电压。经计算,放大比较及电压基准电路消耗的功率不超过0.05W。
2.3 指示灯显示及电源通断执行电路
指示灯显示及电源通断执行电路如图4所示。考虑到节省电能,本节电器工作时只让三(多)路中的一路指示灯点亮,当需要查看其他路上的待机时限时长时,只需按遥控器就可轮流查看各路上对应的待机时限时长。当某一路上设定的时限时长分别为5min、10min、15min时,对应点亮的绿灯为1个、2个、3个。当需要调节各路中用电器待机时限时长时,按下遥控器上的K10键,此时指示灯显示电路中的红灯亮,说明此时可对相应路上的用电器待机时限时长进行调节。指示灯电路通过单片机串行口为SN74LS164N传送串行数据使各路中的时限指示灯点亮[3]。电源通断执行电路是指单片机与继电器的配合工作电路。这里的继电器选用低功耗的松下PA-继电器,其控制电压为5~18 V、切换功率为3 A/220V AC、线圈功耗为120m W、机械寿命为10 000 000次、电气寿命为100 000次[4]。经计算,在用电器工作时,此部分每路消耗的功率不超过0.15 W,在用电器待机时消耗的功率不超过0.005W。
2.4 开关电源电路
开关电源电路如图5所示。以MAX5033芯片为核心构成的开关电源电路输出参数为+5 V/0.5 A,其转化效率高达94%,且其输入电压范围广、输出电压稳定,并给整个节电器提供电能[5]。
2.5 遥控发射电路
遥控发射电路如图6所示。DT9122芯片是通用红外遥控发射集成电路,采用CMOS工艺制造,最多可外接64个按键,价格低廉,简单易用。
3 程序流程图
主程序流程图如图7所示。图7中的“遥控调时定时时间到?”指在遥控器按下K10键后开始定时,在定时时间内可对各路的待机时限时长进行调整。当实际时间超过定时时长后,调整无效。程序中的子程序还有:定时器T0定时中断服务子程序、遥控信号译码子程序、延时子程序、蜂鸣器响一声子程序。其中遥控信号译码子程序中有这样几个主要过程:键值识别、K10键按下后的时间保存、各路上对应的待机时限时长调整、显示指示灯的循环查看。
4 节能方案分析
此节电器系统的主要功耗集中在电源通断执行电路中的继电器上。当用电器工作时继电器闭合,而每个继电器在闭合时消耗功率约0.12 W,按此计算。此节电器可设计10路,当10路上的用电器同时工作时,10个继电器的总功耗约为0.12×10=1.2 W。系统其他部分的工作电流都为微安级,功耗非常小。经计算,当此节电器设计成10路时,总能耗不超过2 W。对于普通家庭来说,家用电器每天的待机时间为18~22 h,工作时间为2~6 h。经分析,家用电器的平均待机能耗约为8 W。若使用此节电器,按10路来计算,则10路用电器和节电器系统的总能耗按用电器每天工作4 h计算,约为(0.12×10+0.8)×4=8 W/h,其中0.8 W是继电器以外其他部分的功耗。若不使用此节电器,还是按10路来计算,则用电器和节电器系统的总能耗按用电器每天工作4 h和待机20 h来计算约为(0.12×10+0.8)×4+8×10×20=1 608 W。则此节电器能将电能节省1 608/8=201(倍)。
5 扩展说明
此节电器根据单片机的接口至少可扩展成10路,P1口的其他引脚和P3口的部分引脚用于各路电流取样信号判断结果的输入扩展;P0口的其他引脚和P2口的部分引脚用于用电器对应各路执行电路的扩展;P2口的其他引脚用于指示显示电路路数的扩展。
6 系统特点
(1)具有三级省电模式。第一级:设其中一路设定的待机时限为t,当这一路上的用电器待机时间超过t后,此路上的用电器电源将被继电器完全断开,此时完全消除待机。第二级:当节电器上所有路上的用电器都不工作时,单片机将进入休闲模式,此时整个节电器系统几乎不消耗电能。由于休闲模式能通过中断来唤醒,当遥控接收头接收到遥控信号时,单片机将跳出休闲模式继续发挥检测控制作用。第三级:为了使本系统耗能尽可能小,在指示待机时限和调时的显示电路中,每次只让其中一路的待机时限指示灯亮。当需要查看其他路上设定的待机时长时,只需用遥控器让各路上指示灯左右循环移动显示即可。这样就能使最少的LED灯点亮,从而降低了本系统的能耗。
(2)适用范围广。此节电器对工作电流在0.3~3 A之间的所有具有待机和不具有待机功能的用电器都能正常发挥控制和节电作用。具体方法是:如在第一路上插上用电器,让用电器正常工作时,调节R1的大小使LED1与LED2都不亮即可。由于此节电器本身能对用电器的电源进行断开与闭合,所以一旦插上用电器并调节好R1后,用电器电源的开与合就能通过遥控器来控制,以后就没有必要再将用电器插头拔下来,这样节电器上的每一路就能对它上面的用电器长期正常地发挥控制、调节和保护作用。
(3)具有一定的智能性。此节电器的遥控器除了为每一路设计了一个电源开机键外,还为每一路设计了一个即时关闭电源键。当需要立刻断开用电器电源时,按用电器路数上的对应即时关闭遥控键即可;当用电器完全断开电源后又想重新让用电器合上电源开始工作,此时按下用电器路数上的遥控电源开机键即可。此外还可根据具体用电器的需要,通过遥控器对每路用电器的待机限定时间进行调整。
参考文献
[1]LM324data sheet.http://www.ic37.com/htm_pdf/137775_868277-pdf.htm
[2]TL431data sheet.http://www.ic37.com/htm_pdf/137775_868277-pdf.htm.
[3]张毅刚.MCS-51单片机原理及应用.哈尔滨:哈尔滨工业大学出版社,2004.
[4]PA-继电器.http://www.njwzdz.com/exhibit/ex-hview.asp?pid=81#