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基于单片机设计的三路分段开关

发布时间:2020-07-08 发布时间:
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分段开关是一种节能电子产品,在只有两根电源线的情况应用它可对具有多盏灯泡、日光灯、节能灯的灯具进行分组控制,避免照明电路重新布线之苦。常见的分段开关用—位开关控制,通过开关不同的次数产生不同的亮灯状态。这种控制方式有两个缺陷:一是控制过程中灯泡被不断的开关,由于灯泡、日光灯、节能灯的使用寿命跟开关次数有很大的关系,这种方式很容易造成损坏;二是使用比较麻烦,假如灯具中有三组灯,必须开关四次才能打开所有的灯。下面介绍一种用单片机设计三路分段开关,控制面板上使用一只开关和三只按钮,打开开关后只要按动不同的按钮就能控制不同的灯组,三组灯具独立控制,具有使用直观方便的特点。

一、电路工作原理

分段开关由控制面板和接收控制器两部分组成,控制面板装在开关盒上,接收控制器装在灯具上。控制面板和接收控制器用两根电源线连接。’控制信号采用电力载波的方式,通过电源线传输,为了防止50Hz交流电源的干扰,便于分离,使用100kHz高频脉冲信号作为控制信号。为了简化电路,采用对脉冲计数的方式区分不同的控制信号。

1、控制面板电路

控制面板主要产生不同的控制信号以控制不同的灯组。

电路见下图。IC1中的与非门A1、A2及电阻R1~R4、电容C1~C3等组成延时电路。下面以按下S1为例说明其工作原理:当S1没有按下时,A1的输入端为低电平,所以经两次反相后A2也输出低电平;当S1按下时,由于C1上的电压不能突变,A1的输入端为高电平,A2也输出高电平,此后C1经R4充电两端的电压逐渐上升,A1输入端的电位逐渐下降,当电位下降到VDD/2即4.5V以下时,A2的输出由高电平转换为低电平。这样当分别按下按钮S1NS3时,A2输出端分别产生脉冲宽度为15mS、23mS、34mS三种不同的单次正脉冲信号,分别作为多谐振荡器的控制信号。与非门A1、A2、电阻R5、R6、电容C5等组成多谐振荡器,振荡频率约100kHz,当A2输出高电平时多谐振荡器工作,A4输出100kHz的脉冲信号。由于其输出脉冲信号的个数受A2输出的高电平的时间控制,因此按下S1~S3中不同的按钮,A4就能输出不同的脉冲个数,对应的脉冲个数分别约为1500、2300、3400。三极管VTl、高频变压器T1等组成输出电路,把A4输出的脉冲信号经VT1放大后通过C8输送到电源线上。L1是高频扼流电感器,它可以防止100kHz的脉冲信号被其它用电设备短路,也能防止其对外产生干扰信号。

C7、VD2、VD3、C6等组成电容降压式电源电路,其中经稳压二极管VD1稳压的9V电源供IC1使用。

2、接收控制器电路

接收控制器电路见图2。电路由接收电路、单片机电路和电源电路等部分组成。

R1、C1组成单片机的复位电路,接通电源后单片机AT89C2051的复位端1脚获得一个高电平复位脉冲,使得单片机进入程序所设定的初始状态,其引脚P1.0输出高电平,P1~1、P1.2输出低电平,三极管VTl导通,VT2、VT3截止,使得继电器K1吸合,K2、K3处于释放状态,这样当打开控制面板上开关S4后第一组灯点亮,其它两组灯均熄灭。使用时一般将常用的一组灯接在K1的控制触点上。

C4、T1、\/T1等组成输入信号处理电路,C4.起到隔离50Hz交流信号的作用,为了提高抗干扰能力,VT1没有加直流偏置电压,其集电极输出的幅度为5V的脉冲信号通过单片机P3.4脚输入给单片机进行处理。单片机根据输入的脉冲信号的个数决定改变引脚P1.0~P1.2的工作状态,具体的说就是1500个左右的脉冲信号对应P1.0,2300个左右的脉冲信号对应P1.1,3400个左右的脉冲信号对应P1.2。

下面以第二路为例说明电路的工作过程,接通电源后,按一下按钮S2,则单片机的P1.1端由低电平转换为高电平,继电器K2吸合,对应的常开触点k2闭合接通相应的灯组,再按一下S2则单片机的P1.1端由高电平转换为低电平,关闭对应的灯组。其余两路的工作过程以此类推。当控制某一路的工作状态时,其它两路的工作状态不受影响,即每一路均可独立控制。

C5、VD4~VD8、IC2等组成电容降压式电源电路,提供+12V和+5V电源。电路中L1的作用和控制面板电路中的L1相同。



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