基于单片机的控制开关智能加装系统

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摘要：摘 要：改革开放以来，我国科技水平迅速发展，智能技术被广泛应用在各个领域中。本文以实践创新项目智能懒人开关设计为对象，设计一款控制开关的智能加装系统。其主要功能是不改变原控制开关的结构，设计一款智能加装系统，实现远程控制，其特点是稳定性好、

　　摘 要：改革开放以来，我国科技水平迅速发展，智能技术被广泛应用在各个领域中。本文以实践创新项目智能懒人开关设计为对象，设计一款控制开关的智能加装系统。其主要功能是不改变原控制开关的结构，设计一款智能加装系统，实现远程控制，其特点是稳定性好、价格低廉、使用方便灵活。

　　关键词：单片机;控制开关;智能加装系统

　　引言

　　随着电子技术的发展，对电子设备的需求不断增长，为了适应电子设备的需求，开关电源的性能越高，设备的可靠性和适应性就必须越高。迄今为止，在开关电源的发明中，PID控制的开关电源占据了很大的一部分。这是因为由PID控制的开关电源结构简单可靠，易于实现，可控性好，算法原理简单明了，参数的物理含义清晰准确。

　　可调开关电源通过调节电阻以改变稳压器芯片的输出电压值，并且具有许多缺陷，例如精度低和使用不便。可编程开关电源将弥补这些缺点，并将应用于数字电位器，直到由计算机控制为止。它具有重要的发展意义，广阔的发展前景，适用于现代技术。

　　1单片机控制概述

　　第一种模拟数字混合的基本形式，单片机在这一方式中起着智能检测与控制的作用，开关电源的控制主要还是以电源控制为主，以MCU输出电压为参考来调控电源。该方法仅用单片机代替原始参考，而单片机不作为电源反馈。第二种是基于单片机而实现AD拓展的方式。在这一过程中与设定的电流电压进行对比调节，从而控制在预定的范围，使得输出电压保证在稳定的范围。在此过程中，使用单芯片技术调节输出电压，通过PWM的两种波形控制技术实现的，这使得实现技术过于复杂。

　　本文提出了一种由单片机调节的直流电源新模式。PWM波是由单片机产生的。电源的输出电压由变流器芯片连续检测，在检测过程中，对比实际电压与预设电压情况，对两者之间的差值进行对比，对PWM波占比进行相对应的调整，进而达到对电源的程控，在实现对控制器的程控后，实现电压在稳定电源下的输出，输出电压的控制通过对PWM波占比的改变来实现。

　　2总体方案

　　该智能灯光开关系统主要由单片机、LED显示屏、灯光开关控制模块、遥控器、光敏传感器、热敏传感器、声控传感器等以及一系列控制电路共同组成。

　　在该智能灯光开关系统中，当接通电源后，整个系统自动动作完成初始化(其中包括遥控器操作以及各类传感器开启操作)，并且与此同时语音模块也自動完成启动操作;当启动进程完成之后，操作者只需在此系统所能感应到的范围之内，说出“开灯”下达命令，或者自身进入按有各类传感器的房间时，则LED做出相应的开灯反应。反之，下达“关闭”语音命令后LED灯实现关闭状态(当人第二次经过门口时系统便会自动检测到，并关灯的指令下达给终端从而执行操作)。此外，还可以通过下达“亮一点”或“暗一点”语音命令来实现对控制LED灯的亮暗程度，并且它也可根据室外光线亮度来实现灯的亮暗程度，达到节能的效果。

　　3硬件部分设计

　　这个系统设计主要是由主控芯片51单片机，单片机晶振电路，复位电路，电源电路，声光及热释电按键模拟电路，声光控开关控制电路组成。51单片机负责整个系统的执行控制过程。

　　本设计中使用的单片机是AT89C51，通过2个22P电容和1个11.0592MHz的晶振组成的晶振电路，系统的时钟脉冲就是由晶振电路提供，还有通过1个电阻和1个电解电容和1个按钮组成单片机的复位电路，这三部分就是单片机最小系统组成。在本设计中用3个按键来模拟声光传感器和热释电传感器，使用1个按键来设定模式切换。

　　此设计使用一个继电器来进行对声光开关的控制切换，通过单片机P26口接在三极管PNP的基极上，当P26输出一个低电平的时候，三极管导通，继电器线圈得电吸合，声光指示灯亮。当P26输出一个高电平，三极管截止，继电器线圈不得电不吸合，声光指示灯灭。

　　双电压比较器LM3932脚是检测声音的电压，3脚是通过103电位器调节的固定值，当有声音时2脚的电压会变小，当2脚的电压小于3脚时，1脚就会输出一个低电平，1脚连接单片机时，单片机检测到低电平就会执行相应的控制程序。同样5脚是通过103电位器调节的固定值，6脚连接的是光敏电阻，当光线暗的时候，输出的电压就会变小，当6脚的电压小于5脚时，7脚就会输出一个低电平单片机检测到低电平就会执行相应的控制程序。

　　继电器电磁式继电器一般由铁芯、线圈、衔铁、触点簧片等组成的。只要在线圈两端加上一定的电压，线圈中就会流过一定的电流，从而产生电磁效应，衔铁就会在电磁力吸引的作用下克服返回弹簧的拉力吸向铁芯，从而带动衔铁的动触点与静触点(常开触点)吸合。当线圈断电后，电磁的吸力也随之消失，衔铁就会在弹簧的反作用力返回原来的位置，使动触点与原来的静触点(常闭触点)吸合。这样吸合、释放，从而达到了在电路中的导通、切断的目的。

　　当有声音的时候会输出一个低电平传给单片机，单片机就会进行相应的操作，当光线被遮住的时候会输出一个低电平传给单片机，单片机就会进行相应的操作，当有人靠近的时候会输出一个低电平传给单片机，单片机就会进行相应的操作，只有具备这三个条件亮继电器的指示灯才会点，使其正常工作。

　　4电源软件编程

　　单片机控制的程控过程需要电源软件来实现监控与调整。程序启动时，首先初始化外部接口，如LCD，键盘等，然后初始化MCU定时器。微控制器的I/O端口的PWM信号以30kHz的频率传递，进而实现对MOS管开关电路的驱动。在通过单片机程控软件的调控过程中，电源系统程序进行AD采样，然后将AD采样的结果与额定的电压与电流进行对比，当电源输出的电压或电流高过额定的安全值时，内置软件会关闭PWM信号的输出，则脉冲宽度调制脉冲宽度减小，并且刻度减小到脉冲宽度调制最小分辨率;如果输出电压小于设定电压，则该值增加脉冲宽度调制脉冲宽度并将比例增加到脉冲宽度调制最小分辨率。AD实时收集开关电源的输出电压，并实时调整脉宽调制信号的脉冲宽度，以稳定开关电源的直流电压。在单片机控制的基础上设计，稳压电源具有输出功率的程序控制和中介功能。当移除电源的溢出和过电压时，按开始按钮继续供电。在单片机基础上进行的开关电源程控具有独特的优越性，与传统的程控方案对比来说具有更好的适用性。

　　5系统测试

　　该系统通过与各个房间的灯具相联，起到对灯光的开关控制，达到智能化的目标。通过对系统进行实测，结果满足预期目标并且系统运行稳定，最终达到智能控制灯光，方便、智能、快捷人们的生活。

　　结语

　　综上所述，在本文研究中，基于单片机开关电源，优化设计节能控制系统，系统涉及到单片机监控、节能控制等模块。其中，节能控制模块包含变压器、脉冲宽度调制电路、滤波器。通过滤波器，能够将初始直流电中存在的异常波形消除，之后借助脉冲宽度调制电路，可以转化为方形波，同时输出至变压。利用低能耗直流电，将方形波传输到监控模块。通过单片机监控模块，能够提供低能耗直流电显示功能，以数据信息方式显示，对单片机开关电源进行标准化控制。通过软件装置，能够科学控制节能控制模块的运行里程，同时对单片机开关电源、节能控制代码进行检测。在实际运用阶段，需要得到更好的应用和进一步的提升。

　　参考文献：

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　　[3]杨杰，叶柠，高伟，等.150℃半桥式高温直流开关电源设计[J].电工电能新技术，2018，37(10)：71-76.

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