智能家居照明控制无线开关系统设计与实现

中心议题：

• 用于智能家居照明控制的无线开关系统设计方案

解决方案

• 无线开关系统发射电路设计
• 无线开关系统接收电路设计

本文设计了一种用于智能家居照明控制的可编程四路无线开关系统。该系统利用芯片组PT2262/2272 实现编码-发射和接收-解码，采用AT89S52 单片机对接收信号进行控制。此方案电路设计灵活， 能充分利用系统软硬件资源， 系统扩展性好， 提供了一种廉价的智能家居照明控制解决方案。

1 无线开关系统设计方案

随着电子技术的不断发展， 无线技术在智能化中扮演着越来越重要的角色。本设计是一种能实现远距离照明控制的无线遥控开关系统， 由发射系统和接收系统两部分组成。系统使用无线收发模块构成射频发射和接收电路， 发射部分主要由按键编址电路、编码电路和发射模块组成； 接收部分主要由接收模块、单片机控制电路和负载电路组成。

发射系统采用1 节12 V 干电池供电， 接收系统采用3 节1.5 V 干电池供电， 单片机采用5 V 直流电源供电，电源系统节能、简便。

2 无线开关系统实现

2.1 元件选取及系统框图
考虑到系统的兼容性、实用性、低成本和节能性， 选用AT89S52 单片机， 用PT2262/2272 无线收发模块实现315 MHz 的无线通信。AT89S52 单片机是ATMEL 公司生产的一种非易失性存储技术制造的低功耗、高密度CMOS 8 位单片机， 片内含8 KB ISP （In -system programmable）的可反复擦写1 000 次的Flash 只读程序存储器， 兼容标准MCS-51 指令系统及80C51 引脚结构， 可为许多嵌入式控制应用系统提供高性价比的解决方案。

PT2262/PT2272 是台湾普城公司生产的一种CMOS 工艺制造的低功耗、低价位通用编解码电路；PT2262/PT2272最多可有12 bit（A0-A11） 三态地址端管脚（ 悬空， 接高电平， 接低电平），12 bit（A0-A11） 三态地址端管脚任意组合可提供531 441 地址码，PT2262 最多可有6 bit （D0-D5）数据端管脚，设定的地址码和数据码从17 脚串行输出。

电路的系统框图如图1 所示。

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2.2 系统电路图
系统电路由无线发射系统和无线接收系统两部分组成。

（1） 无线发射系统电路（ 如图2）：主要采用PT2262 芯片来完成，电路PT2262 对按键信号进行编码，可以控制4个通道。图2 中，PT2262 的1~8 脚是编码地址端， 每个地址端可以设定“ 高电平”（ 该脚接12 V）、“ 低电平”（ 该脚接地） 、“ 悬空” 三种状态。10~13 脚是编码的数据输入端D3~D0（ 使用4 位数据）， 在每个数据端连接了一个按键， 用以控制不同的设备。当按下按键后，按键将12 V 的电压加到对应的数据端， 同时数据端信息通过晶振将信号并发射出去。PT2262 将会根据地址码的设定和输入的数据进行编码， 从17 脚输出编码脉冲。无线通信受编码脉冲控制， 当17 脚脉冲为“l” 时，V1 组成的振荡器工作， 产生315 MHz 的高频信号并发射出去； 当17 脚输出脉冲为“0” 时，Vl 组成的振荡器停止工作。

（2） 无线接收系统电路： 接收系统电路主要由接收模块（ 包括射频模块、芯片PT2272 及外围电路） 、继电器电路和负载电路组成， 如图3 所示。PT2272 的1~8 脚是解码地址端， 每个地址端可以设定“ 高电平” （ 该脚接5 V） 、“ 低电平” （ 该脚接地） 、“ 悬空” 三种状态， 该解码地址的设定与PT2272 的地址编码相对应。当射频模块接收到由发射电路发出的信号后，PT2272 进行地址码比较核对（ 解码）， 若地址码核对正确， 则发射模块TE 脚（ 编码启动端用于多数据的编码发射， 低电平有效） 发出的信号经接射频模块由Din 脚（14 引脚） 进入PT2272 ， 同时数据经PT2272 的数据输出脚D0~D3 （10~13 脚） 进入单片机； 反之PT2272 的数据输出脚则无任何动作。当信号进入单片机后， 单片机对其进行分析并作出相应的控制。如果接收到的第一路信号为高电平， 单片机控制的数码显示管会显示“11” （ 第一个“1” 表示第一路信号，第二个“1” 表示该信号为高电平） ， 同时单片机向继电器电路发出高电平， 继电器吸合， 负载电路工作； 当第二次接收到高电平， 通过单片机将对应的端口电平置零；当第三次接收到高电平时再次置1， 如此循环； 当数码管的显示为“1 1” 时（ 第一个1 表示第一路信号， 第二1 表示该信号为低电平） ， 此时单片机向继电器电路发出低电平， 继电器断开， 负载停止工作。利用继电器和数码管可以实现灵活控制并清晰地显示。

3 程序的写入与调试

利用keil C51 编写控制程序写入单片机AT89S52内， 利用串口调试助手， 对单片机输出信号进行不同的电平（ “1” 或“0” ） 赋值， 其测试结果能达到100%， 最大的控制距离可达50 m， 响应时间不大于1 s.

4 总结

本设计利用单片机AT89S52 和芯片组PT2262/2272实现了用于照明控制的可编程4 路无线开关系统， 避免了使用专用解码芯片的有关限制， 能充分利用系统软硬件资源， 系统的扩展性和灵活性好， 且成本低、功耗小，是智能家居照明控制的一种科学解决方案。