桂林電子科技大學(xué)信息科技學(xué)院 韓桂明

隨著經(jīng)濟發(fā)展和生活條件的不斷改善，家用電器種類和數(shù)量不斷增加，而能耗也隨之大幅提高，特別是近年來能源價格大幅度提升；而家用電器大多數(shù)都是處于待機或待命狀態(tài)，無形中既消耗了電能，縮短用電器壽命，又增加了維護費用。為了有效改善這種狀況，經(jīng)過理論分析和反復(fù)實踐并多次電路改進，研制出了一種用單片機作為控制核心的智能型遙控節(jié)電裝置，經(jīng)過實際應(yīng)用，其運行穩(wěn)定、節(jié)電效果顯著。

1.節(jié)電器硬件結(jié)構(gòu)

系統(tǒng)構(gòu)架總框圖：

我們將系統(tǒng)劃分為五大系統(tǒng)：單片機控制系統(tǒng)、電流采樣，遙控系統(tǒng)、顯示模塊，驅(qū)動系統(tǒng)。其總框圖如圖1所示。

1.1 單片機

AT89S52是一種低功耗、高性能CMOS 8位微控制器，具有8K在系統(tǒng)可編程Flash存儲器。與工業(yè)80C51產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。片上Flash允許程序存儲器在系統(tǒng)可編程，亦適于常規(guī)編程器。在單芯片上，擁有靈巧的8位CPU和在系統(tǒng)可編程Flash，使得AT89S52為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。AT89S52具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能：8k字節(jié)Flash，256字節(jié)RAM，32位I/O口線，看門狗定時器，2個數(shù)據(jù)指針，三個16位定時器/計數(shù)器，一個6向量2級中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口，片內(nèi)晶振及時鐘電路[1]。

1.2 驅(qū)動電路

圖1 總體設(shè)計框圖

它是采用控制三極管的導(dǎo)通狀態(tài)來控制繼電器的吸合。是一種用較小的電流控制較大的電流的一種開關(guān)，同時繼電器用來切斷和連接用電器電源，而LED的亮滅用來指示繼電器的閉合和斷開。當(dāng)給高電平時三極管導(dǎo)通，繼電器處于閉合狀態(tài)，LED指示燈亮起；反之，繼電器斷開，LED指示燈滅（如圖2所示）。

1.3 電壓電流采樣電路

用電器的電流通過電流互感器初級后，次級將感應(yīng)出電流通過整流濾波在R1上得到一個電壓，通過調(diào)節(jié)R1大小得到1-2V電壓，此時紅，綠燈都亮起來，說明節(jié)電器正常工作。再經(jīng)過電壓放大得到4-5V的電壓，電壓通過比較器進行比較判斷，將結(jié)果送到單片機IO口，單片機判斷輸入的高低電平從而知道用電器是否進入待機狀態(tài)（如圖3所示）。

1.4 顯示模塊

圖2 繼電器驅(qū)動電路設(shè)計

圖3 電流采樣電路設(shè)計

圖4 紅外遙控器電路設(shè)計

圖5 程序流程圖

顯示部分采用LCD1602液晶，能夠同時顯示16x02即32個字符，主要負責(zé)顯示各路的用電器狀態(tài)以及倒計時斷開的時間，而且通過遙控可以隨時開啟和關(guān)閉液晶顯示屏，使本系統(tǒng)更加節(jié)約功耗。

1.5 紅外遙控

紅外發(fā)射模塊核心主要為SC6122[2]是一塊用于紅外遙控系統(tǒng)中的專用發(fā)射集成電路，采用CMOS工藝制造，它可外接64個按鍵，其中有三組雙重按鍵。工作頻率為455KHz，其中只接了6個按鍵（如圖4所示）。

2.程序流程圖

圖5所示為主程序的流程圖。圖5中“時間未到有用電器重新工作？”表示用戶設(shè)計的時間還沒到的時候，用戶又自己開啟了用電器。此時，CPU又要重新實時檢測設(shè)備是否待機。如果用戶沒有重新開啟用電器的話產(chǎn)品將繼續(xù)倒計時，一旦時間到了就會斷開該路用電器。在倒計時的過程中包含了延時子程序，外部中斷程序，遙控按鍵的實時檢測程序，以及對液晶顯示器的動態(tài)顯示程序等。其中遙控按鍵的實時檢測程序是通過外部中斷來響應(yīng)的。當(dāng)遙控器按下之后將通過紅外傳輸信息到接受端，接受端一但檢測到有數(shù)據(jù)傳輸過來便會觸發(fā)外部中斷，然后在外部中斷進行解碼處理。這其中還包含了對接受到的數(shù)據(jù)保存操作以及時間的精準(zhǔn)控制等操作。

3.節(jié)能分析

經(jīng)過實踐和理論分析，整個節(jié)能系統(tǒng)經(jīng)過測量每天24小時工作消耗在4.6Wh左右，而據(jù)調(diào)查我國城市家庭的平均待機能耗已經(jīng)占到了家庭總能耗的10%左右。一般家庭擁有的電視機、空調(diào)、音響、電腦、飲水機、電熱水機等，待機能耗加在一起，相當(dāng)于開著的一盞30瓦的長明燈。全國僅電視機每年因待機耗電25億千瓦小時。假設(shè)按照每戶每月用電量為200KWh計算，浪費的能耗為20KWh。如果使用節(jié)能器，每個月能節(jié)約電能為20KWh-4.6Wh*30=19862Wh，一年下來能省下一百多元人民幣。

[1]AT89S52中文資料http://www.ic37.com/icasp/pdf_open.asp?id=1968754_749056.

[2]SC6122紅外遙控器IC資料.http://wenku.baidu.com/view/d62544d333d4b14e852468ab.html.

[3]LM324 data sheet http://wenku.baidu.com/view/8aa2bcd3240c844769eaeecd.html.

[4]蔣佳佳,趙華,張瑜.基于80C51單片機的多路智能遙控節(jié)電器[期刊論文].電子技術(shù)應(yīng)用2009(1),http://d.g.wanfangdata.com.cn/Periodical_dzjsyy200901018.aspx.