多路遥控节能器设计

桂林电子科技大学信息科技学院 韩桂明

随着经济发展和生活条件的不断改善，家用电器种类和数量不断增加，而能耗也随之大幅提高，特别是近年来能源价格大幅度提升；而家用电器大多数都是处于待机或待命状态，无形中既消耗了电能，缩短用电器寿命，又增加了维护费用。为了有效改善这种状况，经过理论分析和反复实践并多次电路改进，研制出了一种用单片机作为控制核心的智能型遥控节电装置，经过实际应用，其运行稳定、节电效果显著。

1.节电器硬件结构

系统构架总框图：

我们将系统划分为五大系统：单片机控制系统、电流采样，遥控系统、显示模块，驱动系统。其总框图如图1所示。

1.1 单片机

AT89S52是一种低功耗、高性能CMOS 8位微控制器，具有8K在系统可编程Flash存储器。与工业80C51产品指令和引脚完全兼容。片上Flash允许程序存储器在系统可编程，亦适于常规编程器。在单芯片上，拥有灵巧的8位CPU和在系统可编程Flash，使得AT89S52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。AT89S52具有以下标准功能：8k字节Flash，256字节RAM，32位I/O口线，看门狗定时器，2个数据指针，三个16位定时器/计数器，一个6向量2级中断结构，全双工串行口，片内晶振及时钟电路[1]。

1.2 驱动电路

图1 总体设计框图

它是采用控制三极管的导通状态来控制继电器的吸合。是一种用较小的电流控制较大的电流的一种开关，同时继电器用来切断和连接用电器电源，而LED的亮灭用来指示继电器的闭合和断开。当给高电平时三极管导通，继电器处于闭合状态，LED指示灯亮起；反之，继电器断开，LED指示灯灭（如图2所示）。

1.3 电压电流采样电路

用电器的电流通过电流互感器初级后，次级将感应出电流通过整流滤波在R1上得到一个电压，通过调节R1大小得到1-2V电压，此时红，绿灯都亮起来，说明节电器正常工作。再经过电压放大得到4-5V的电压，电压通过比较器进行比较判断，将结果送到单片机IO口，单片机判断输入的高低电平从而知道用电器是否进入待机状态（如图3所示）。

1.4 显示模块

图2 继电器驱动电路设计

图3 电流采样电路设计

图4 红外遥控器电路设计

图5 程序流程图

显示部分采用LCD1602液晶，能够同时显示16x02即32个字符，主要负责显示各路的用电器状态以及倒计时断开的时间，而且通过遥控可以随时开启和关闭液晶显示屏，使本系统更加节约功耗。

1.5 红外遥控

红外发射模块核心主要为SC6122[2]是一块用于红外遥控系统中的专用发射集成电路，采用CMOS工艺制造，它可外接64个按键，其中有三组双重按键。工作频率为455KHz，其中只接了6个按键（如图4所示）。

2.程序流程图

图5所示为主程序的流程图。图5中“时间未到有用电器重新工作？”表示用户设计的时间还没到的时候，用户又自己开启了用电器。此时，CPU又要重新实时检测设备是否待机。如果用户没有重新开启用电器的话产品将继续倒计时，一旦时间到了就会断开该路用电器。在倒计时的过程中包含了延时子程序，外部中断程序，遥控按键的实时检测程序，以及对液晶显示器的动态显示程序等。其中遥控按键的实时检测程序是通过外部中断来响应的。当遥控器按下之后将通过红外传输信息到接受端，接受端一但检测到有数据传输过来便会触发外部中断，然后在外部中断进行解码处理。这其中还包含了对接受到的数据保存操作以及时间的精准控制等操作。

3.节能分析

经过实践和理论分析，整个节能系统经过测量每天24小时工作消耗在4.6Wh左右，而据调查我国城市家庭的平均待机能耗已经占到了家庭总能耗的10%左右。一般家庭拥有的电视机、空调、音响、电脑、饮水机、电热水机等，待机能耗加在一起，相当于开着的一盏30瓦的长明灯。全国仅电视机每年因待机耗电25亿千瓦小时。假设按照每户每月用电量为200KWh计算，浪费的能耗为20KWh。如果使用节能器，每个月能节约电能为20KWh-4.6Wh*30=19862Wh，一年下来能省下一百多元人民币。

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

[2]SC6122红外遥控器IC资料.http://wenku.baidu.com/view/d62544d333d4b14e852468ab.html.

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

[4]蒋佳佳,赵华,张瑜.基于80C51单片机的多路智能遥控节电器[期刊论文].电子技术应用2009(1),http://d.g.wanfangdata.com.cn/Periodical_dzjsyy200901018.aspx.