基于AT89S52單片機(jī)的家電控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

摘要：介紹了利用AT89S52單片機(jī)開發(fā)多路家電實(shí)時控制系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方案。給出了設(shè)計(jì)所用的輔助硬件設(shè)備和硬件電路，同時，從系統(tǒng)的功能入手，分析了軟件模塊的設(shè)計(jì)思路。對設(shè)計(jì)方法進(jìn)行了詳細(xì)闡釋，并分析了該設(shè)計(jì)的一些不足之處和改進(jìn)的主要方向。
關(guān)鍵詞：AT89S52；即時開關(guān)；狀態(tài)返回；家電定時開關(guān)

O 引言
    家電控制的智能化已成為社會需求的新趨勢。基于微機(jī)控制系統(tǒng)的智能化家電使我們的生活更加便利。而是否能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)程家電的開關(guān)控制。又是否能夠隨時查詢電器的工作狀況，或者能夠事先對家電的定時開關(guān)做出控制。又成為越來越感興趣的研究方向。家電產(chǎn)品現(xiàn)已進(jìn)入成熟期和穩(wěn)定期。市場規(guī)模穩(wěn)步上漲，但競爭日愈劇烈，其核心部件。即控制器性能及質(zhì)量對企業(yè)產(chǎn)品的影響很大。同時，經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，人們對于家庭生活的舒適程度也提出了越來越高的要求，尤其體現(xiàn)在家電的便捷方面。在這個背景下，可以自主控制的家電控制系統(tǒng)，就逐漸顯示出競爭力，這也符合時代發(fā)展的客觀需要。隨著中國經(jīng)濟(jì)的快速穩(wěn)步增長和迅速發(fā)展，家電廠家越來越意識到被喻為家電“芯片”的家電控制器的重要性，因而紛紛與專業(yè)的研發(fā)公司或廠家合作，開發(fā)符合市場需求的、具有行業(yè)領(lǐng)先水平的控制器。
    目前。關(guān)于家電控制器的研究和設(shè)計(jì)方案提出的很多，但仍有許多問題尚待解決，如沒有統(tǒng)一的互操作規(guī)范等。但是，一些領(lǐng)先技術(shù)已經(jīng)開始被應(yīng)用于今天的家電控制領(lǐng)域。如：電話遠(yuǎn)程控制、紅外線遙控、語音識別等等。如將語音識別技術(shù)應(yīng)用到電器產(chǎn)品，來實(shí)現(xiàn)語音提示操作，從而使系統(tǒng)具有更加良好的操作界面等。隨著相關(guān)技術(shù)不斷進(jìn)步，互操作型智能家電必將向著調(diào)度智能化、靈活性和互操作性的方向發(fā)展。從而進(jìn)入尋常百姓家。

1 硬件設(shè)計(jì)
    本設(shè)計(jì)主要基于AT89S52單片機(jī)，并通過C語言來實(shí)現(xiàn)多路家電的即時開關(guān)控制、定時進(jìn)行開關(guān)操作以及工作狀態(tài)返回等三個功能程序，并以此為基礎(chǔ)。結(jié)合帶有HJPC5l-B的單片機(jī)開發(fā)系統(tǒng)來進(jìn)行硬件調(diào)試。完成該基本要求以后，還可考慮加入外接鍵盤或外接存儲器以及ISD語音芯片，并添加錄放音程序，從而實(shí)現(xiàn)家電語音提示的控制。
    本設(shè)計(jì)采用的硬件芯片為AT89S52芯片，同時選用了8盞綠色LED指示燈，8塊LED數(shù)碼顯示管，其中3個分別與單片機(jī)的INTl、T0、Tl相連，以用來接收外部信號的按鍵。另外還使用了一個74LS245模塊和兩個74ALS573模塊。整個硬件的核心是AT89S52芯片。該芯片的P1．0～P1．7口通過74LS245與8盞LED燈相連，這8盞指示燈在即時開關(guān)中起到直接顯示的作用，而在定時開關(guān)中兼有故障檢驗(yàn)功能。P0．0～P0．7口和P2．0～P2．7口分別通過兩個74ALS573模塊與八個LED數(shù)碼顯示管相連。8個數(shù)碼管中，左起第一個用來指示具體某一路電器的開關(guān)狀態(tài)，第二個指示哪一路電器被選中，第三和第四個顯示小時數(shù)，第五和第六個顯示分鐘，第七和第八個顯示秒數(shù)。另外，硬件電路中還特別配備了小燈，可作為按鍵是否按下的標(biāo)志。[!--empirenews.page--]

2 軟件設(shè)計(jì)
2．1 即時開關(guān)與狀態(tài)返回
    即時開關(guān)與狀態(tài)返回都是在初始時按KEYl鍵進(jìn)入操作的，完成此功能，需要調(diào)用鍵盤讀取子程序、燈泡開關(guān)子程序、數(shù)碼管顯示子程序、延時予程序等組合。其中鍵盤讀入子程序是整個軟件的基礎(chǔ)，在鍵盤沒有按鍵按下時，KEYl、KEY2、KEY3始終保持高電平，此時KEY值為0X38。而當(dāng)某一個鍵被按下時，則該鍵位出現(xiàn)低電平。此時的KEY值必然出現(xiàn)變化，這樣，將該值與0X38相與，然后根據(jù)得出的新值，就可以判斷哪一個鍵被按下。
    軟件通常首先運(yùn)行讀取鍵盤程序，當(dāng)數(shù)碼管顯示哪一路被選中后，再次讀取鍵盤，以顯示該路電器的工作狀態(tài)，并根據(jù)外部輸入決定開關(guān)操作。由于需要同時完成兩個功能，所以，在程序中。設(shè)定KEY2和KEY3對電器進(jìn)行操作，而KEY1用來在狀態(tài)返回功能完成以后，指示該功能的結(jié)束，并開始即時開關(guān)功能。具體來說，就是先檢測哪個電器對應(yīng)的按鍵被按下，然后調(diào)用顯示子程序在數(shù)碼管中顯示被選中的電器編號。狀態(tài)返回部分是檢測特定電器對應(yīng)的管腳輸出為低電平還是高電平，若輸出為低電平，則調(diào)用顯示0的數(shù)碼顯示子程序，反之則調(diào)用顯示1的數(shù)碼顯示子程序。即時開關(guān)則可在按下電器對應(yīng)的按鍵以后，將該電器(這里就是小燈泡)連接的Pl的某個端口進(jìn)行取反操作，即工作狀態(tài)反向。
2.2 時間顯示
    在確定KEY2按鍵被按下以后，程序?qū)⒆詣诱{(diào)用數(shù)碼顯示，并循環(huán)調(diào)用周期為1s的中斷程序，如果需要設(shè)定時間，則可通過外部輸入調(diào)用時間設(shè)定子程序來對時間進(jìn)行調(diào)整。通過外部按鍵可改變秒、分鐘、小時所對應(yīng)的變量的值，并將其帶入數(shù)碼顯示程序，在數(shù)碼管中顯示。在數(shù)碼顯示部分，應(yīng)先確定段選和位選位，由于有秒、分鐘、小時三個部分，故需要連續(xù)6個顯示管，所以，在程序中要設(shè)定從第一個開始的6次循環(huán)，每次分別將選中的數(shù)碼管的序號送到位選端，并將秒、分鐘、小時所對應(yīng)的變量的值作為實(shí)參送到段選端，從而使數(shù)碼管依次顯示對應(yīng)的時間信息。
2. 3 定時開關(guān)
    通過定時開關(guān)可在初始時按KEY3鍵進(jìn)入操作。該功能是整個設(shè)計(jì)的核心和難點(diǎn)，綜合運(yùn)用到了之前幾種功能的設(shè)計(jì)思想。這里也有一個定時中斷子程序，但與之前以ls為基準(zhǔn)、一分鐘循環(huán)60次的固定模式不同的是，這是在事先不清楚用戶的定時時間的情況下進(jìn)行的，所以是以1分鐘為基數(shù)，即定時時間間隔必須為1分鐘的整數(shù)倍，但循環(huán)次數(shù)卻是一個全局變量。這個全局變量的值可通過用戶按鍵來實(shí)現(xiàn)。根據(jù)程序設(shè)定，若按下KEYl，則表示將該全局變量的值加60，若按下KEY2，則表示將該全局變量的值加1，即KEYl代表1小時，KEY2代表1分鐘。此后若再按下KEY3，則表示設(shè)定結(jié)束，此時全局變量的值表示進(jìn)行1分鐘的定時的次數(shù)，在定時結(jié)束時，將該電器(這里就是小燈泡)連接的P1的某個端口進(jìn)行取反操作，即可完成開關(guān)。這一功能的子程序流程圖如圖1所示。

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3 系統(tǒng)功能分析
3．1 即時開關(guān)與狀態(tài)返回功能
    按下KEYl鍵，即可進(jìn)入即時開關(guān)與狀態(tài)返回功能。此時數(shù)碼顯示管和LED燈都沒有變化，用戶可以選擇按下KEY2和KEY3中的任意一個，來選擇其中一盞燈泡(模擬一路電器)作為操作對象。現(xiàn)以按下KEY2為例，則左起第二個數(shù)碼管顯示“2”，同時左起第6盞LED小燈亮，表示KEY2確實(shí)被按下(此處可用于故障檢驗(yàn))。
3．2 時間顯示與設(shè)定功能
    時間顯示功能可在初始通電以后按下KEY2鍵開始執(zhí)行。在按下KEY3鍵以后，數(shù)碼管從左起第三個開始，到第八個為止。分別顯示小時、分鐘、秒數(shù)，用戶可以根據(jù)需要設(shè)定時間，按下KEY3，則小時數(shù)加一，按下KEY2，則分鐘數(shù)加一。該鍵還帶有自動進(jìn)位功能。整個數(shù)碼管時間顯示的極限是23時59分59秒。
3．3 定時開關(guān)功能
    定時開關(guān)功能是在初始通電以后按下KEY3鍵開始進(jìn)行的。初始數(shù)碼管從左起第三個開始，到第八個為止，全部顯示為“0”，以等待按鍵輸入設(shè)定時間。此時，按下KEYl，則小時顯示加1，并定時中斷程序中，全局變量值加60；按下KEY2，分鐘顯示加1，定時中斷程序中，全局變量值加l；再次按下KEY3，即進(jìn)入中斷定時子程序，開始定時。定時結(jié)束以后，所指定的那個電器開關(guān)狀態(tài)取反。在定時結(jié)束時，對應(yīng)的LED自動點(diǎn)亮。
3．4 功能拓展與強(qiáng)化
    該系統(tǒng)的現(xiàn)有功能還比較基礎(chǔ)，主要局限在對于電器的開關(guān)操作中。比較現(xiàn)實(shí)的改進(jìn)方案是加入語音提示功能。使用戶在每次按鍵以前都可以有語音提示，如果出現(xiàn)錯誤按鍵，還可以有語音提示糾錯。再有就是擴(kuò)展鍵盤，現(xiàn)在的鍵盤數(shù)量的限制不僅使可操作的電器數(shù)量有限，還制約了控制系統(tǒng)的功能。在加入按鍵以后，除了可控電器數(shù)量會提升，還可以附加諸如分層次調(diào)節(jié)。在條件更好的情況下，也可以增加電話遠(yuǎn)程控制，使某個固定號碼與控制系統(tǒng)相連，這樣，當(dāng)用戶在較遠(yuǎn)處時，就可以通過網(wǎng)絡(luò)與系統(tǒng)連接，并根據(jù)事先在程序中的設(shè)定，通過電話上的不同按鍵實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)中按鍵的效果。從而完成遠(yuǎn)程家電的控制。

4 結(jié)束語
    按照上述軟硬件的分析?？稍诔浞至私?strong>AT89S52單片機(jī)的基礎(chǔ)上，基本實(shí)現(xiàn)帶有即時開關(guān)、狀態(tài)返回、時間顯示與設(shè)定、定時開關(guān)等多種功能的多路家電控制系統(tǒng)。用戶可以根據(jù)自己需要選擇相應(yīng)電器，了解其工作狀態(tài)，自主設(shè)定時間進(jìn)行通斷操作。同時，這個系統(tǒng)還具有良好的拓展性，因此可以加入語音提示、多功能控制、甚至遠(yuǎn)程控制等后續(xù)功能。