基于单片机设计的三路分段开关

分段开关是一种节能电子产品，在只有两根电源线的情况应用它可对具有多盏灯泡、日光灯、节能灯的灯具进行分组控制，避免照明电路重新布线之苦。常见的分段开关用—位开关控制，通过开关不同的次数产生不同的亮灯状态。这种控制方式有两个缺陷：一是控制过程中灯泡被不断的开关，由于灯泡、日光灯、节能灯的使用寿命跟开关次数有很大的关系，这种方式很容易造成损坏;二是使用比较麻烦，假如灯具中有三组灯，必须开关四次才能打开所有的灯。下面介绍一种用单片机设计的三路分段开关，控制面板上使用一只开关和三只按钮，打开开关后只要按动不同的按钮就能控制不同的灯组，三组灯具独立控制，具有使用直观方便的特点。

　　一、电路工作原理

　　分段开关由控制面板和接收控制器两部分组成，控制面板装在开关盒上，接收控制器装在灯具上。控制面板和接收控制器用两根电源线连接。’控制信号采用电力载波的方式，通过电源线传输，为了防止50Hz交流电源的干扰，便于分离，使用100kHz高频脉冲信号作为控制信号。为了简化电路，采用对脉冲计数的方式区分不同的控制信号。

　　1、控制面板电路

　　控制面板主要产生不同的控制信号以控制不同的灯组。

　　电路见下图。IC1中的与非门A1、A2及电阻R1～R4、电容C1～C3等组成延时电路。下面以按下S1为例说明其工作原理：当S1没有按下时，A1的输入端为低电平，所以经两次反相后A2也输出低电平;当S1按下时，由于C1上的电压不能突变，A1的输入端为高电平，A2也输出高电平，此后C1经R4充电两端的电压逐渐上升，A1输入端的电位逐渐下降，当电位下降到VDD/2即4.5V以下时，A2的输出由高电平转换为低电平。这样当分别按下按钮S1NS3时，A2输出端分别产生脉冲宽度为15mS、23mS、34mS三种不同的单次正脉冲信号，分别作为多谐振荡器的控制信号。与非门A1、A2、电阻R5、R6、电容C5等组成多谐振荡器，振荡频率约100kHz，当A2输出高电平时多谐振荡器工作，A4输出100kHz的脉冲信号。由于其输出脉冲信号的个数受A2输出的高电平的时间控制，因此按下S1～S3中不同的按钮，A4就能输出不同的脉冲个数，对应的脉冲个数分别约为1500、2300、3400。三极管VTl、高频变压器T1等组成输出电路，把A4输出的脉冲信号经VT1放大后通过C8输送到电源线上。L1是高频扼流电感器，它可以防止100kHz的脉冲信号被其它用电设备短路，也能防止其对外产生干扰信号。

　　C7、VD2、VD3、C6等组成电容降压式电源电路，其中经稳压二极管VD1稳压的9V电源供IC1使用。

　　2、接收控制器电路

　　接收控制器电路见图2。电路由接收电路、单片机电路和电源电路等部分组成。

　　R1、C1组成单片机的复位电路，接通电源后单片机AT89C2051的复位端1脚获得一个高电平复位脉冲，使得单片机进入程序所设定的初始状态，其引脚P1.0输出高电平，P1～1、P1.2输出低电平，三极管VTl导通，VT2、VT3截止，使得继电器K1吸合，K2、K3处于释放状态，这样当打开控制面板上开关S4后第一组灯点亮，其它两组灯均熄灭。使用时一般将常用的一组灯接在K1的控制触点上。

　　C4、T1、/T1等组成输入信号处理电路，C4.起到隔离50Hz交流信号的作用，为了提高抗干扰能力，VT1没有加直流偏置电压，其集电极输出的幅度为5V的脉冲信号通过单片机P3.4脚输入给单片机进行处理。单片机根据输入的脉冲信号的个数决定改变引脚P1.0～P1.2的工作状态，具体的说就是1500个左右的脉冲信号对应P1.0，2300个左右的脉冲信号对应P1.1，3400个左右的脉冲信号对应P1.2。

　　下面以第二路为例说明电路的工作过程，接通电源后，按一下按钮S2，则单片机的P1.1端由低电平转换为高电平，继电器K2吸合，对应的常开触点k2闭合接通相应的灯组，再按一下S2则单片机的P1.1端由高电平转换为低电平，关闭对应的灯组。其余两路的工作过程以此类推。当控制某一路的工作状态时，其它两路的工作状态不受影响，即每一路均可独立控制。

　　C5、VD4～VD8、IC2等组成电容降压式电源电路，提供+12V和+5V电源。电路中L1的作用和控制面板电路中的L1相同。