本文設(shè)計研發(fā)了一款基于51 單片機控制的節(jié)能環(huán)保的智能排插,，舊一代的家電通過使用這個排插可以蛻變?yōu)橹悄芑译姡邆溥b控,、定時開關(guān),、無待機功耗等功能，節(jié)約了家電更新?lián)Q代的成本,。該排插現(xiàn)場運行效果良好,，符合一般用戶需求，具有一定的推廣應(yīng)用價值,。

　　2 智能排插基本工作原理

　　為方便用戶使用,，本設(shè)計將系統(tǒng)分成兩部分：排插控制系統(tǒng)和排插遙控器系統(tǒng)(如圖1、圖2 所示),，它們分別由一片AT89S52 單片機控制,。在排插控制系統(tǒng)中，單片機通過無線接收模塊接收遙控器的遙控命令,、解碼并進(jìn)行相關(guān)操作;單片機通過控制與排插插孔相連的繼電器來控制插孔的通斷電,。

　　當(dāng)然，插孔的通斷電也可以通過手動開關(guān)按鈕來操控,。LED指示燈用于指示排插當(dāng)前的工作狀況,。在排插遙控系統(tǒng)中，無線發(fā)射模塊發(fā)送遙控指令,，對排插進(jìn)行定時開關(guān)或立即開關(guān)等遠(yuǎn)程操作,。本系統(tǒng)采用成都市飛宇達(dá)實業(yè)有限公司生產(chǎn)的液晶顯示模塊FYD12864-0402B，內(nèi)置ST7920 液晶控制器,。該LCD用來顯示遙控器人機交互界面,。

　　
圖1 排插控制系統(tǒng)

　　
圖2 排插遙控系統(tǒng)

　　3 智能排插硬件設(shè)計

　　3.1 無線通訊模塊與51 單片機接口及通訊技術(shù)

　　3.1.1 無線收發(fā)模塊與51 單片機硬件接口

　　在排插系統(tǒng)中，為了降低生產(chǎn)成本,，我們選用Atmel 公司的單片機AT89S52 為控制單元,，采用PT2272 與PT2262 配對編、解碼芯片構(gòu)成無線通訊模塊,。無線發(fā)射模塊和無線接收模塊電路圖如圖3,、圖4 所示。

　　
圖3 無線發(fā)射模塊電路圖

　　
圖4 無線接收模塊電路圖

　　圖4 中,，解碼芯片PT2272 的17 腳(VT)為接收有效狀態(tài)指示,，它與排插控制系統(tǒng)上的單片機I/O口P3.2(INT0)相連;10~13 腳(D0～D3)為解碼后的四個數(shù)據(jù)腳，它們分別與單片機I/O口P2.0～P2.3相連;1~8 腳為三態(tài)(VSS,、VDD,、空)編碼腳;LM358的1 腳(RXD)輸出的是解調(diào)后的方波信號。

　　從邏輯分析儀采樣結(jié)果分析得知，當(dāng)PT2272 接收到有效編碼數(shù)據(jù)時,，VT 端會輸出高電平,。利用此特性，可以將單片機外部中斷觸發(fā)方式設(shè)置為下降沿觸發(fā),，以無線接收模塊接收到有效數(shù)據(jù)時VT 端的輸出來驅(qū)動單片機外部中斷,。在外部中斷處理程序中，接收遙控器發(fā)送過來的4 位數(shù)據(jù),，連續(xù)接收四次4 位數(shù)據(jù)為一次完整傳輸過程,。

　　3.1.2 無線收發(fā)模塊工作原理

　　無線發(fā)送模塊由編碼芯片PT2262 發(fā)出的編碼信號：地址碼、數(shù)據(jù)碼,、同步碼組成一個完整的碼字，解碼芯片PT2272 接收到信號后,，其地址碼經(jīng)過兩次比較核對后,，VT 腳才輸出高電平，與此同時相應(yīng)的數(shù)據(jù)腳也輸出高電平,。如果發(fā)送端一直按住按鍵,，編碼芯片會連續(xù)發(fā)射。當(dāng)發(fā)射模塊沒有按鍵按下時,，PT2262不接通電源,，其17腳為低電平，則315MHz 的高頻發(fā)射電路不工作;當(dāng)有按鍵按下時,，PT2262 得電工作,，其17 腳輸出經(jīng)調(diào)制過的串行數(shù)據(jù)信號。在17 腳輸出高電平期間,，315MHz 的高頻發(fā)射電路起振并發(fā)射等幅高頻信號,，在17 腳輸出低平期間，315MHz 的高頻發(fā)射電路停止振蕩,。故高頻發(fā)射電路完全受控于PT2262 的17 腳輸出的數(shù)字信號,，因此，對高頻電路的幅度監(jiān)控(ASK 調(diào)制)相當(dāng)于調(diào)制度為100%的調(diào)幅,。

　　3.1.3 無線收發(fā)模塊間通訊協(xié)議

　　排插控制系統(tǒng)與遙控器之間通過由PT2272 和PT2262 配對芯片構(gòu)成的無線模塊來收發(fā)數(shù)據(jù),。由于芯片性能限制關(guān)系，沒有內(nèi)置通訊時序以及協(xié)議,，并且每次只能發(fā)送4 位二進(jìn)制數(shù)據(jù),。因此我們自擬定通訊協(xié)議來進(jìn)行復(fù)雜數(shù)據(jù)的通訊。我們擬定每發(fā)送四次4 位數(shù)據(jù)為一次完整通訊過程,，具體操作如圖5 所示,，這里假設(shè)控制兩個排插插孔的情況。

　　
圖5 無線收發(fā)模塊間的通訊協(xié)議

　　圖6 是排插遙控器的電路圖,，由四個按鍵和一個FYD12864 液晶顯示模塊組成人機交互界面,。四個按鍵的作用分別是：向上,，向下，確認(rèn)和取消,。由于單片機對于無線模塊干擾比較大,，所以這里采用PC817進(jìn)行光耦隔離。

　　
圖6 排插遙控器電路圖

　　圖7 是排插控制器的電路圖,，由無線接收模塊接收遙控器發(fā)送的數(shù)據(jù),，控制繼電器通斷電，繼而控制排插的通斷電,。四個LED 色塊指示排插的工作狀況,，兩個按鍵可手動控制繼電器。

　　
圖7 排插控制器電路圖

　　3.3 數(shù)據(jù)糾錯功能

　　由于環(huán)境中存在著干擾源,，無線收發(fā)模塊的通信必定會出現(xiàn)丟幀或誤碼的情況,，故排插控制系統(tǒng)須具備一定的糾錯功能。我們采取如下方式進(jìn)行糾錯處理：當(dāng)排插控制系統(tǒng)接收到非完整數(shù)據(jù)時(完整數(shù)據(jù)為四次4 位數(shù)據(jù)),，等待0.3s(數(shù)據(jù)保持時間)后,，若仍未接收到有效數(shù)據(jù)，意味著通訊過程中出現(xiàn)數(shù)據(jù)幀丟失,，此時將前面接收到的非完整數(shù)據(jù)幀從內(nèi)存單元中刪除,，拋棄原數(shù)據(jù)等待下一次有效數(shù)據(jù)的傳輸。

　　即接收程序只對有效匹配數(shù)據(jù)進(jìn)行處理,，非有效數(shù)據(jù)直接拋棄,，這樣做能有效地避免在通訊出現(xiàn)誤碼時，排插控制系統(tǒng)出現(xiàn)程序跑飛的情況,。

　　4 智能排插軟件設(shè)計

　　排插系統(tǒng)軟件采用51 單片機C語言模塊化編程,，主要由主程序、遙控器操作程序,、排插操作控制系統(tǒng)程序,、液晶顯示程序等組成。在此給出遙控器操作程序流程圖和排插操作控制系統(tǒng)流程圖(見圖8,、圖9),。

　　其他模塊的流程圖因為篇幅的原因，在此就不再贅述,。

　　
圖8 遙控器操作程序流程圖

　　
圖9 排插操作控制系統(tǒng)流程圖

　　5 結(jié)束語

　　本系統(tǒng)利用51 單片機控制的排插,，具有一定的創(chuàng)新性。遙控徹底關(guān)機,，無待機耗電問題,，環(huán)保省電。