基于AT89S52單片機的家電控制系統設計
摘要： 介紹了利用AT89S52單片機開發多路家電實時控制系統的實現方案。給出了設計所用的輔助硬件設備和硬件電路，同時，從系統的功能入手，分析了軟件模塊的設計思路。對設計方法進行了詳細闡釋，并分析了該設計的一些不足之處和改進的主要方向。
Abstract：
Key words :
摘要：介紹了利用AT89S52單片機開發多路家電實時控制系統的實現方案。給出了設計所用的輔助硬件設備和硬件電路，同時，從系統的功能入手，分析了軟件模塊的設計思路。對設計方法進行了詳細闡釋，并分析了該設計的一些不足之處和改進的主要方向。
家電控制的智能化已成為社會需求的新趨勢。基于微機控制系統的智能化家電使我們的生活更加便利。而是否能夠實現遠程家電的開關控制。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做出控制。又成為越來越感興趣的研究方向。家電產品現已進入成熟期和穩定期。市場規模穩步上漲，但競爭日愈劇烈，其核心部件。即控制器性能及質量對企業產品的影響很大。同時，經濟快速發展，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，就逐漸顯示出競爭力，這也符合時代發展的客觀需要。隨著中國經濟的快速穩步增長和迅速發展，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，因而紛紛與專業的研發公司或廠家合作，開發符合市場需求的、具有行業領先水平的控制器。
目前。關于家電控制器的研究和設計方案提出的很多，但仍有許多問題尚待解決，如沒有統一的互操作規范等。但是，一些領先技術已經開始被應用于今天的家電控制領域。如：電話遠程控制、紅外線遙控、語音識別等等。如將語音識別技術應用到電器產品，來實現語音提示操作，從而使系統具有更加良好的操作界面等。隨著相關技術不斷進步，互操作型智能家電必將向著調度智能化、靈活性和互操作性的方向發展。從而進入尋常百姓家。
1 硬件設計
本設計主要基于AT89S52單片機，并通過C語言來實現多路家電的即時開關控制、定時進行開關操作以及工作狀態返回等三個功能程序，并以此為基礎。結合帶有HJPC5l-B的單片機開發系統來進行硬件調試。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，從而實現家電語音提示的控制。
本設計采用的硬件芯片為AT89S52芯片，同時選用了8盞綠色LED指示燈，8塊LED數碼顯示管，其中3個分別與單片機的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中起到直接顯示的作用，而在定時開關中兼有故障檢驗功能。 P0．0～P0．7口和P2．0～P2．7口分別通過兩個74ALS573模塊與八個LED數碼顯示管相連。8個數碼管中，左起第一個用來指示具體某一路電器的開關狀態，第二個指示哪一路電器被選中，第三和第四個顯示小時數，第五和第六個顯示分鐘，第七和第八個顯示秒數。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志。
2 軟件設計
2．1 即時開關與狀態返回
即時開關與狀態返回都是在初始時按KEYl鍵進入操作的，完成此功能，需要調用鍵盤讀取子程序、燈泡開關子程序、數碼管顯示子程序、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，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。而當某一個鍵被按下時，則該鍵位出現低電平。此時的KEY值必然出現變化，這樣，將該值與0X38相與，然后根據得出的新值，就可以判斷哪一個鍵被按下。
軟件通常首先運行讀取鍵盤程序，當數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，并根據外部輸入決定開關操作。由于需要同時完成兩個功能，所以，在程序中。設定KEY2和KEY3對電器進行操作，而KEY1用來在狀態返回功能完成以后，指示該功能的結束，并開始即時開關功能。具體來說，就是先檢測哪個電器對應的按鍵被按下，然后調用顯示子程序在數碼管中顯示被選中的電器編號。狀態返回部分是檢測特定電器對應的管腳輸出為低電平還是高電平，若輸出為低電平，則調用顯示0的數碼顯示子程序，反之則調用顯示1的數碼顯示子程序。即時開關則可在按下電器對應的按鍵以后，將該電器(這里就是小燈泡)連接的Pl的某個端口進行取反操作，即工作狀態反向。
2.2 時間顯示
在確定KEY2按鍵被按下以后，程序將自動調用數碼顯示，并循環調用周期為1s的中斷程序，如果需要設定時間，則可通過外部輸入調用時間設定子程序來對時間進行調整。通過外部按鍵可改變秒、分鐘、小時所對應的變量的值，并將其帶入數碼顯示程序，在數碼管中顯示。在數碼顯示部分，應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6個顯示管，所以，在程序中要設定從第一個開始的6次循環，每次分別將選中的數碼管的序號送到位選端，并將秒、分鐘、小時所對應的變量的值作為實參送到段選端，從而使數碼管依次顯示對應的時間信息。
2. 3 定時開關
通過定時開關可在初始時按KEY3鍵進入操作。該功能是整個設計的核心和難點，綜合運用到了之前幾種功能的設計思想。這里也有一個定時中斷子程序，但與之前以ls為基準、一分鐘循環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行的，所以是以1分鐘為基數，即定時時間間隔必須為1分鐘的整數倍，但循環次數卻是一個全局變量。這個全局變量的值可通過用戶按鍵來實現。根據程序設定，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，則表示設定結束，此時全局變量的值表示進行1 分鐘的定時的次數，在定時結束時，將該電器(這里就是小燈泡)連接的P1的某個端口進行取反操作，即可完成開關。這一功能的子程序流程圖如圖1所示。
3 系統功能分析
3．1 即時開關與狀態返回功能
按下KEYl鍵，即可進入即時開關與狀態返回功能。此時數碼顯示管和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。現以按下KEY2為例，則左起第二個數碼管顯示“2”，同時左起第6盞LED小燈亮，表示KEY2確實被按下(此處可用于故障檢驗)。
3．2 時間顯示與設定功能
時間顯示功能可在初始通電以后按下KEY2鍵開始執行。在按下KEY3鍵以后，數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，用戶可以根據需要設定時間，按下KEY3，則小時數加一，按下KEY2，則分鐘數加一。該鍵還帶有自動進位功能。整個數碼管時間顯示的極限是23時59分59 秒。
3．3 定時開關功能
定時開關功能是在初始通電以后按下KEY3鍵開始進行的。初始數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，即進入中斷定時子程序，開始定時。定時結束以后，所指定的那個電器開關狀態取反。在定時結束時，對應的LED自動點亮。
3．4 功能拓展與強化
該系統的現有功能還比較基礎，主要局限在對于電器的開關操作中。比較現實的改進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，如果出現錯誤按鍵，還可以有語音提示糾錯。再有就是擴展鍵盤，現在的鍵盤數量的限制不僅使可操作的電器數量有限，還制約了控制系統的功能。在加入按鍵以后，除了可控電器數量會提升，還可以附加諸如分層次調節。在條件更好的情況下，也可以增加電話遠程控制，使某個固定號碼與控制系統相連，這樣，當用戶在較遠處時，就可以通過網絡與系統連接，并根據事先在程序中的設定，通過電話上的不同按鍵實現系統中按鍵的效果。從而完成遠程家電的控制。
4 結束語
按照上述軟硬件的分析。可在充分了解AT89S52單片機的基礎上，基本實現帶有即時開關、狀態返回、時間顯示與設定、定時開關等多種功能的多路家電控制系統。用戶可以根據自己需要選擇相應電器，了解其工作狀態，自主設定時間進行通斷操作。同時，這個系統還具有良好的拓展性，因此可以加入語音提示、多功能控制、甚至遠程控制等后續功能。
此內容為AET網站原創，未經授權禁止轉載。