可编程遥控开关设计与制作

朱志伟 武汉铁路职业技术学院 湖北武汉 430205

【文章摘要】

本文描述的可编程遥控开关简单实用，不仅能用于对电气设备的遥控，而且能够对本开关编程以完成复杂的逻辑控制，具有PLC 的基本功能， 较适用于家用电器和工业电气控制设备的控制应用。

【关键词】

可编程；遥控；开关

0 引言

目前，市场上已经大量出现了各种遥控开关，但都不具备编程能力，只是把手动的开关变成无线遥控的操作方式。为了让电气设备的开关控制电路更加灵活通用，让电气设备的操控更加方便，特意设计制作了可编程遥控开关这一产品。本文阐述的可编程遥控开简单实用，不仅能用于对电气设备的遥控，而且能够对开关编程完成复杂的逻辑控制，具有PLC 的基本功能，比较适用于家用电器和电气控制设备的遥控。本文将从产品的技术要求、硬件电路设计制作、软件设计和应用展望四个方面进行阐述。

1 可编程遥控开关的技术要求及功能

可编程遥控开关的应用定位于家用电器和工业电气控制设备。因此，可编程遥控开关的技术要求为：开关输出设计成4 路继电器输出类型；开关带负载能力设计为3A/220V ；采用STC12C5608AD 型单片机编程实现开关的各种工作方式；可灵活定制多种开关工作方式，如点动、自锁、互锁和顺序等多种工作方式，并用拨码开关设定当前工作模式；开关工作电压9V ； 有RS232 串口，支持MODBUS RTU 通信协议，可接入工控网络；开关控制方式为四键遥控器无线控制和串口MODBUS RTU 协议控制。

可编程遥控开关的主要功能：可以用四键遥控器无线遥控开关，并可通过对单片机编程预制开关的多种工作模式，如点动、自锁、互锁和顺序等多种工作方式。点动方式，4 路继电器J1/J2/J3/J4 不能同时工作，只能其中一路点动工作。如按紧遥控器A 键J1 接通，松开A 则断开J1，J1/ J2/J3/J4 不能同时独立工作，该工作模式适用于电动门等应用场合。自锁方式，4 路继电器J1/J2/J3/J4 能独立工作, 不相互干扰，按遥控键吸合相应继电器，如按一次A 键J1 接通, 再按一次A 键J1 断开，B、C、D 同样，四路可独立通断，各个键的操作只会与对应的继电器有效，不影响其它继电器，该工作模式可应用如灯具的控制等。互锁方式，4 路继电器J1/J2/J3/J4 交替吸合，如按A 键，J1 接通并锁定一直接通，再按B 键断开J1，J2 接通并锁定一直接通，C 键、D 键依此类推，四路互锁，只能有一路接通，该工作模式可应用如电风扇档位开关电路等。顺序工作方式，按下A 键J1/J2/J3/J4 继电器立即接通并保持， 按下B 键J1/J2/J3/J4 继电器立即断开，按下C 键J1/J2/J3/J4 继电器按5 秒间隔顺序接通并保持，按下D 键J1/J2/J3/J4 继电器按5 秒间隔逆序断开，该工作模式应用在多台电气设备顺序控制的场合。除此之外，可按用户要求编程，使开关在接收到遥控器不同的按键后，4 路继电器J1/J2/ J3/J4 按照程序设计的特殊方式工作。

2 可编程遥控开关的硬件设计与制作

可编程遥控开关，有四键遥控器和可编程开关两个部分。可编程开关的电路框图，如图1 所示，由无线接收与解码电路、单片机系统电路、继电器输出电路和RS232 串口电路组成。

图1 可编程开关电路框图

无线接收与解码电路，主要器件包括无线接收模块和PT2272M4 非锁型解码芯片，无线接收模块接收来四键遥控器发出的无线信号，并通过非锁型解码芯片解码输出四位数字信号D0/D1/D2/D3，D0-3 与遥控器的四个按键状态一致，如按下A/B/C/D 四键中的A 键时则D0 输出1， D1-3 输出0，松开A 键时D0-3 输出全0。

单片机最小系统电路，包括STC12C5608AD 型单片机、电源电路、晶振电路和复位电路等，即能够维持单片机工作的最简电路。可对单片机编程设计，在可编程开关中预设多种功能，如点动、自锁、互锁和顺序等多种工作方式，并可通关过拨码开关设定当前工作模式。单片机通过P10/P11/P12/P13 接收解码器的4 位输出信号D0/D1/D2/D3，通过单片机程序处理后，由P14/P15/P16/P17 输出四路控制信号，以按照当前工作模式控制4 路继电器开关输出。

四路继电器输出电路，接收单片机的P14/P15/P16/P17 输出信号，经PNP 型三极管驱动电路控制4 个继电器J1/J2/J3/ J4 的输出状态，继电器线圈为DC5V，触点可用于3A/220V 电路，为了增强负载电流的通过能力，减少发热量，电路在制作时220V 的所有网络全部强化处理。

RS232 串口电路，核心芯片采用MAX232，不仅能够作为与上位机进行通信的端口，还能够通过串口下载程序到可编程开关。

3 可编程遥控开关的软件设计

可编程遥控开关的单片机程序设计将实现：点动工作方式、自锁工作方式、互锁工作方式和顺序工作方式四种预设功能；另外，在可编程开关的单片机中编写通信程序，以支持工业广泛使用的MODBUS RTU 协议与上位机通信。可编程遥控开关的主程序流程，如图2 所示。

图2 可编程遥控开关主程序流程图

可编程遥控开关初始化函数为Init_KaiGuan()，主要完成输入输出端口初始化、定时器初始化、串口通信初始化等。KaiGuan_Mode() 函数识别开关设定的当前工作模式，通过模式判断选择switch(KaiGuan_Mode()) 进入可编程开关相对应的工作模式。点动模式函数为KaiGuan_Out1()，自锁模式函数为KaiGuan_Out2()，互锁模式函数为KaiGuan_Out3()，顺序模式函数为KaiGuan_Out4()，这些函数识别遥控信号并处理后输出，完成可编程开关的四种逻辑控制功能，用户只需要设置拨码开关就能选择进入相对应的工作模式运行。

4 总结和展望

可编程遥控开关的设计与制作简单、灵活通用、可用于较复杂的应用。随着电气设备操控要求和智能化水平的提高，可编程遥控开关将会有广阔的应用前景。例如：可作为家用电器的控制器，以实现无线遥控，同时提高其智能化水平；也可应用于工业常用的电气控制设备中，取代复杂逻辑的传统电气控制电路，不仅节省成本，还能增强电气设备的灵活通用性。046