用PIC16F72单片机设计的遥控照明灯

　　一、概述
　　
　　在表演舞台上，为了营造某种特殊效果，需要关闭除探照灯以外的所有现场灯。探照灯必须照在演员身上。由于探照灯通常高高悬挂在天花板上，当演员移动时，依靠人工完成探照灯方向调节是非常不方便的，而通过遥控调节则很方便，有时演员的位置又是固定的，这可能需要多台探照灯透视照射一个固定位置（例如舞台的中央）。如果探照灯能够将这些位置以及灯的亮度值进行预存，需要时再直接调用则会方便很多。
　　
　　针对上述应用，此处介绍一种支持数据存储的遥控探照灯系统来实现上述功能。该系统还可应用在监狱、各种高空作业和旷野、海面等工作场所。对远距离巡查、追踪、搜索、拯救和施工作业进行全方位、多角度照明。在实际应用中，由于照射点的位置随时变更，则要求探照灯可以上下左右360°自由移动。所以本装置采用了两个电机，一个控制探照灯上下转动。另一个控制探照灯左右转动。
　　
　　此外，为了达到操作快捷方便，通常。较为大型的舞台又不仅只装备一台探照灯，而且有时两台以上的探照灯安装距离还可能离得很近。当控制某一台探照灯时，不能影响邻近的探照灯，这就要求遥控控制信号的方式要完全分开。因此，本制作采用无线遥控方法，分别以不同编码方式，选择在发送探照灯预选信号和发送探照灯转动控制、亮度控制时等命令的无线模块编码不一样，在场景存储及调出模式的最后确认（控制哪台探照灯或进行哪种模式控制）时采用设置的无线控制模块，从而实现准确、方便的调节。另外，灯的亮度控制应尽可能采用微调来满足各种亮度的需求，因此，将灯的亮度从最亮到熄灭划分为256个段，也由单片机的PWM输出实现。
　　
　　二、系统硬件
　　
　　1.总体结构
　　
　　该系统共包括5个模块：CPU模块、电源模块、电机模块、灯控模块和通信模块。其中，通信模块包括两个不同编码方式的天线遥控模块和指示灯显示模块。总体硬件原理框图见右图所示。
　　
　　无线接收模组接收信号后送入CPU进行分析，以确定命令的性质。由光电耦合器、电机驱动及电机组成的闭环电路用来控制电机的位置，以控制探照灯的照射点，在电源模块中产生一个2倍工频的信号，该信号连接到CPU的中断脚，中断程序通过pwm输出电路控制灯的亮度，EEPROM用来存储数据预设、探照灯位置和亮度，指示灯用来显示探照灯当前的状态。

　　2.CPU模块
　　
　　该系统的各个子功能模块须尽量减少硬件，并尽可能用软件代替硬件，从而降低成本，电机的驱动没有采用专用的驱动芯片，而是由于通用I/O接口通过三极管来驱动电机转动。由于节省了许多专用模块。因此必然会增加对CPU通用I/O的需要。这就要求CPU中要有足够的通用I/O接口，此外，系统还必须能稳定可靠地工作，并具有较强的抗干扰能力。因此选用了PIC16F72单片机。电路见上图所示。
　　
　　3.通信模块
　　
　　无线接收模组直接采用现成的带2272解码的模块，由于其电路模块采用成熟模块，加之电路形式比较常见，故此不再详细介绍。
　　
　　4.灯控模块硬件
　　
　　原理见左图所示，T1为滤波电感，Q1为可控硅，Ul为光电隔离器，CPU信号通过Q2控制U1的通断，当U1导通时，Q1导通，当U1关断时，反相电压使Q1截止，通过控制可控硅的导通时间可实现控制灯的亮度控制。
　　
　　5.电机模块
　　
　　该系统有两个相同的直流电机模块。由通用I/O接口通过三极管控制转停（如下图）。当Q3、Q6导通时，电机正转；当Q4、Q5导通时，电机反转；当Q3的通断由Q1通过R1、R2分压实现控制，当Q1导通时，R1两端的压降使Q3导通。
　　
　　6.电源模块
　　
　　该系统由220V工频交流电供电，电源模块的功能是输出两个电源（5V的单片机电源和12V的直流电机电源）和一个中断源。中断源用来产生两倍工频的中断信号给单片机，从而调节探照灯的亮度，因此，该系统采用了一个220V转双12V变压器，并通过二极管、三端稳压器和校正电容实现输出。