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min-lfl/Red_Switch

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基于51单片机与SG90舵机的超低功耗红外遥控智能开关

License Standby MCU

1. 项目简介

本项目是一款针对传统墙壁开关设计的智能物理改造方案。通过红外遥控驱动 SG90 舵机旋转,模拟人工按压动作,实现灯具的远程控制。 配合不同的 3D 打印机械臂附件,该设备可以适配拨杆开关、按键开关等多种物理场景,无需拆卸原有线路。


2. 核心亮点

  • 极致功耗优化:通过硬件与软件的双重深度优化,实测单节 3.7V 锂电池可待机 37 天
  • 物理电源切断:独创舵机外置通断电路,在非动作状态下彻底切断舵机电源,消除静态功耗。
  • 精准红外解码:利用单片机外部中断与定时器捕获功能,实现 NEC 协议精准解码。
  • 深度睡眠唤醒:单片机引入 Power-down 模式,由红外接收信号瞬间唤醒,兼顾响应与节能。

3. 硬件架构

  • 主控芯片:STC15W408AS (低功耗、内置高精度 R/C 时钟)
  • 执行器:SG90 模拟舵机 (9g 微型舵机)
  • 供电系统
    • 3.7V 锂电池供电
    • TP4056 充电管理模块 (支持 Type-C 充电)
  • 电源控制:AO3401 P-MOS 管控制舵机 VCC 端,实现物理断电。
  • 红外接收:1838B 红外接收头 + RC 滤波电路。

4. 技术实现细节

4.1 红外解码算法

系统采用外部中断 (Falling Edge) 触发。当接收到红外下降沿时,定时器开始计时。

  1. 引导码识别:校验 9ms 低电平 + 4.5ms 高电平。
  2. 数据位判断:根据高电平持续时间(0.56ms 为 '0',1.68ms 为 '1')进行位移解码。
  3. 指令比对:解码完成后,比对预设的十六进制指令集,触发对应动作。

4.2 功耗控制逻辑

状态 描述 处理方式
待机状态 MCU 进入深度睡眠 (Power-down) 舵机电源由 MOS 管关闭,电流仅为微安级
唤醒阶段 红外信号触发外部中断 MCU 瞬间恢复时钟,开始解码
执行阶段 开启 MOS 管,驱动舵机旋转 舵机完成开关动作后归位
休眠阶段 释放 MOS 管,切断舵机供电 MCU 重新进入睡眠模式

5. 部分电路图

image 原理图是按工业级鲁棒性标准绘制的 image PCB经过过次排版布线,已经保证电气性能最佳了 a2cf2fbf40ec88fe828268690360cb36 焊接后的效果图

6. 测试数据

  • 输入电压:DC 3.7V - 4.2V
  • 待机电流:< 200uA (微安)
  • 单次响应时间:约 200ms - 500ms (取决于睡眠唤醒延迟)
  • 实测续航:使用 500mAh 锂电池,待机测试长达 37 天

7. 获取与支持

如果你对该项目感兴趣,可以通过以下方式参与讨论或获取资料:

  • 固件烧录:使用 STC-ISP 软件。
  • 机械结构:建议使用 PLA 材料 3D 打印。
  • 联系作者:[你的联系方式/GitHub链接]

© 2024 min-lfl Project. 保留所有权利。

About

基于51单片机和s90舵机的一个红外遥控智能开关项目,可以实现远程遥控开关灯,配合不同机械臂可以适应任何场景,使用51单片机的外部中断加定时器计时功能接收红外信号,解码成数字信号,再通过比对指令集来达到控制效果,舵机外置了通断电路,把待机功耗降到最低,单片机也引入睡眠功能,虽然会加长响应时间,但是可以极大延长待机时间,实测单3.7v锂电池待机时间可达37天

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