【正文】 紅外遙控電風扇控制系統(tǒng)設計 概述 遙控電風扇是 90年代初期在廣東珠江三角洲地區(qū)作做大量的研發(fā)和生產(chǎn)，并有專門的掩模芯片作為主控芯片使用，現(xiàn)本人用單片機作了接收和發(fā)射的配套使用的系統(tǒng)方案。紅外遙控電路現(xiàn)在已成為一種設計電路的時尚 ,現(xiàn)簡單地介紹了紅外線遙控發(fā)射、接收系統(tǒng)的原理，給出用 89C2051作為遙控接收系統(tǒng)解碼器的一種巧妙實現(xiàn)方法，以及完整的 51匯編程序代碼。包括發(fā)射、接收的原理圖及其編程的主程序、發(fā)送程序、接收程序、定時中斷程序的流程過程，從而完成此設計的要點，參考流程方框圖的構(gòu)思過程，可以編 寫應用軟件。遙控電風扇控制系統(tǒng)分為兩大部分：遙控器和電風扇控制板，下面分別加以描述。 一、遙控器 為了能遠離距的控制電風扇，采用了紅外遙控器。通常紅外遙控器由發(fā)射和接收兩部分組成，發(fā)射部分由單片機 80C2051等構(gòu)成。接收部分裝在電風扇的控制器內(nèi)，由 89C51等構(gòu)成。 1. 工作原理及組成部分 (1)CPU 采用 AT89C2051單片機， AT89C2051的功能 : 和 MCS8051產(chǎn)品兼容、 2KB可重編程閃速存儲器、耐久性 :1000寫 /擦除周期、 ~6V的操作范圍、全靜態(tài)操作： 0Hz~24MHz、兩級加密程序存儲器、 128 8位內(nèi)部 RAM、 15根可編程 I/O引線、 6個中斷源、可編程串行 UART通道、直接 LED驅(qū)動輸出、片內(nèi)模擬比較器、低耗空載和掉電方式。 （ 2）電源采用 4節(jié) 7號電池來提供電源，并用一個二極管（ IN4148）進行降壓。 （ 3）調(diào)制部分：采用 CD40106進行緩沖放大并整形 .發(fā)送的數(shù)字信號與 38K的載波進行相與，將其調(diào)制在一起 ,整形并緩沖放大 ,經(jīng)過 8050進行放大驅(qū)動紅外發(fā)射管 ,使其發(fā)射紅外光。 (4)紅外發(fā)射方原理見圖（ 1）所示。 （圖 1 ）遙控器原理框圖 （ 1）發(fā)射部分包括鍵盤矩陣、編碼調(diào)制、紅外發(fā)送器。使用 89C2051芯片 將按鍵信號調(diào)制在 38KHz 的載波信號上通過三極管放大后發(fā)射出去。紅外編碼為： 全碼 =引導碼 +系統(tǒng)碼 +系統(tǒng)反碼 +數(shù)據(jù)碼 +數(shù)據(jù)反碼。 89C2051 的 P1口構(gòu)成矩陣式鍵盤，用 T1產(chǎn)生定時中斷，驅(qū)動 38K的方波，作為紅外線的調(diào)制基波。將發(fā)送的數(shù)據(jù)和 ，經(jīng)過 40106整形，用三極管驅(qū)動紅外發(fā)射管發(fā)射。 (2)按鍵功能 K1：低檔、中檔、高檔；鍵值為 01H K2彩燈：鍵值為 02H K3：自然風、睡眠風、正常風鍵；值為 03H K4定時；鍵值為 04H K5開 /關機；鍵值為 05H (3)當無鍵按下時，延時 10秒后進入待機狀態(tài)，系統(tǒng)處于低功耗模式。當有按鍵按下時， INT0中斷產(chǎn)生中斷，同時喚醒 CPU進行工作狀態(tài)。 遙控發(fā)射器專用芯片很多，根據(jù)編碼格式可以分成兩大類， 這里我們以運用比較廣泛，解碼比較容易的一類來加以說明，現(xiàn)以日本 NEC的 uPD6121G組成發(fā)射電路為例說明編碼原理。當發(fā)射器按鍵按下后，即有遙控碼發(fā)出，所按的鍵不同遙控編碼也不同。這種遙控碼具有以下特征： (1)采用脈寬調(diào)制的串行碼，以脈寬為 、間隔 、周期為 二進制的“ 0”；以脈寬為 、間隔 、周期為 “ 1”。 “ 0”和“ 1”組成的 32位二進制碼經(jīng) 38kHz的載頻進行二次調(diào)制以提高發(fā)射效率，達到降低電源功耗的 目的。然后再通過紅外發(fā)射二極管發(fā)射。 (2)遙控編碼是連續(xù)的 32 位二進制碼組，其中前 16 位為用戶識別碼，能區(qū)別不同的電器設備，防止不同機種遙控碼互相干擾。該芯片的用戶識別碼固定為十六進制 0FFH；后 16位為8位操作碼（功能碼）及其反碼。 (3)遙控器在按鍵按下后，周期性地發(fā)出同一種 32位二進制碼，周期約為 108ms。一組碼本身的持續(xù)時間隨它包含的二進制“ 0”和“ 1”的個數(shù)不同而不同，大約在 45～ 63ms之間。 (4)其相關的波形圖如下 : （圖 2）遙控編碼 硬件設計見電路原理圖（ 3）所示。 (圖 3)遙控器電路原理圖 (1)采用中斷的處理程序完成整個系統(tǒng)的操作， INT0中斷處理完成鍵盤掃描以及發(fā)送。 (2)程序流程圖： （圖 4）遙控器軟件流程圖 二、 電風扇控制板 : 紅外接收部分包括光電轉(zhuǎn)換放大器、解調(diào)、解碼電路。 (1)CPU板將單片機、控制、鍵盤組合在一起完成了人機對話。 用 AT89C51單片機來作主芯片控制，采用紅外 T1838接收頭，用雙向可控硅 MC97A6控制電機檔位，具有紅外遙控功能。 (2)電源部分：交流 220V經(jīng)變壓器降壓為 2 8V，全波整流后再由三端穩(wěn)壓器 LM7805穩(wěn)壓，供給控制板。 (3) 電風扇控制板框圖 （圖 5 ）電風扇控制板框圖 (1)控制部分 （圖 6）電機引線圖 K1：低、中、高檔，相應的指示燈亮。參見（圖 6） K2：控制彩燈，相應的指示燈亮 K3：自然風、睡眠風、正常風控制 。參見（圖 8）、（圖 9）、（圖 10） K4: 定時 30分鐘， 1小時， 2小時， 4小時。相應的指示燈點亮。參見（圖 7） K5：具有開機功能和關機功能 (圖 7)定時時循環(huán)圖 (2)風類 自然風的處理流程 : ( 圖 8) 自然風的循環(huán)圖 睡眠風的處理流程 : ( 圖 9) 自然風的循環(huán)圖 正常風的處理流程 : (圖 10)正常風循環(huán) (3)工作方式：分為手動和遙控兩種方式。 ：參見（圖 11） （圖 11）電風扇控制板電路原理圖 : (1)紅外遙控輸入在 （ INT0），面板按鍵 （ INT1）。 (2) 遙控的解碼過程： (圖 12)編碼 (圖 13)數(shù)據(jù)幀圖形 單片機收到一個中斷后 ,開始計數(shù)， 然后在主程序有一個判斷子程序 ,首先判斷是否＞ 8MS,是否有高電平，再判斷是否 4MS的低電平，然后再判斷是否是 0或 1，循環(huán) 32次完成 ,32個碼的接收和存儲。 (3)程序流程圖 : (圖 14)控制板主程序流程 (圖 15)鍵值處理流程 。=============電風扇紅外發(fā)射（遙控器）程序 ===================================== 。按鍵說明： 。K1：低風檔，鍵值為 01 。K2：中風檔，鍵值為 02 。K3：高風檔，鍵值為 03 。K4：彩燈檔，鍵值為 04 。K5：自然風檔，鍵值為 05 。K6：睡眠風檔，鍵值為 06 。K7：正常風檔，鍵值為 07 。K8：定時檔，鍵值為 08 。K9：開關機，鍵值為 9 。采用 4 供電，用 89C2051作 CPU芯片，當沒有按鍵按下時，進入待機狀態(tài) 。按鍵采用 INT0進行中斷，只采用了 8個按鍵 。============================================================================== $include() 。$include() ORG 0000H JMP MAIN ORG 0003H 。INT0的中斷入口 JMP KEY_INT0 ORG 000BH 。T0的中斷入口 JMP FM_T0 ORG 0100H 。 。進入主程序 。 MAIN: MOV R0,7FH 。預使用單元清 0 CLR A MAIN0: MOV @R0,A DJNZ R0,MAIN0 。清緩沖的地址單元值 MOV SP,60H MOV P1,00001111B 。將 P1置輸入 CLR KEYON CLR IT0 。設置電平觸發(fā) SETB PT0 SETB EX0 SETB EA MOV 40H,0FFH MOV 41H,0FFH MOV 42H,0FFH CLR DATAOUT CLR FMOUT 。38K的中斷初始值 MOV TMOD,02H 。T0的工作方式 2 MOV TH0,0F7H 。送初值 SETB FMOUT CLR TR0 。1/3的高電平標志 MOV R2,02H 。2/3的循環(huán)次數(shù) DJNZ 40H,LOOP1 DJNZ 41H,LOOP1 DJNZ 42H,LOOP1 MOV PCON,01H 。進入待機 LOOP1: JMP MAIN 。============================================================= 。中斷程序：完成其按鍵按下的標志 位 。============================================================= KEY_INT0: PUSH ACC PUSH PSW CLR EX0 MOV A,P1 CPL A ANL A,0FH MOV R2,A 。將行號存入 R2中 MOV P1,0F0H 。將列置輸入端 MOV A,P1 CPL A ANL A,0F0H 。取列號并存入 A中 MOV R1,03H 。置列初號 MOV R3,03H 。置循環(huán)次數(shù) CLR C PINT01: RLC A 。取列號 JC PINT01 DEC R1 DJNZ R3,PINT01 PINT02: MOV A,R2 。取行號 MOV R2,00H MOV R3,03H 。置循環(huán)次數(shù) PINT03: RRC A JC PINT04 INC R2 DJNZ R3,PINT03 PINT04: MOV A,R2 CLR C RLC A RLC A ADD A,R1 MOV SENDBUF+2,A 。鍵號存于 32H單元中 CPL A MOV SENDBUF+3,A 。存鍵號的反碼 MOV SENDBUF,0FFH 。系統(tǒng)碼在 30H單元中 MOV SENDBUF+1,00H 。系統(tǒng)反碼在 31H單元中 LCALL SEND SETB ET0 。發(fā)送引導碼 SETB TR0 。啟動 T0 LCALL PP 。發(fā)送一幀數(shù)據(jù) .包括系統(tǒng)碼和數(shù)據(jù)碼 CLR TR0 。當發(fā)送完后關斷定時器 CLR ET0 。關 T0的中斷 SETB EX0 。執(zhí)行完后打開外 INT0 MOV 40H,0FFH MOV 41H,0FFH MOV 42H,0FFH POP PSW POP ACC RETI 。============================================================================= FM_T0: JB F0,IT01 DJNZ R2,GRET MOV R2,2 IT01: CPL FMOUT CPL F0 GRET: RETI 。============================================================================== 。引導脈沖子程序 SEND: SETB DATAOUT LCALL DY9000us CLR DATAOUT LCALL DY4500us RET 。============================================================================== 。發(fā)送四個緩沖單元中的內(nèi)容程序： PP: MOV R3,4 。發(fā)送的字節(jié)數(shù) MOV R1,SENDBUF PP0: MOV R2,08H 。讓其循環(huán) 8次 MOV A,@R1 。將數(shù)據(jù)首址 CLR C 。清 CY PP1: RRC A 。右環(huán)移帶進位 JC ONE 。若 C等 1 ZER0: SETB DATAOUT 。若 C等 0 CALL DY562us CLR DATAOUT CALL DY562us ONE: SETB DATAOUT CALL DY562us CLR DATAOUT CALL DY1687us DJNZ R