【正文】 目錄智能紅外遙控電風(fēng)扇系統(tǒng)的設(shè)計(jì)畢業(yè)論文目錄1 引言 1 1 22 總體方案的設(shè)計(jì)和工作原理 2 2 3 33 硬件設(shè)計(jì) 4 4 7 8 9 10 12 13 14 14 14 154 軟件設(shè)計(jì) 16 17 17 18 19 19 19 調(diào)速單元 20 調(diào)速原理 20 調(diào)速方法 20 215 系統(tǒng)的調(diào)試 23 23 24附錄 25 25 26 27 31參考文獻(xiàn) 37致謝 38II泰山學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)1 引言紅外線又被稱為紅外光波。根據(jù)其波長的不同，可以將其分為兩種：可見光和不可見光。，有七種顏色，為紅、橙、黃、綠、青、藍(lán)、紫。紅外光線根據(jù)波長范圍的不同可分為四類：近紅外、中紅外、遠(yuǎn)紅外、極紅外。選用近紅外光線作為紅外遙控的遙控指令，是因?yàn)榧t外發(fā)射器件與紅外接收器件光譜正好重合，能夠進(jìn)行來良好地匹配，,這樣就可以獲得較高的可靠性和較高的傳輸效率。目前來講，紅外線的傳輸技術(shù)在家電遙控器中廣泛應(yīng)用。紅外線是無線局域網(wǎng)的傳輸方式之一，優(yōu)點(diǎn)是不受無線電干擾和國家無線管理委員會(huì)所限。紅外數(shù)據(jù)協(xié)會(huì)（IRDA）成立后，為了保證不同廠商的紅外產(chǎn)品能夠獲得最佳的通信效果，紅外通信協(xié)議將紅外數(shù)據(jù)通信所采用的光波波長的范圍限定在850至900nm之內(nèi)。 科技的發(fā)展，使得人們生活的節(jié)奏也越來越快，隨之人們對(duì)方便，快捷的要求也不斷增高。遙控器的出現(xiàn)，在一定程度上滿足了人們的要求。紅外遙控實(shí)現(xiàn)了對(duì)控制對(duì)象的遠(yuǎn)距離控制，原理是利用紅外線來傳遞控制信號(hào)，具體來說，就是由發(fā)射器發(fā)出紅外線指令信號(hào)，接收器接收下來并對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理，最終實(shí)現(xiàn)對(duì)控制對(duì)象的遠(yuǎn)程控制功能。紅外遙控具有隱蔽性、獨(dú)立性、無穿透障礙物的能力、物理特性與可見光相似性等特點(diǎn)。隨著紅外遙控技術(shù)的開發(fā)和迅速發(fā)展，大部分電器應(yīng)用了紅外遙控，電風(fēng)扇也不例外。從由通過按鈕控制電風(fēng)扇面板，到短距離(10M以內(nèi))的遙控，雖然改變不大，但是帶來的便利無疑是巨大的。紅外遙控技術(shù)的成熟，也使得遙控電風(fēng)扇的設(shè)計(jì)變得簡單，價(jià)格低廉。作為一種常用的電器，電風(fēng)扇具有體積輕巧、價(jià)格便宜、擺放方便等特點(diǎn)?？照{(diào)雖然現(xiàn)在在城市中已經(jīng)相當(dāng)普遍，而且有替代電風(fēng)扇的趨勢，但是由于家庭消費(fèi)水平所限，在將來的一段時(shí)間里，電風(fēng)扇在中小城市和農(nóng)村仍有較大的市場份額。市場的需求促使了電風(fēng)扇的發(fā)展。“智能化”的興起，使得電風(fēng)扇的功能也越來越多，越來越貼進(jìn)人們生活。在現(xiàn)有市場多功能紅外遙控電風(fēng)扇的基礎(chǔ)上，提出了一種新型的智能電風(fēng)扇，相對(duì)于舊式電風(fēng)扇，智能電風(fēng)扇設(shè)置了很多人性化的設(shè)計(jì)，如智能照明，安全保護(hù)，傾倒保護(hù)，智能照明等功能，使得電風(fēng)扇更加人性化，相信其豐富的功能、人性化的設(shè)計(jì)將會(huì)大大提高電風(fēng)扇的市場競爭力。本設(shè)計(jì)方案就是以電風(fēng)扇為對(duì)象，通過紅外遙控系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)電風(fēng)扇的幾種常用功能，如：開關(guān)功能、調(diào)速功能、定時(shí)功能等的控制，相對(duì)于傳統(tǒng)的機(jī)械控制，體現(xiàn)出了更加方便、更加快捷的優(yōu)點(diǎn)。2 總體方案的設(shè)計(jì)和工作原理紅外編碼有很多種方式，下面列舉兩種實(shí)現(xiàn)方案：第一方案：脈寬調(diào)制的串行碼。這種遙控碼具有以下特征： 、“0”；、“1”。 其相關(guān)的波形圖如下: 圖1 串行碼編碼第二方案：碼分制。采用脈沖個(gè)數(shù)編碼，不同的脈沖個(gè)數(shù)代表不同的被控對(duì)象，最小為2個(gè)脈沖。為了使接收可靠，第一位碼寬為3ms，其余為1ms，遙控碼數(shù)據(jù)幀間隔大于10ms，如圖2所示。圖2 碼分制編碼波形圖本設(shè)計(jì)采用第二方案，碼分制編碼編程簡單，在按鍵較少的情況下優(yōu)勢明顯。圖3 硬件總體結(jié)構(gòu)框圖紅外遙控是單項(xiàng)的紅外通信方式，整個(gè)信號(hào)傳輸中，需要一個(gè)發(fā)射端和一個(gè)接收端。發(fā)送端采用單片機(jī)將待發(fā)送的二進(jìn)制信號(hào)編碼調(diào)制為一系列的脈沖串信號(hào)，通過紅外發(fā)射管發(fā)射紅外信號(hào)。紅外接收端普遍采用價(jià)格便宜，性能可靠的一體化紅外接收頭接收紅外信號(hào)，它對(duì)信號(hào)進(jìn)行放大后送解調(diào)電路將以調(diào)制的指令編碼信號(hào)解調(diào)出來，即還原為編碼信號(hào)，再送給單片機(jī)，經(jīng)單片機(jī)解碼并控制相關(guān)對(duì)象。圖4 遙控器原理圖3 硬件設(shè)計(jì)發(fā)射端電路：單片機(jī)系統(tǒng)及顯示電路、紅外發(fā)射電路、按鍵電路和穩(wěn)壓電路等組成。其設(shè)計(jì)原理圖如圖5所示：圖5 手持式遙控器方框圖CPU采用AT89C51單片機(jī)。：（1）和 MCS8051產(chǎn)品兼容（2）2KB可重編程閃速存儲(chǔ)器（3） 耐久性:1000寫/擦除周期（4） （5） 全靜態(tài)操作：0Hz24MHz（6） 兩級(jí)加密程序存儲(chǔ)器（7） 1288位內(nèi)部RAM（8） 15根可編程I/O引線、6個(gè)中斷源（9） 可編程串行UART通道（10） 直接LED驅(qū)動(dòng)輸出（11） 片內(nèi)模擬比較器（12） 低耗空載和掉電方式。2. AT89C51的引腳及功能 圖6 AT89C51引腳(1) 主要電源引腳① VSS 電源端② GND 接地端(2) 外接晶體引腳XTAL1和XTAL2① XTAL1 接外部晶體的一個(gè)引腳。在單片機(jī)內(nèi)部，它是構(gòu)成片內(nèi)振蕩器的反相放大器的輸入端。當(dāng)采用外部振蕩器時(shí)，該引腳接收振蕩器的信號(hào)，既把此信號(hào)直接接到內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器的輸入端。② XTAL2 接外部晶體的另一個(gè)引腳。在單片機(jī)內(nèi)部，它是上述振蕩器的反相放大器的輸出端。采用外部振蕩器時(shí)，此引腳應(yīng)懸浮不連接。(3) 輸入/輸出引腳 ～ 、P10.～、～ ～。① P0端口（～ ） P0是一個(gè)8位漏極開路型雙向I/O端口。作為輸出口用時(shí)，每位能以吸收電流的方式驅(qū)動(dòng)8個(gè)TTL輸入，對(duì)端口寫1時(shí)，又可作高阻抗輸入端用。在訪問外部程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，它是分時(shí)多路轉(zhuǎn)換的地址（低8位）/數(shù)據(jù)總線，在訪問期間激活了內(nèi)部的上拉電阻。② P1端口（～ ） P1是一個(gè)帶有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O端口。P1的輸出緩沖器可驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流方式）4個(gè)TTL輸入。對(duì)端口寫1時(shí)，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電位，這時(shí)可用作輸入口。作輸入口時(shí)，因?yàn)橛袃?nèi)部的上拉電阻，那些被外部信號(hào)拉低的引腳會(huì)輸出一個(gè)電流。③ P2端口 （～） P2是一個(gè)帶有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O端口。P2的輸出緩沖器可驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流方式）4個(gè)TTL輸入。對(duì)端口寫1時(shí)，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電位，這時(shí)可用作輸入口。P2作輸入口使用時(shí)，因?yàn)橛袃?nèi)部的上拉電阻，那些被外部信號(hào)拉低的引腳會(huì)輸出一個(gè)電流。在訪問外部程序存儲(chǔ)器和16位地址的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(如執(zhí)行MOVX @DPTR指令)時(shí)，P2送出高8位地址。在訪問8位地址的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(如執(zhí)行MOVX @Ri , A指令)時(shí)，P2口引腳上的內(nèi)容(就是專用寄存器(SFR)區(qū)中P2寄存器的內(nèi)容)，在整個(gè)訪問期間不會(huì)改變。④ P3端口（～） P3 是一個(gè)帶有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O端口。P2的輸出緩沖器可驅(qū)動(dòng)(吸收或輸出電流方式)4個(gè)TTL輸入。對(duì)端口寫1時(shí)，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電位，這時(shí)可用作輸入口。P3作輸入口使用時(shí)，因?yàn)橛袃?nèi)部的上拉電阻，那些被外部信號(hào)拉低的引腳會(huì)輸出一個(gè)電流。在AT89C51中，P3端口還用于一些專門功能，這些兼用功能如下：(1) RXD（串行輸入口）(2) TXD（串行輸出口）(3) /INT0（外部中斷0）(4) /INT1（外部中斷1）(5) T0（記時(shí)器0外部輸入）(6) T1（記時(shí)器1外部輸入）(7) /WR（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通）(8) /RD（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通）(9) P3口同時(shí)為閃爍編程和編程校驗(yàn)接收一些控制信號(hào)本遙控發(fā)射器采用碼分制遙控方式。碼分制紅外遙控就是指令信號(hào)產(chǎn)生電信號(hào)以不同的脈沖編碼（不同的脈沖數(shù)目及組合）代表不同的控制指令。在確定選擇AT89C51作為本設(shè)計(jì)發(fā)射電路核心芯片和點(diǎn)觸式開關(guān)作為控制鍵后，加上一個(gè)簡單紅外發(fā)射電路和12M晶體震蕩器便可實(shí)現(xiàn)紅外發(fā)射。紅外發(fā)光二極管為發(fā)射部分的主要元件。由于紅外發(fā)光二極管的內(nèi)部材料與普通二極管不同，所以它是一個(gè)特殊的發(fā)光二極管，在它的兩端加上一定的電壓時(shí)，其發(fā)出來的是紅