【正文】 ......................... 25 系統(tǒng)仿真 .............................................................................................................. 25 結(jié)束語 .................................................................................................................................27 參考文獻 .............................................................................................................................28 附錄 .....................................................................................................................................29 致謝 .....................................................................................................................................38 電風(fēng)扇的智能紅外遙控器系統(tǒng)設(shè)計 1 1 引言 課題的研究背景及意義 科技的發(fā)展，科學(xué)技術(shù)的進步日新月異，導(dǎo)致社會節(jié)奏加快，因此人們對于方便，智能的要求不斷提高，遙控器能迎合這一需求。紅外遙控是一個小小的科技創(chuàng)新，但隨之而來的事極大的便利。 市場的需求促使了電風(fēng)扇的發(fā)展。風(fēng)扇老式家電的一類，曾被認為是空調(diào)產(chǎn)品沖擊下的淘汰品；但電風(fēng)擁有價格便宜、使用方便、體積小等特點。智能電風(fēng)扇已經(jīng)開始電風(fēng)扇的智能紅外遙控器系統(tǒng)設(shè)計 2 投入市場，目前這方面的技術(shù)已經(jīng)成熟。 系統(tǒng)由硬件和軟件兩部分組成，都采用了模塊化的結(jié)構(gòu)。發(fā)送端采用單片機將待發(fā)送的二進制信號編碼調(diào)制為一系列的脈沖串信號，通過紅外發(fā)射管發(fā)射紅外信號。C8051F 系列具有與 MCS51 單片機兼容的內(nèi)核，運用流水線式運算技術(shù)，不再把時鐘周期以及機器周期進行細致區(qū)分，可以在執(zhí)行指令的同一時刻，預(yù)處理接下來的指令，增加了指令執(zhí)行速率。同時， Flash 存儲器也可以在線系統(tǒng)重新編程，可用于不易失類數(shù)據(jù)儲存，并可以現(xiàn)場刷新 8051 固件，支持斷點、觀察點、單步運行和停機命令 [1]。 C8051F020 單片機的引腳結(jié)構(gòu)及功能說明 圖 2 C8051F020 芯片示意圖 電風(fēng)扇的智能紅外遙控器系統(tǒng)設(shè)計 4 C8051F020 單片機的最小系統(tǒng)設(shè)計 單片 機最小系統(tǒng)設(shè)計如圖 3 所示 ： C 8 0 5 1 F 0 2 0電 源 電 路復(fù) 位 電 路仿 真 接 口 電 路圖 3 C8051F020 最小系統(tǒng)原理框圖 （ 1） C8051F 系列 MCU 振蕩器 每個 C8051F 系列 MCU 都包含內(nèi)部振蕩器以及外部振蕩器驅(qū)動電路，每個驅(qū)動電路都可以作系統(tǒng)時鐘， MCU 在復(fù)位后從內(nèi)部振蕩器啟動。時基信號可以來自外 CMOS 時鐘源或者晶體 諧振器，陶瓷諧振器喝 RC 組合電路以及外部電容也可以。其中 P1口的引腳可以用作 ADC1 的模擬輸入。C和兩個 UART 串行接口 （ 7） 5 個通用 16 位定時器 （ 8） 兩個 12 位 DAC （ 9） 低耗空載和掉電方式。這種靈活性分配得益于優(yōu)先權(quán)交叉開關(guān)譯碼器的強大功能，無論交叉開關(guān)怎么配置，端口 I/O 引腳狀態(tài)都能夠被送到對應(yīng)鎖存器。 紅外發(fā)光二極管為發(fā)射部分的主要元件。 P1 口作為按鍵部分， 口作為發(fā)射部分。當使用時，按下鍵盤上的按鍵，硬件電路就會產(chǎn)生這個鍵的代碼（簡稱鍵碼），在此時還會產(chǎn)生一個脈沖信號，脈沖信號傳電風(fēng)扇的智能紅外遙控器系統(tǒng)設(shè)計 9 遞給 CPU 以接收鍵碼。 為了簡潔電路，使用非編碼鍵盤。圖 9 中，a~g 為數(shù)字或字符顯示段， h段為小數(shù)點顯示，通過 a~g 為 7個發(fā)光段的不同組合，可以顯示 0 到 9和 A到 F 共 16 個字母和數(shù)字。即把 8個發(fā)光二極管陰極連在一起。表 2 列出了共陽極與共陰極 LED 顯示其顯示數(shù)字、字母與顯示代碼之間的對應(yīng)關(guān)系。其優(yōu)點是硬件簡單，“動態(tài)”由軟件實現(xiàn)。接收電路圖見圖 11。在實際應(yīng)用時，電風(fēng)扇的智能紅外遙控器系統(tǒng)設(shè)計 12 為了使它能正常工作，需要給紅外接收二極管加上反向的偏壓，即在電路中反向應(yīng)用，這樣就可以擁有較高的靈敏度，本設(shè)計采用 SM0038 紅外接收頭 ,見圖 12。本設(shè)計中， 用于定時切換， 用于模式切換， 用于調(diào)速切換?？驁D如圖 15 所示： R 2 1C60 .3 3 u FC70 .1 u FC81 0 0 u FD2L E DD3V V+AC AC2 1L M 7 8 0 5 R 2 2120V C CD1G N D4321G N D交流電源 圖 15 穩(wěn)壓電源原理圖 電風(fēng)扇的智能紅外遙控器系統(tǒng)設(shè)計 14 電機控制電路 電機工作原理 CPU 板將單片機 、 控制 部分、 鍵盤組合在一起完成了人機對話 。 風(fēng)的類型 自然風(fēng)的處理流程如圖 17： 停 6 秒 強 風(fēng) 6 秒中 風(fēng) 6 秒弱 風(fēng) 6 秒 圖 17 自然風(fēng)的循環(huán)圖 睡眠風(fēng)的處理流程如圖 18 : 停 6 秒 強 風(fēng) 6 秒中 風(fēng) 6 秒弱 風(fēng) 6 秒強 風(fēng) 6 秒 停 6 秒 圖 18 睡眠風(fēng)的處理流程圖 正常風(fēng)的處理流程如圖 19 : 弱 風(fēng) 1 0 秒 強 風(fēng) 1 0 秒中 風(fēng) 1 0 秒 圖 19 正常風(fēng)循環(huán) 電風(fēng)扇的智能紅外遙控器系統(tǒng)設(shè)計 15 工作方式 本設(shè)計有控制 風(fēng)速的自動控制與遙控兩種方式控制電路，當選擇為自動控制時，單片機默認為弱風(fēng)，切換到強風(fēng)檔，主要方便與晚上睡覺時使用。 [10]調(diào)速原理如圖 20 所示。按鍵由斷開到閉會及由閉合到斷開時，由于機械觸點的彈性作用，按鍵的動作不是立刻完成的，在閉合及打開的瞬間有機械抖動的發(fā)生，抖動時間一般為 5— 10ms，表現(xiàn)在輸入電壓信號上為輸入信號是抖動的不穩(wěn)定的電平信號，其信號波形如圖 22 所示。 電風(fēng)扇的智能紅外遙控器系統(tǒng)設(shè)計 17 + 5 VAB+ 5 V有 抖 動無 抖 動 圖 23 硬件消抖電路 硬件消抖是采用硬件電路的方法對鍵盤的按下抖動及釋放抖動進行消抖，經(jīng)過消抖電路使按鍵的電平信號只有兩種穩(wěn)定狀態(tài)。而這時就可以采用軟件消抖的方法。 防觸電保安器 在使用各種電器的過程中，安全性是一款電器優(yōu)良性能的一種體現(xiàn)，每年因為觸電造成的事故數(shù)不勝數(shù)，所以為了提高安全系數(shù)，本次設(shè)計中將加入防觸電模塊。通常，紅外遙控是將遙控信號（二進制脈沖碼）調(diào)制在 40KHz 的載波上，經(jīng)緩沖放大后送至紅外發(fā)光二極管，轉(zhuǎn)化為紅外信號發(fā)射出去的。 電風(fēng)扇的智能紅外遙控器系統(tǒng)設(shè)計 20 開 始返 回停 1 m s發(fā) 射 1 m s 脈 沖停 1 m s發(fā) 3 m s 脈 沖裝 入 脈 沖 發(fā) 射 個 數(shù)發(fā) 完 圖 25 遙控發(fā)射器遙控碼發(fā)射程序流程圖 紅外接收 接收端程序流程 接收端程序流程如圖 26 所示 ： 電風(fēng)扇的智能紅外遙控器系統(tǒng)設(shè)計 21 開 始數(shù) 碼 管 顯 示 并 發(fā) 射相 應(yīng) 程 序讀 鍵 值初 始 化檢 測 是 否有 按 鍵 按下Y 圖 26 遙控接收器主程序流程圖 數(shù)碼幀的接收處理 接收數(shù)據(jù)幀是通過紅外線接收器輸出的數(shù)據(jù)為脈沖幀數(shù)據(jù)時，然后第一位碼的低電平將啟 動中斷程序。其中，引導(dǎo)碼高電平 ，低電平 ；系統(tǒng)碼 8 位，數(shù)據(jù)碼 8位，共 32 位；其中前 16 位為用戶識別碼，能區(qū)別不同的紅外遙控設(shè)備，防止不同機種遙控碼互相干擾。 電風(fēng)扇的智能紅外遙控器系統(tǒng)設(shè)計 22 1 0 m s3 m s1 m s 1 0 m s1 m s第 一 位 圖 27 接收器輸出遙控碼波形圖（一幀） 程序流程 系統(tǒng)主程序流程圖 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 。 參見 (圖 d) K5： 具有開機功能和關(guān)機功能 電風(fēng)扇的智能紅外遙控器系統(tǒng)設(shè)計 23 開 始 初 始 化有 鍵 閉 合 時 進入 中 斷 系 統(tǒng)進 入 待 機 模 式延 遲 1 0 秒主 程 序鍵 盤 中 斷 處 理程 序讀 列 線 有 鍵 閉合存 鍵取 按 鍵延 時 消 抖 動讀 行 數(shù) 有 鍵 閉合發(fā) 送R E T IY E SY E SN O 圖 29 按鍵 流程圖 電風(fēng)扇的智能紅外遙控器系統(tǒng)設(shè)計 24 標 志 位 處 理 程 序鍵 值 與 （ 0 5 H ） 比 較鍵 值 與 （ 0 4 H ） 比 較鍵 值 與 （ 0 3 H ） 比 較鍵 值 與 （ 0 2 H ） 比 較鍵 值 與 （ 0 1 H ） 比 較清 除 標 志 位鍵 值 與 （ 0 5 H ） 比 較處 理 K 5 子 程 序處 理 K 4 子 程 序處 理 K 3 子 程 序 處 理 K 2 子 程 序處 理 K 1 子 程 序返 回 主 程 序相 等相 等相 等相 等相 等相 等 圖 30 鍵值處理流程 電風(fēng)扇的智能紅外遙控器系統(tǒng)設(shè)計 25 4 系統(tǒng)仿真與調(diào)試 編程環(huán)境 本設(shè)計程序全部采用 Keil 進行編寫。 其編譯界面如圖 31。具有模擬電路仿真、數(shù)字電路仿真、單片機及其外圍電路組成的系統(tǒng)的仿真、 RS232 動態(tài)仿真、 I2C 調(diào)試器、 SPI調(diào)試器、鍵盤和 LCD 系統(tǒng)仿真的功能；有各種虛擬儀器，如示波器、邏輯分析儀、信電風(fēng)扇的智能紅外遙控器系統(tǒng)設(shè)計 26 號發(fā)生器等。在硬件仿真系統(tǒng)中具有全速、單步、設(shè)置斷點等調(diào)試功能，同時可以觀察各個變量、寄存器等的當前狀態(tài)，因此在該軟件仿真系統(tǒng)中，也必須具有這些功能；同時支持第三方的軟件編譯和調(diào)試環(huán)境，如 Keil C51 uVision2 等軟件。 圖 32 Proteus 部分仿真界面 通過運用 Keil編程軟件配合 Proteus 軟件對本系統(tǒng)進行仿真調(diào)試可知： （ 1）在數(shù)碼管仿真時 ,不是很穩(wěn)定 , 因為寫程序是仿真和實際不同 ,仿真需要消隱 . （ 2）在使用鍵盤掃描模塊時，需要有按鍵的延時去抖程序，從而避免當按下一次鍵時，使按鍵掃描系統(tǒng)檢測到有多次按鍵，做出錯誤的操作。 在課題設(shè)計期間主要做了以下工作： （ 1）查閱大量智能遙控風(fēng)扇方面的資料，詳細了解了紅外遙控電風(fēng)扇系統(tǒng)的原理及其發(fā)展現(xiàn)狀，根據(jù)實驗設(shè)備的條件，做出詳細的設(shè)計規(guī)劃。 由于時間緊迫，工作量大，使得本系統(tǒng)仍有不足之處有待完善。畢業(yè)設(shè)計的根本意義在于銜接學(xué)校和社會，讓學(xué)生走過 一個適當?shù)倪^渡階段，挑戰(zhàn)自我檢驗自我。 //檔位處理數(shù)據(jù) sbit ds=P1^3。 //減 num bit disp=1。 //占空比輔助數(shù)據(jù) sbit yaobai=P1^4。 //搖擺初始化標志位 char style。 sbit pingchang=P1^7。 //數(shù)碼管顯示位 char shiwei。 //一秒定時需要的輔助位 char t2。 sbit L3=P3^7。 for(i。 j)。 TMOD=0x11。 TL1 = 0xB0。 TR1=1。 t1=0。 L2=1。 shiwei=num/60。 P2=~0x01。 P2=~0x02。 P2=~0x04。 P2=~0x08。 } else if(fly==1) { if(tf=10) { f1=1。 } else if(fly==3) { if(tf=30) { f1=1。 } } void t_seep() //檔位處理 { if(dwh==0) { if(dw50) { dw=dw+10。 L2=1。 L2=0。 L2=1。 qfs++。 qfs=0。 } else fly=