【正文】 ......................... 25 系統(tǒng)仿真 .............................................................................................................. 25 結(jié)束語 .................................................................................................................................27 參考文獻(xiàn) .............................................................................................................................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(jì) 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(jìn)步日新月異，導(dǎo)致社會(huì)節(jié)奏加快，因此人們對(duì)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(gè)小小的科技創(chuàng)新，但隨之而來的事極大的便利。 市場(chǎng)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(rèn)為是空調(diào)產(chǎn)品沖擊下的淘汰品；但電風(fēng)擁有價(jià)格便宜、使用方便、體積小等特點(diǎn)。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(jì) 2 投入市場(chǎng)，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(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)。C8051F 系列具有與 MCS51 單片機(jī)兼容的內(nèi)核，運(yùn)用流水線式運(yùn)算技術(shù)，不再把時(shí)鐘周期以及機(jī)器周期進(jìn)行細(xì)致區(qū)分，可以在執(zhí)行指令的同一時(shí)刻，預(yù)處理接下來的指令，增加了指令執(zhí)行速率。同時(shí)， Flash 存儲(chǔ)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(chǔ)存，并可以現(xiàn)場(chǎng)刷新 8051 固件，支持?jǐn)帱c(diǎn)、觀察點(diǎn)、單步運(yùn)行和停機(jī)命令 [1]。 C8051F020 單片機(jī)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(jì) 4 C8051F020 單片機(jī)的最小系統(tǒng)設(shè)計(jì) 單片 機(jī)最小系統(tǒng)設(shè)計(jì)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(gè) C8051F 系列 MCU 都包含內(nèi)部振蕩器以及外部振蕩器驅(qū)動(dòng)電路，每個(gè)驅(qū)動(dòng)電路都可以作系統(tǒng)時(shí)鐘， MCU 在復(fù)位后從內(nèi)部振蕩器啟動(dòng)。時(shí)基信號(hào)可以來自外 CMOS 時(shí)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(gè) UART 串行接口 （ 7） 5 個(gè)通用 16 位定時(shí)器 （ 8） 兩個(gè) 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(qiáng)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(duì)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(dāng)使用時(shí)，按下鍵盤上的按鍵，硬件電路就會(huì)產(chǎn)生這個(gè)鍵的代碼（簡(jiǎn)稱鍵碼），在此時(shí)還會(huì)產(chǎn)生一個(gè)脈沖信號(hào)，脈沖信號(hào)傳電風(fēng)扇的智能紅外遙控器系統(tǒng)設(shè)計(jì) 9 遞給 CPU 以接收鍵碼。 為了簡(jiǎn)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(diǎn)顯示，通過 a~g 為 7個(gè)發(fā)光段的不同組合，可以顯示 0 到 9和 A到 F 共 16 個(gè)字母和數(shù)字。即把 8個(gè)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(duì)應(yīng)關(guān)系。其優(yōu)點(diǎn)是硬件簡(jiǎn)單，“動(dòng)態(tài)”由軟件實(shí)現(xiàn)。接收電路圖見圖 11。在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，電風(fēng)扇的智能紅外遙控器系統(tǒng)設(shè)計(jì) 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(jì)采用 SM0038 紅外接收頭 ,見圖 12。本設(shè)計(jì)中， 用于定時(shí)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(jì) 14 電機(jī)控制電路 電機(jī)工作原理 CPU 板將單片機(jī) 、 控制 部分、 鍵盤組合在一起完成了人機(jī)對(duì)話 。 風(fēng)的類型 自然風(fēng)的處理流程如圖 17： 停 6 秒 強(qiáng) 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(qiáng) 風(fēng) 6 秒中 風(fēng) 6 秒弱 風(fēng) 6 秒強(qiáng) 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(qiáng) 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(jì) 15 工作方式 本設(shè)計(jì)有控制 風(fēng)速的自動(dòng)控制與遙控兩種方式控制電路，當(dāng)選擇為自動(dòng)控制時(shí)，單片機(jī)默認(rèn)為弱風(fēng)，切換到強(qiáng)風(fēng)檔，主要方便與晚上睡覺時(shí)使用。 [10]調(diào)速原理如圖 20 所示。按鍵由斷開到閉會(huì)及由閉合到斷開時(shí)，由于機(jī)械觸點(diǎn)的彈性作用，按鍵的動(dòng)作不是立刻完成的，在閉合及打開的瞬間有機(jī)械抖動(dòng)的發(fā)生，抖動(dòng)時(shí)間一般為 5— 10ms，表現(xiàn)在輸入電壓信號(hào)上為輸入信號(hào)是抖動(dòng)的不穩(wěn)定的電平信號(hào)，其信號(hào)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(jì) 17 + 5 VAB+ 5 V有 抖 動(dòng)無 抖 動(dòng) 圖 23 硬件消抖電路 硬件消抖是采用硬件電路的方法對(duì)鍵盤的按下抖動(dòng)及釋放抖動(dòng)進(jìn)行消抖，經(jīng)過消抖電路使按鍵的電平信號(hào)只有兩種穩(wěn)定狀態(tài)。而這時(shí)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?yàn)橛|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(jì)中將加入防觸電模塊。通常，紅外遙控是將遙控信號(hào)（二進(jìn)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(hào)發(fā)射出去的。 電風(fēng)扇的智能紅外遙控器系統(tǒng)設(shè)計(jì) 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(gè) 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(jì) 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(cè) 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(shí)，然后第一位碼的低電平將啟 動(dòng)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(shí)別碼，能區(qū)別不同的紅外遙控設(shè)備，防止不同機(jī)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(jì) 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(jī)收到一個(gè)中斷后 ， 開始計(jì)數(shù) ， 然后在主程序有一個(gè)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(gè)碼的接收和存儲(chǔ) 。 參見 (圖 d) K5： 具有開機(jī)功能和關(guān)機(jī)功能 電風(fēng)扇的智能紅外遙控器系統(tǒng)設(shè)計(jì) 23 開 始 初 始 化有 鍵 閉 合 時(shí) 進(jìn)入 中 斷 系 統(tǒng)進(jìn) 入 待 機(jī) 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(shí) 消 抖 動(dòng)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(jì) 24 標(biāo) 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(biāo) 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(jì) 25 4 系統(tǒng)仿真與調(diào)試 編程環(huán)境 本設(shè)計(jì)程序全部采用 Keil 進(jìn)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(jī)及其外圍電路組成的系統(tǒng)的仿真、 RS232 動(dòng)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(jì) 26 號(hào)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(diǎn)等調(diào)試功能，同時(shí)可以觀察各個(gè)變量、寄存器等的當(dāng)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(shí)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(yùn)用 Keil編程軟件配合 Proteus 軟件對(duì)本系統(tǒng)進(jìn)行仿真調(diào)試可知： （ 1）在數(shù)碼管仿真時(shí) ,不是很穩(wěn)定 , 因?yàn)閷懗绦蚴欠抡婧蛯?shí)際不同 ,仿真需要消隱 . （ 2）在使用鍵盤掃描模塊時(shí)，需要有按鍵的延時(shí)去抖程序，從而避免當(dāng)按下一次鍵時(shí)，使按鍵掃描系統(tǒng)檢測(cè)到有多次按鍵，做出錯(cuò)誤的操作。 在課題設(shè)計(jì)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(xì)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(shí)驗(yàn)設(shè)備的條件，做出詳細(xì)的設(shè)計(jì)規(guī)劃。 由于時(shí)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(jì)的根本意義在于銜接學(xué)校和社會(huì)，讓學(xué)生走過 一個(gè)適當(dāng)?shù)倪^渡階段，挑戰(zhàn)自我檢驗(yàn)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(biāo)志位 char style。 sbit pingchang=P1^7。 //數(shù)碼管顯示位 char shiwei。 //一秒定時(shí)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=