【正文】 圖 本實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)框圖 發(fā)射端 TC9012 按鍵 紅外接收端 STC89C51 PWM 輸出 電動機(jī)驅(qū)動電路 青島大學(xué) 本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 26 發(fā)射電路設(shè)計(jì) 系統(tǒng)發(fā)射電路原理圖如圖 所示。而 SEL 引腳（ 20 腳）與 KO0 相連，所以用戶碼的選擇即 S0、 S S S S S S7 分別為 0、 0、 0、 0、0、 0、 0，換算成十六進(jìn)制為 08H。這樣就可以得到 PWM 信號了， PWM 信號的頻率等于定時器 0定時時間的倒數(shù)，占空比等于定時器 1的定時時間除以定時器 2 的定時時間。電壓或電流源是以一種通（ ON）或斷（ OFF）的重復(fù)脈沖序列被加到模擬負(fù)載上去。當(dāng) CPU 響應(yīng)中斷，轉(zhuǎn)向中斷服務(wù)程序時，該位由硬件清 0； IT1— 外部中斷 1觸發(fā)方式選擇位， IT1=0 時，為電平觸發(fā)方式，引腳 INT1 上低電平有效， 青島大學(xué) 本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 23 IT1=1 時，為跳變沿觸發(fā)方式，引腳 INT1 上的電平從高到低的負(fù)跳變有效； IE0— 外部中斷 0請求標(biāo)志，其功能及操作方法同 IE1； IT0— 外部中斷 0觸發(fā)方式選擇位，其功能及操作方法同 IT!。 IE 寄存器的字節(jié)地址為 A8H，位地址（由低位到高位）分別是 A8H— AFH，各位定義見表 。紅外通信裝置的信息發(fā)射端將基帶上的二進(jìn)制信號調(diào)制為一系列脈沖序列串信號，然后通過紅外發(fā)射管發(fā)射已變?yōu)槊}沖序列的 紅外信號。如果所需要的驅(qū)動電流較大，可以直接選用電機(jī)驅(qū)動模塊，本實(shí)驗(yàn)即選用的雙 H橋電動機(jī)驅(qū)動芯片 L298N，不僅能為本實(shí)驗(yàn)所使用的 電機(jī)提供較大的驅(qū)動電流，而且接口簡單，操作方便，較易使用，因此本實(shí)驗(yàn)采用此種電機(jī)的驅(qū)動方式。 圖 直流電動機(jī)的原理圖 青島大學(xué) 本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 18 從以上的分析可以看出，要使線圈按照一定方向的旋轉(zhuǎn)，關(guān)鍵問題是導(dǎo)體從一個磁極轉(zhuǎn)到另外一個磁極時，導(dǎo)體中的電流方向也要同時改變煤，而上圖所顯示的換向器和電刷就是完成這一任務(wù)的裝置。這樣產(chǎn)生的效果是通電線圈會在磁場中受到電磁力的作用，由于上下兩 個導(dǎo)體所在磁場范圍不同，所以兩者所受的會相反。這樣就需要增加續(xù)流二極管，接在 L298N 的輸出端與電源（地）之間，用來釋放反向電壓。在驅(qū)動芯片內(nèi)總共設(shè)置了兩個 H 橋的大電流高電壓形式的全橋式驅(qū)動器，該芯片的功能是既可以用來驅(qū)動直流電動機(jī)也可以用來驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)以及繼電器線圈等感性負(fù)載。 ⑷ 繼續(xù)接收前導(dǎo)碼之后的地址碼兩次（ 16位）數(shù)據(jù)碼（ 8 位）、數(shù)據(jù)反碼（ 8 位）。 在進(jìn)行本設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)時，當(dāng)在遙控器上沒有 任何按鍵按下時，對應(yīng)的紅外發(fā)射二極管將不會發(fā)出紅外信號，此時，遙控信號接收頭所輸出的信號即為輸出信號1。紅外發(fā)射芯片 TC9012 所使用 455KHz 的晶振，與此同時，芯片采用的是可以進(jìn)行脈寬調(diào)制的串行碼，定義產(chǎn)生的脈寬幅度為 毫秒、而兩個脈寬之間的間隔為 毫秒、總共的脈寬周期為 毫秒的組合表示 S0 S1 S2 S3 S4 S5 S6 S7 S0 S1 S2 S3 S4 S5 S6 S7 D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 D8 引導(dǎo)碼 用戶碼 用戶碼 數(shù)據(jù)碼 數(shù)據(jù)碼的反碼 青島大學(xué) 本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 13 二進(jìn)制的“ 0”；定義產(chǎn)生的脈寬幅度為 毫秒、而兩個脈寬之間的間隔為 毫秒、總共的脈寬周期為 毫秒的組合表示二進(jìn)制的“ 1”。 用戶碼一共有 8種，利用 SEL 引腳與 KO0KO7 中的任意引腳相連接來進(jìn)行選擇。復(fù)位電路有上電復(fù)位和手動復(fù)位兩種，本例采用上電復(fù)位的形式。 51 單片機(jī)的引腳如圖 所示。PROM 存儲器； 青島大學(xué) 本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 7 C—— 表示該器件為 CMOS 產(chǎn)品； 5—— 固定不變 1—— 表示該芯片內(nèi)部的程序存儲空間的大小，而此單片機(jī)所采用的 1 即表示內(nèi)部存儲空間為 4KB。風(fēng)扇開機(jī)則默認(rèn)為一級轉(zhuǎn)速，按下遙控器的 K6 鍵風(fēng)扇停止后，按其他風(fēng)速調(diào)整鍵則可再次啟動風(fēng)扇。因此為了突破這一問題，需要一步一步逐漸推進(jìn)，而智能風(fēng)扇的研究則是其中一個比較容易進(jìn)行的項(xiàng)目。這樣的電路設(shè)計(jì)雖然也叫簡單易行，但是由于室內(nèi)溫度的變化比較緩慢，而且變化幅度比較小，因此若能完成整套設(shè)計(jì)地構(gòu)想，需要比較靈敏的即精十分高的溫度傳感系統(tǒng)，這樣的造價就十分高了，也不容易進(jìn)行推廣。所以“智能家居”的實(shí)現(xiàn)可以先從智能家電開始。人類將家居智能化，能減少人類對于一般家居用品的操作時間，能夠非常迅速的將家居里的器具啟動或者使用亦或是關(guān)閉，在今天這個“惜時如金”的社會，如此以來必將能節(jié)約很多時間，提高生活的質(zhì)量和效率，在現(xiàn)代社會，贏得時間即贏得一切，這是將自己生命延長最有效也是最直接的方式。隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和科技水平的提高，溫飽問題早已解決，而簡單的文化需求也難以滿足科技高速發(fā)展背景下人類對于文化的真正追求。隨著科技的進(jìn)一步發(fā)展，人們生活的逐漸提高，人類對信息化、智能化的要求越來越高，而一種產(chǎn)品的開發(fā)與利用不僅有較高的科技含量的支撐，還應(yīng)該能節(jié)省開支，降低成本，較容易的實(shí)現(xiàn)市場化。 本文所研究的就是“智能家居”的一部分，家電智能化的應(yīng)用，即將電扇在青島大學(xué) 本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 2 現(xiàn)有科技水平的前提以及控制成本的條件下將其智能化。是以住宅為中心，利用網(wǎng)絡(luò)通信、紅外技術(shù)等科技手段，將與家居有關(guān)的各種生活器具連接成統(tǒng)一的整體，還兼?zhèn)湎到y(tǒng)管理等智能化的家居環(huán)境，能夠提升家居生活的系統(tǒng)性、協(xié)調(diào)性和便利性，不但能提供傳統(tǒng)的居住功能。與此同時，和居民的生活水平也得到了明顯的提高，在解決了溫飽，這個最基本的問題之后，開始追求更高一級的生活水準(zhǔn)。圖表整潔，布局合理，文字注釋必須使用工程字書寫，不準(zhǔn)用徒手畫 3）畢業(yè)論文須用 A4 單面打印，論文 50 頁以上的雙面打印 4）圖表應(yīng)繪制于無格子的頁面上 5）軟件工程類課題應(yīng)有程序清單，并提供電子文檔 1）設(shè)計(jì)（論文） 2）附件：按照任務(wù)書、開題報(bào)告、外文譯文、譯文原文（復(fù)印件） 次序裝訂 青島大學(xué) 本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 摘 要 本文主要介紹了基于 STC51 系列 單片機(jī)的紅外遙控風(fēng)扇系統(tǒng)設(shè)計(jì)，該設(shè)計(jì)制作的風(fēng)扇可以進(jìn)行遠(yuǎn)紅外控制，即由遙控器來控制直流電機(jī)的啟動、停止和調(diào)速，進(jìn)而來控制扇葉。對本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。盡我所知，除文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，不包含其他人或組織已經(jīng)發(fā)表 或公布過的研究成果，也不包含我為獲得 及其它教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或?qū)W歷而使用過的材料。本人授權(quán) 大學(xué)可以將本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。系統(tǒng)設(shè)計(jì)是以宏晶公司的 8 位 51 單片機(jī)為控制核心，進(jìn)行紅外信號的解碼以及 PWM 的輸出。居民對于冰箱、洗衣機(jī)、空調(diào)、電扇、電視機(jī)等家電的需求，雖然已經(jīng)不像上個世紀(jì)那樣呈現(xiàn)出一種“病態(tài)的需求”（即像當(dāng)今的人們對于手機(jī)、電腦的需求一樣），但是這類家電已不知不覺的融入人們的生活，成為人們生活不可或缺的一部分。 就目前的科技水平來講，完全實(shí)現(xiàn)上面所描述的“智能家居”還需要很長的路要走。 而調(diào)節(jié)風(fēng)力的大小主要通過對電動機(jī)進(jìn)行變檔調(diào)速，大部分是有極調(diào)速，有的已經(jīng)是無極調(diào)速。其在智能方面的應(yīng) 用，實(shí)用性強(qiáng)，構(gòu)造簡便，產(chǎn)品低廉，是人類更能也更容易的接受“智能家居”，體驗(yàn)未來的科技生活。生活的需求催動了科技的發(fā)展，而科技的發(fā)展也必將提高科技的追求。難以使其大范圍的應(yīng)用，首先是技術(shù)所限，無法降低科技產(chǎn)品中對于成本的要求，其次就是市場需求。同時，通過簡單易得的裝置來控制其成本，交易向市場推廣。而之所以人會感到?jīng)鏊?，是因?yàn)殡娚處拥目諝饬鲃釉斐扇梭w皮膚表層的汗液揮發(fā)，從而吸收熱量。這些裝置簡便易得，價格低廉，有一定的市場前景。 青島大學(xué) 本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 6 第二章 主要器件介紹 單片機(jī)概述 對于單片機(jī)的基本認(rèn)識 單片機(jī)是在設(shè)備上集成了 CPU 及各種 I/O 接口的芯片，這樣一來，這塊設(shè)備上就具有了計(jì)算機(jī)的屬性，符合“計(jì)算機(jī)之父”馮采用 DIP 封裝的 CPU 芯片有兩排引腳，其引腳一般不超過 100 個，需要插入具有 DIP 結(jié)構(gòu)的芯片插座上。 I/O 口引腳 —— P0 口（ 32 腳 39腳）、 P1 口（ 1 腳 8腳）、 P2口（ 21腳 28腳）和 P3口（ 10腳 17 腳），其中， P3 口除了作為輸入 /輸出口之外，還可以作為第二功能使用，功能如下表 所示。該款芯片在使用中可外以對外進(jìn)行連接 32個按鍵 ，可以提供 8 種可供用戶選擇的用戶編碼，與此同時，其按鍵還可以具備雙重按鍵的功能。其使用方法是：若將 32 組按鍵中其中一個按鍵按下且保持按下的狀態(tài)，那么所產(chǎn)生的效果就是將一幀碼發(fā)完之后然后會不斷的發(fā)射固定的重復(fù)碼，而如果此時松開該枚按鍵，那么所產(chǎn)生的效果 就是系統(tǒng)在該幀碼發(fā)完后會成功進(jìn)入使用的低功耗模式。 圖 紅外一體化接收頭 HS0038 如上圖所示 ，一體化紅外接受頭芯片 HS0038 是黑色外殼，使用環(huán)氧樹脂材料進(jìn)行封裝，這種封裝形式能夠使芯片不受熒光、燈日光等光源的干擾。而單片機(jī)在產(chǎn)生中斷時產(chǎn)生的效果是將會使用定時青島大學(xué) 本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 14 器 0 開始計(jì)時，并且同時通過特定的軟件可以判斷出當(dāng)前的電平情況和周期和周期的情況，由此獲得的結(jié)果是可以得知接收到的數(shù)據(jù)是引導(dǎo)碼還是 0或 者 1。如果兩次地址碼相同且等于本系統(tǒng)的地址，數(shù)據(jù)碼與數(shù)據(jù)反碼之和等于 0xFFH，則接收的本幀數(shù)碼有效。 圖 L298N 的引腳圖 表 L298N 引腳說明 引腳號 符號 引腳說明 引腳號 符號 引腳說明 1 ISEN A 電流反饋 A 9 VSS 邏輯電源電壓 2 OUT 1 輸出引腳 1 10 IN 3 輸入引腳 3 3 OUT 2 輸出引腳 2 11 EN B 使能引腳 B 4 VS 電源電壓 12 IN 4 輸入引腳 4 5 IN 1 輸入引腳 1 13 OUT 3 輸出引腳 3 6 EN A 使能引腳 A 14 OUT 4 輸出引腳 4 青島大學(xué) 本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 16 7 IN 2 輸入引腳 2 15 ISEN B 電流反饋 B 8 GND 接地引腳 VSS 所提供的電壓最小為 伏，最大可達(dá) 36伏； VS最大電壓值也是 36伏。線圈產(chǎn)生的主磁通將會在主磁路中流動，同時會與電動機(jī)內(nèi)部的兩個主要電路相交聯(lián)，其中的一個電路是通過電磁定律來產(chǎn)生磁通的，稱為勵磁繞組，而另一個電路是對外提供 動力的，稱為電樞回路。當(dāng)線圈繼續(xù)轉(zhuǎn)動直到 轉(zhuǎn)到磁極的中性面上時，從圖中可以看出，換向器將會與電刷脫離，那么線圈將不再與外接電源相連，所以此時線圈中并未有電流流過，電流為零的情況下即不會在產(chǎn)生電磁力。 直流電動機(jī)的驅(qū)動 在本設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)中，用單片機(jī)進(jìn)行控制驅(qū)動直流電動機(jī)時，不能直接相連，需要 增加驅(qū)動電路來進(jìn)行電機(jī)的驅(qū)動，這樣將會給直流電動機(jī)提供足夠大的驅(qū)動電流。電腦技術(shù)發(fā)展的早期，數(shù)據(jù)傳輸都是通過線纜等實(shí)物介質(zhì)完成的，比較麻煩。 單片機(jī)的定時器中斷 中斷的基本概念 在單片機(jī)處理指令的過程中，有些時候會產(chǎn)生中斷。 單片機(jī)復(fù)位時 TMOD 全部清 0，其各位定義見表 。在直流電動機(jī)控制中采用的是 PWM 法，它是把每一脈沖寬度均相等的脈沖作為 PWM 波形，通過改變脈沖列的周期可以調(diào)頻，改變脈沖的寬度或占空比可以調(diào)壓，采用適當(dāng)控制方法即可使電壓與頻率協(xié)調(diào)變化。所以需要兩個定時器，其中一個用于控制 PWM 信號的頻率，另一個用來控制 PWM 信號的占空比。 然后，利用 STC89C51 單片機(jī)與 L298 雙 H 橋?qū)Ｓ秒妱訖C(jī)驅(qū)動芯片通信，驅(qū)動小型直流電動機(jī)，通過調(diào)節(jié) PWM 波的占空比實(shí)現(xiàn)對電動機(jī)轉(zhuǎn)速的控制。 圖 系統(tǒng)接收電路原理圖 青島大學(xué) 本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 27 GNDIN15IN27IN310IN412EN A6EN B11GND8VSS9VS4OUT111OUT212OUT313OUT414ISEN B15ISEN A1L298N1212M10K30pF30pFGNDGND10uF+5V+5VINT05V12345678RST91011121314151617XTAL218XTAL119GND2021