【正文】 □ 及格 □ 不及格 評(píng)定成績(jī)： □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 （在所選等級(jí)前的□內(nèi)畫“√”） 教研室主任（或答辯小組組長(zhǎng)）： （簽名） 年 月 日 教學(xué)系意見： 系主任： （簽名） 年 月 日 電風(fēng)扇的智能紅外遙控器系統(tǒng)設(shè)計(jì) Ⅰ 電風(fēng)扇的智能紅外遙控器 系統(tǒng)設(shè)計(jì) [摘 要 ] 為了家用電風(fēng)扇的使用更加方便快捷，以 C8051F020為主控模塊， SM0038為紅外一體化接收發(fā)射管，設(shè)計(jì)了一個(gè)簡(jiǎn)易的單片機(jī)紅外遙控電風(fēng)扇系統(tǒng)。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)。軟件部分則包含紅外發(fā)生程序、紅外接收程序和風(fēng)扇控制程序。也可以在選擇的時(shí)候，讓其中一個(gè)振蕩器保持在允許狀態(tài)，這樣可以避免切換時(shí)的延遲。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。下面介紹 LED 的結(jié)構(gòu)、工作原理以及它的接口電路。 表 2 數(shù)碼管顯示格式 數(shù)碼管 1 數(shù)碼管 2 風(fēng)速 D 相應(yīng)數(shù)字 模式 E 相應(yīng)數(shù)字 定時(shí) A 相應(yīng)數(shù)字 數(shù)碼管的操作電路如圖 9所示： Q2 Q2dpdpg gf fc cd db ba aeeR 1 9 R 1 9P00P00P N P P N P21 圖 9 數(shù)碼管基本操作電路 電風(fēng)扇的智能紅外遙控器系統(tǒng)設(shè)計(jì) 11 接收端電路模塊設(shè)計(jì) 接收端電路：?jiǎn)纹瑱C(jī)系統(tǒng)及顯示電路、紅外發(fā)射電路、按鍵電路、電源電路和控制單元等組成。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(jī) C8051F020 等構(gòu)成。硬件消抖電路見圖 23。 （ 2） 如果間隔位的高電平為高于 3ms 的脈寬時(shí)，結(jié)束接收，此時(shí)來(lái)看累加器 A 中的脈沖個(gè)數(shù)，從而響應(yīng)相應(yīng)輸出口的操作。 Proteus ISIS 是英國(guó) Labcenter 公司開發(fā)的電路分析與實(shí)物仿真軟件 [14]。 （ 3）學(xué)習(xí) Protel原理圖繪制軟件并繪制系統(tǒng)原理圖。 //定時(shí)開始確認(rèn)需要倒數(shù)標(biāo)記位 sbit f1=P3^0。 char miao。 ET0=1。 t3=0。 delay(5)。 } tf++。 } else style=0。 } else fly=2。 } else if(shuimian==0) { style=3。 } else if(fly==2) { if(tf=20) { f1=1。 delay(5)。 tf=0。 i) //循環(huán) 600*255 次 機(jī)器在這里執(zhí)行需要一段時(shí)間 也就達(dá)到了延時(shí)效果 for(j = 110。 //數(shù)碼管數(shù)據(jù) char fly。 //定時(shí)確認(rèn)位 sbit numh=P1^1。論文在廣泛查閱資料后，根據(jù)智能風(fēng)扇要求，以老式家用電風(fēng)扇為設(shè)計(jì)基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)了基于單片機(jī)的風(fēng)扇紅外遙控系統(tǒng)。 匯編語(yǔ)言雖然屬于低級(jí)語(yǔ)言，應(yīng)用方面不具備明顯的優(yōu)勢(shì) [13]。 紅外發(fā)射步驟 :首先裝入發(fā)射脈沖個(gè)數(shù) (發(fā)射時(shí)為 3ms脈沖 ,停發(fā)時(shí)為 1ms脈沖 ),如果脈沖個(gè)數(shù)為 1則返回主程序 ,若不為 1則發(fā) 1ms 脈沖 ,然后停發(fā) 1ms 脈沖 ,這樣就停止發(fā)射過(guò)程。為了消除鍵抖動(dòng)的影響，保證在按鍵閉合穩(wěn)定狀態(tài)下讀取鍵值，需要對(duì)鍵進(jìn)行消抖處理。 電源電路設(shè)計(jì) 直流穩(wěn)壓電源的主要由電源變壓器、整流電路、濾波電路和穩(wěn)壓電路四部分組成。其特點(diǎn)是似乎各位 LED 是“同時(shí)”顯示的。 非編碼鍵盤：排列成行或列矩陣形式是其按鍵的特點(diǎn)。端口0、 2 中的每個(gè)引腳既可以定義為對(duì)應(yīng)的端口 I/O，又可以分配給一個(gè)內(nèi)部非模擬資源，如圖 7 所示 [3]。 C8051F020 為 100 引腳 TQFP 封裝，如圖 2所示。美的等家電企業(yè)相繼推出了大廈扇和學(xué)生扇，這是針對(duì)不同的人群而專門研制的，具有智能化控制系統(tǒng)的電風(fēng)扇。由發(fā)射端發(fā)出指令，接收端處理信號(hào)，最終實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離的控制。本人完全意識(shí)到本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。 作者簽名： 日期： 年 月 日 學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書 本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)校保留并向國(guó)家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。 紅外遙控技術(shù)有很強(qiáng)的隱蔽性和穿透性，基本適合各類場(chǎng)合，目前大部分電器運(yùn)用了紅外遙控技術(shù)，電風(fēng)扇也是其中之一。 國(guó)外在電風(fēng)扇方面的研究相對(duì)我國(guó)不那么積極，但是在智能化電器方面的研究卻比我國(guó)更加成功 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成 本設(shè)計(jì)方案就是以電風(fēng) 扇為對(duì)象，通過(guò)紅外遙控系統(tǒng)來(lái)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)。片內(nèi)原理框圖如圖 3 所示。設(shè)計(jì)者對(duì)功能分配有完全的控制，只受所選器件可用引腳多少的限制。按鍵只能簡(jiǎn)單地實(shí)現(xiàn)接點(diǎn)的接通或斷開，所以要有與之相應(yīng)的程序相配合，從而實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的鍵碼，而且非編碼鍵盤的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是不需要附加硬件電路 [5]。動(dòng)態(tài)顯示法是目前各種單片機(jī)采用 的流行方法。 圖中 C7 用于頻率補(bǔ)償，防止自激振蕩和抑制高頻干擾； C8 采用電解電容，以減少電源引入的低頻干擾對(duì)輸出電壓的影響； D3 是保護(hù)二極管，當(dāng)輸入端短路時(shí)，給 C6 一個(gè)放電的通路，防止 C6 擊穿。常用的消抖措施有硬件 消抖和軟件消抖兩種 [11]。在生產(chǎn) 生活中 ,運(yùn)用紅外線遙控時(shí) ,受到控制距離 ,角度等影響 ,使用效果不是很好 ,如采用調(diào)頻或調(diào)幅發(fā)射接收碼 ,可提高遙控距離 ,并且沒有角度影響。故本設(shè)計(jì)就采用 C 語(yǔ)言來(lái)實(shí)現(xiàn)各項(xiàng)功能。 系統(tǒng)以 C8051F020 單片機(jī)為核心器件，結(jié)合了防觸電保安器，采用 LED 顯示來(lái)實(shí)時(shí)的顯示時(shí)間；采用鍵盤處理電路來(lái)實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互，使其能對(duì)風(fēng)扇的風(fēng)速以及定時(shí)進(jìn)行方便的設(shè)定。 //加 num sbit numl=P1^0。 //轉(zhuǎn)速占空比數(shù)據(jù) char baiwei。 j 0。 f1=0。 P0=0x00。 } else f1=0。 L1=1。 //前面兩種都不是的話就是平常風(fēng) 。 L3=0。} else f1=0。 P0=pattern_dP[shiwei]。 qs=0。 } void restart() //初始化程序 { EA=1。 char fenwei。 //取消定時(shí)標(biāo)記位 bit qs。 （ 2）根據(jù)控制要求，選擇了 C8051F020 單片機(jī)作為本系統(tǒng)的主控器。 圖 31 編譯界面 系統(tǒng)仿真 為了方便后期的硬件搭建，本設(shè)計(jì)在前期使用仿真軟件 Proteus 對(duì)部 分系統(tǒng)進(jìn)行了仿真。當(dāng)數(shù)據(jù)幀接收時(shí)，會(huì)驗(yàn)證第一位碼的碼寬： （ 1） 如果第一位低電平碼為低于 2ms 的脈寬，會(huì)被當(dāng)作錯(cuò)誤碼處理。常用的消抖電路有觸發(fā)器消抖電路、濾波消抖電路兩種。 用 C8051F020 單片機(jī) 來(lái)做 主芯片控制 ,采用紅外 SM0038 接收頭 ，結(jié)合繼電器 控制電機(jī)檔位 ， 為了能遠(yuǎn)離距的制電風(fēng)扇，采用了紅外遙控器。 本設(shè)計(jì)選用動(dòng)態(tài)顯示的方法，其顯示格式如表 1。如圖 8所示： U1 U6 U8 U 1 0U5 U7 U9 U 1 1U 1 2 U 1 4 U 1 6 U 1 1 8U 1 3 U 1 5 U 1 7 U 1 9P 1 0P 1 1P 1 2P 1 36785P 1 3P 1 2P 1 1P 1 0 圖 8 矩陣鍵 盤原理圖 顯示電路設(shè)計(jì) 顯示器是一類比較多見的設(shè)備，其種類繁多，但在單片機(jī)實(shí)例中常用發(fā)光二極管顯示器 (LED)以及液晶顯示器（ LCD） 兩種，由于這兩種顯示其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，價(jià)格便宜，接口容易實(shí)現(xiàn)，因而得到廣泛應(yīng)用。 引腳名稱 引腳號(hào) 引腳類型 說(shuō)明 VDD 18,20 數(shù)字電壓源 DGND 17,21 數(shù)字地 AV+ 9,29 模擬電壓源 AGND 8,30 模擬地 TCK 14 數(shù)字輸入 帶內(nèi)部上拉的 JTAG測(cè)試時(shí)鐘 TMS 13 數(shù)字輸入 帶內(nèi)部上拉的 JTAG測(cè)試模式選擇 TDI 15 數(shù)字輸入 帶內(nèi)部上拉的 JTAG測(cè)試數(shù)據(jù)輸入 TDO 16 數(shù)字輸出 帶內(nèi)部上拉的 JTAG測(cè)試數(shù)據(jù)輸出 XTAL1 10 模擬輸入 晶體輸入 XTAL2 11 模擬輸出 晶體輸出 /RST 12 數(shù)字 I/O 芯片復(fù)位 VREF 3 模擬 I/O 電壓基準(zhǔn) CP0+ 2 模擬輸入 比較器 0的同相輸入端 CP0 1 模擬輸入 比較器 0的反相輸入端 CP1+ 模擬輸入 比較器 1的同相輸入端 CP1 模擬輸入 比較器 1的反相輸入端 DAC0 32 模擬輸出 數(shù)模轉(zhuǎn)換輸出口 0 DAC1 31 模擬輸出 數(shù)模轉(zhuǎn)換輸出口 1 AIN0AIN7 4—— 7 模擬輸入 模擬 MIX通道輸入 07 1 22—— 27 數(shù)字 I/O 端口 0位 07 數(shù)字 I/O 端口 1位 07 數(shù)字 I/O 端口 2位 07 數(shù)字 I/O 端口 3位 07 表 1 引腳定義 紅外發(fā)射電路設(shè)計(jì) 本遙控發(fā)射器采用碼分制遙控方式。系統(tǒng)時(shí)鐘能夠在內(nèi)部和外部振蕩器間切換。其硬件接口部分主要包括SM 紅外接收模塊、 LED 顯示模塊、鍵盤處理模塊、防觸電保護(hù)模塊。此項(xiàng)技術(shù)的長(zhǎng)足進(jìn)步，也促 使遙控風(fēng)扇的設(shè)計(jì)更容易，造價(jià)更低廉。 涉密論文按學(xué)校規(guī)定處理。除了文中特別加以標(biāo)注引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的 成果作品。Decoding 電風(fēng)扇的智能紅外遙控器系統(tǒng)設(shè)計(jì) Ⅱ 目 錄 1 引言 ...................................................................................................................................1 課題的研究背景及意義 ........................................................................................ 1 國(guó)內(nèi)、外發(fā)展現(xiàn)狀 ................................................................................................ 1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成 ........................................................................................................ 2 2 系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計(jì) .......................................................................................................2 系統(tǒng)工作原理 ........................................................................................................ 2 系統(tǒng)主控模塊設(shè)計(jì) ................................................................................................ 3 C8051F020 單片機(jī)的引腳結(jié)構(gòu)及功能說(shuō)明 ............................................... 3 C8051F020 單片機(jī)的最小系統(tǒng)設(shè)計(jì) ........................................................... 4 發(fā)射端電路模塊設(shè)計(jì) ............................................................................................ 5 紅外發(fā)射電路設(shè)計(jì) ...................................................................................... 7 鍵盤電路設(shè)計(jì) .............................................................................................. 8 顯示電路設(shè)計(jì) .............................................................................................. 9 接收端電路模塊設(shè)計(jì) ..........