【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 圖形、曲線及漢字，并且可以實(shí)現(xiàn)屏幕上下左右滾動(dòng)、動(dòng)畫(huà)功能、分區(qū)開(kāi)窗戶(hù)、反轉(zhuǎn)、閃爍等功能。 LCD 的特點(diǎn) 主要 是體積小、形狀薄、重量輕、耗能少（ 1～ 10 微瓦 /平方厘米）、低發(fā)熱、工作電壓低（ ～ 6 伏）、無(wú) 污染，無(wú)輻射、無(wú)靜電感應(yīng)， 特別 是視域?qū)挕@示信息量大、無(wú)閃爍，并能直接與 CMOS 集成電路相匹配， 而且 還是真正的 “ 平板 ” 式顯示設(shè)備 ，近幾年來(lái)被廣泛用于單片片劑控制的智能儀器、儀表和低功耗電子產(chǎn)品中 [11]。 本設(shè)計(jì)使用 LCD12864漢字圖形點(diǎn)陣式液晶顯示模塊，可顯示漢字和圖形，內(nèi)置8192個(gè)中文漢字（ 16? 16點(diǎn)陣）、 128個(gè)字符（ 8? 16點(diǎn)陣）及 64? 256點(diǎn)陣顯示 RAM（ GDRAM）， 配置 LED背光，多種軟件功能（光標(biāo)顯示、畫(huà)面移位、自定義字符、 5 睡眠模式等）。 主要技術(shù)參數(shù)如下： 電源： VDD ~+5V(內(nèi)置升壓電路，無(wú)需負(fù)壓 )； 顯示內(nèi)容： 128列 ? 64行； 顯示顏色：黃綠屏，藍(lán)屏； 顯示角度： 6： 00 鐘直視； LCD類(lèi)型： STN； MCU接口： 8 位并口或串行； 其中 D0D07 數(shù)據(jù) 端口與 STC89C52 端口 相連接 ， VSS 與 VEE 兩端接地 ； 、 、 作為 LCD 的 RS、 R/W、 E 的控制信號(hào) ； 與 PSB 相連選擇并行指令模式； 與 RST 相連，如圖 為 LCD12864 的引腳圖。 圖 LCD12864 引腳圖 紅外遙控接收模塊 紅外接收器是一種可以接收紅外信號(hào)并能獨(dú)立完成從紅外線接收到輸出 TTL電平信號(hào)兼容的器件，體積和普通的塑封三極管差不多，適合于各種紅外線遙控和紅外線數(shù)據(jù)傳輸。 紅外接收部分包括光電放大、解調(diào)、解碼，其紅外接收示意圖如圖 所示。本次設(shè)計(jì)使用的接收電路是一種集紅外線接收和放大于一體的一體化紅外線接收器（ VS1838B），不需要任何外接元件，就能完成從紅外線接收到輸出與 TTL 電平信號(hào)兼容的所有工作。其主要特性如下：小型設(shè)計(jì)，內(nèi)置專(zhuān)用 IC，寬角度及長(zhǎng)距離接收， 6 抗干擾能力強(qiáng)，能抵擋環(huán)境干擾光線，因此廣泛應(yīng)用于視聽(tīng)器材、家庭電器和其他紅外線遙控產(chǎn)品。此接收器對(duì)外只有 3 個(gè)引腳： DOUT、 GND、 VCC，與單片機(jī)接口非常方便，如圖 所示 [1214]： ① 脈沖信號(hào)輸出接單片機(jī)的 I/O 口，本設(shè)計(jì)接單片機(jī)外部中斷 ； ② GND 接地線（ 0V）； ③ VCC 接電源正極（ +5V）； 光 / 電 放 大 解 調(diào) 解 碼 圖 紅外接收示意圖 圖 VS1838B 引腳圖 定時(shí)模塊 本設(shè)計(jì)使用 DS12C887 實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片，功能豐富，如圖 所示，在各種設(shè)備、家電、儀器、工業(yè)控制中，可以很容易的用它來(lái)組成時(shí)間獲取單元，以實(shí)現(xiàn)各種時(shí)間的獲取。由于 DS12C887 能夠自動(dòng)產(chǎn)生世紀(jì)、年、月、日、時(shí)、分、秒等時(shí)間信息，其內(nèi)部又增加了世紀(jì)寄存器，從而利用硬件電路解決了“千年”問(wèn)題； DS12C887 中自帶有鋰電池，外部掉電時(shí)，其內(nèi)部時(shí)間信息還能夠保持 10 年；對(duì)于一天內(nèi)的時(shí)間記錄，有 12 小時(shí) 制和 24 小時(shí)制兩種模式。在 12 小時(shí)制模式中，用 AM 和 PM區(qū)分上午和下午；時(shí)間的表示方法也有兩種，一種用二進(jìn)制數(shù)表示，一種用 BCD 碼表示；DS12C887 中帶有 128 字節(jié) RAM，其中有 11 字節(jié) RAM 用來(lái)存儲(chǔ)時(shí)間信息， 4 字節(jié)RAM 用來(lái)存儲(chǔ) DS12C887 的控制信息，稱(chēng)為控制寄存器， 113 字節(jié)通用 RAM 給用戶(hù)使用；此外用戶(hù)還可對(duì) DS12C887 進(jìn)行編程以實(shí)現(xiàn)多種方波輸出，并可對(duì)其內(nèi)部的三路中斷通過(guò)軟件進(jìn)行屏蔽 [15]。 主要技術(shù)參數(shù)如下： 7 功能： Clock， Calendar， Alarm； 封裝 /箱體： eDIP； 時(shí)間格式： HH： MM： SS， Binary； 日期格式： DW： DM： M： Y， Binary； RTC 存儲(chǔ)容量： 113B； 電源電壓（最大值）： ； 電源電壓（最小值）： ； 最大工作溫度： +70C； 最小工作溫度： 0C； 安裝風(fēng)格： ThroughHole； RTC 總線接口： Multiplexed； 圖 定時(shí)電路 指示燈模塊 指示燈使用發(fā)光二極管，簡(jiǎn)稱(chēng) LED，如圖 所示，是一種能發(fā)光的半導(dǎo)體電子元件。這種電子元件早在 1962 年出現(xiàn)，早期只能是低光度的紅光，之后發(fā)展出其他單色光的 版本，除了紅色、綠色、黃色外，還出現(xiàn)了藍(lán)色和白色，時(shí)至今日能發(fā)出的光已遍及可見(jiàn)光、紅外線及紫外線，光度也有所提高，高亮度的發(fā)光二極管更是可以取代傳統(tǒng)燈泡。而隨著科技的不斷進(jìn)步，發(fā)光二極管技術(shù)發(fā)展很快，其用途也由當(dāng)初作為指示燈、顯示板等，現(xiàn)已被廣泛應(yīng)用于顯示器、電視機(jī)采光裝飾和照明等，成為家用燈飾、交通燈等發(fā)光組件，就連汽車(chē)的尾燈，也開(kāi)始使用發(fā)光二極管車(chē)燈了。 LED 只能往一個(gè)方向?qū)ǎㄍ姡?，叫正向偏置（正向偏壓），?dāng)電流流過(guò)時(shí)， 8 電子與空穴在其內(nèi)復(fù)合而發(fā)出單色光，這叫電致發(fā)光效應(yīng)，而光線的波長(zhǎng)、顏色跟其所采 用的半導(dǎo)體材料種類(lèi)與摻入的元素雜質(zhì)有關(guān)，具有效率高、壽命長(zhǎng)、不易破損、開(kāi)關(guān)速度高、高可靠性等傳統(tǒng)光源不及的優(yōu)點(diǎn)。它與普通的二極管一樣，由一個(gè) PN結(jié)組成， P 為正極， N 為負(fù)極。當(dāng)正向連接時(shí)，即 P 接正極、 N 接負(fù)極時(shí)，二極管導(dǎo)通；反之，二極管截止。這就是二極管的單向?qū)щ娞匦?。?dǎo)通時(shí)，若有足夠的正向電流通過(guò)二極管，發(fā)光二極管便會(huì)亮。由于其體積小，耗電量低，常作為單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的輸出指示器件，用以指示系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)。 圖 指示燈電路 直流電機(jī)模塊 目前，直流電機(jī)憑借其速度的可控性，穩(wěn)定的啟動(dòng)、制動(dòng)，平 滑而經(jīng)濟(jì)的調(diào)速等特點(diǎn)，而在工業(yè)生產(chǎn)、城市建筑、農(nóng)田水利等多方面得到了廣泛的應(yīng)用。直流電機(jī)轉(zhuǎn)速的控制主要采用 3 種方法，即改變電樞總電阻、改變電樞的供電電壓、改變勵(lì)磁磁通。但是，通過(guò)調(diào)壓的方式進(jìn)行電機(jī)調(diào)速，會(huì)將一部分電壓轉(zhuǎn)化成熱能，使得能源利用率降低，造成能源浪費(fèi)。并且傳統(tǒng)調(diào)速方式還具有調(diào)節(jié)精度低、調(diào)速不穩(wěn)定、可控性較差、裝置繁雜等缺點(diǎn)。而采用脈寬調(diào)制的方式對(duì)電機(jī)進(jìn)行調(diào)速，不僅實(shí)現(xiàn)了對(duì)電機(jī)速度的實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)，而且還體現(xiàn)了節(jié)約能源、經(jīng)濟(jì)實(shí)用等特點(diǎn)。 所以在這里我們使用脈寬調(diào)制（ PWM）來(lái)實(shí)現(xiàn)調(diào)速。 脈沖寬度調(diào)制 (Pulse Width Modulator)， 是指輸出固定的周期信號(hào) ， 通過(guò)調(diào)整一個(gè)周期內(nèi)工作周期的大小來(lái)控制輸出功率的方法。 方波的有效電壓跟電壓幅值和占空比有關(guān)，我們可以通過(guò)占空比實(shí)現(xiàn)改變有效電壓。 在 PWM 9 驅(qū)動(dòng)直流電機(jī)的系統(tǒng)過(guò)程中，通過(guò)改變直流電機(jī)上電樞的電壓占空比來(lái)改變平均電壓大小，從而控制直流電機(jī)的平均速度 [16,17]。 用單片機(jī)控制直流電機(jī)時(shí)，需要加驅(qū)動(dòng)電路，以便為直流電動(dòng)機(jī)提供足夠大的驅(qū)動(dòng)電流。使用不同的直流電動(dòng)機(jī)，其驅(qū)動(dòng)電流也不同。通常有以下幾種驅(qū)動(dòng)電路：三極管電流放大驅(qū)動(dòng)電路、電動(dòng)機(jī)專(zhuān)用驅(qū)動(dòng)模塊（如 L298）和達(dá)林頓驅(qū)動(dòng)電路等。如果是驅(qū)動(dòng)單個(gè)電動(dòng)機(jī)，并且電動(dòng)機(jī)的電流不大時(shí)，可選用三極管組成驅(qū)動(dòng)電路。如果電動(dòng)機(jī)所需的驅(qū)動(dòng)電流較大，可直接選用市場(chǎng)上現(xiàn)成的電動(dòng)機(jī)專(zhuān)用驅(qū)動(dòng)模塊，接口簡(jiǎn)單，操作方便，但價(jià)格較貴。而達(dá)林頓驅(qū)動(dòng)器實(shí)際上是一個(gè)集成芯片，單塊芯片同時(shí)可驅(qū)動(dòng)八個(gè)電動(dòng)機(jī)，每個(gè)電動(dòng)機(jī)由單片機(jī)的一個(gè) I/O口控制。當(dāng)需要調(diào)節(jié)直流電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速時(shí)，使單片機(jī)相應(yīng)的 I/O口輸出不同占空比的 PWM波形即可實(shí)現(xiàn)。 本設(shè)計(jì)采用三極管電流放大驅(qū)動(dòng)電路，如圖 ， D端控制轉(zhuǎn)向， PWM端控制轉(zhuǎn)速。只要控制 D和 PWM的電平就可以控 制直流電機(jī)的正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)和停轉(zhuǎn)，可以通過(guò)脈沖信號(hào)的占空比控制電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速；占空比越大，電機(jī)速度越快。 直流電機(jī)在電子設(shè)計(jì)中有著重要的應(yīng)用，如何簡(jiǎn)單、穩(wěn)定、高效地對(duì)直流電機(jī)的速度進(jìn)行精確控制有著重要的意義 [18]。 圖 直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路 電源模塊 本設(shè)計(jì)接收端由 ，由于單片機(jī) I/O 口輸出 5V供電，接入一個(gè) 7805 穩(wěn)壓電路，如圖 所示，輸出電壓和最大輸出電流決定于所選三端穩(wěn)壓器系列。電子產(chǎn)品中，常見(jiàn)的三端穩(wěn)壓集成電路有正電壓輸出 78xx 和負(fù)電壓輸出 79xx 10 系列。顧名思 義，三端 IC 是指這種穩(wěn)壓用的集成電路，只有三條引腳輸出，分別是輸入端、接地端和輸出端。它的樣子像是普通的三極管， TO220 的標(biāo)準(zhǔn)封裝，也有9013 樣子的 TO92 封裝。用 78/79 系列三端穩(wěn)壓 IC 來(lái)組成穩(wěn)壓電源所需的外圍元件極少，電路內(nèi)部還有過(guò)流、過(guò)熱及調(diào)整管的保護(hù)電路，使用起來(lái)可靠、方便，而且價(jià)格便宜。該系列集成穩(wěn)壓 IC 型號(hào)中的 78/79 后面的數(shù)字代表該三端穩(wěn)壓電路的輸出電壓，如 7805 表示輸出電壓為 5V， 7909 表示輸出電壓為負(fù) 9V。在實(shí)際應(yīng)用中，應(yīng)在三端集成穩(wěn)壓電路上安裝足夠大的散熱器（當(dāng)然小功率的 條件下不用）。當(dāng)穩(wěn)壓溫度過(guò)高時(shí)，穩(wěn)壓性能將變差，甚至損壞。 圖中電容 Ci 用于抵消輸入線較長(zhǎng)時(shí)的電感效應(yīng)，以防止電路產(chǎn)生自激振蕩，其容量較小，一般小于 1uF；電容 C0 用于消除輸出電壓中的高頻噪聲，可取小于 1uF 的電容，也可取幾微法甚至幾十微法的電容，以便輸出較大的脈沖電流 [19]。 圖 7805 穩(wěn)壓電路 1 第 4章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 基于單片機(jī)的電風(fēng)扇遙控開(kāi)關(guān)的設(shè)計(jì)包括兩個(gè)子系統(tǒng)：紅外遙控器發(fā)射指令和紅外遙控接收指令，兩個(gè)子系統(tǒng)具有很強(qiáng)的互連性，但各個(gè)子系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)還是有一定差別的，本設(shè)計(jì)的軟件分為發(fā)射 部分和接收部分。 使用 C 語(yǔ)言編寫(xiě)程序，調(diào)用的庫(kù)函數(shù)多，易于移植，編程簡(jiǎn)單。 紅外發(fā)射及接收的工作原理 紅外發(fā)射工作原理 系統(tǒng)上電初始化，當(dāng)無(wú)按鍵按下時(shí)，系統(tǒng)處于等待狀態(tài)；當(dāng)有按鍵按下時(shí)，系統(tǒng)檢查按鍵號(hào)，得其按鍵碼值。在發(fā)射過(guò)程中，將按鍵碼值與 38KHZ 載波進(jìn)行調(diào)制，經(jīng)三極管 9013 放大后驅(qū)動(dòng)紅外發(fā)射管發(fā)射經(jīng)調(diào)制的脈沖信號(hào)。發(fā)射信號(hào)采用脈沖個(gè)數(shù)編碼，不同的脈沖個(gè)數(shù)代表不同的編碼。 紅外編碼組成包括一個(gè)引導(dǎo)碼、兩組 8 位用戶(hù)碼、一組 8 位數(shù)據(jù)碼以及一組 8位數(shù)據(jù)碼的反碼，如圖 所示。紅外 通訊數(shù)據(jù)采用脈沖編碼，所謂脈沖編碼，就是將每一位數(shù)據(jù)信號(hào)用一個(gè)脈沖來(lái)表示。采用脈寬調(diào)制的串行碼的波形如圖 所示。數(shù)據(jù)“ 0”是由 的高電平和 的低電平組成，高低電平比約為 1:1，脈寬為 ；數(shù)據(jù)“ 1”是由 的高電平和 的低電平組成，高低電平比約為 1:3，脈寬為 。正是由上述“ 0”和“ 1”組成的 32 位二進(jìn)制碼，和 38KHZ的載波進(jìn)行調(diào)制，然后再通過(guò)紅外發(fā)光二極管產(chǎn)生紅外線向空間發(fā)射。 這樣做有兩點(diǎn)好處：第一，減少了有效的發(fā)射時(shí)間，有利于降低平均功 耗，這對(duì)于采用干電池供電的發(fā)射器十分重要；第二，外部干擾信號(hào)多為緩變信號(hào)，這樣做也有利于抗干擾 [20,21]。 S0S2S1S4S3S7S6S5D4D3D2D1D5D0D7D6S0S2S1S4S3S7S6S5D4D3D2D1D5D0D7D6引 導(dǎo) 碼 用 戶(hù) 碼 用 戶(hù) 碼 數(shù) 據(jù) 碼 數(shù) 據(jù) 碼 反 碼 圖 編碼方式組成 2 0 . 5 6 m s 0 . 5 6 m s1 . 1 2 5 m s2 . 2 5 m s數(shù) 據(jù) 0 參 數(shù) 圖 數(shù) 據(jù) 1 參 數(shù) 圖 圖 數(shù)據(jù)參數(shù)示意圖 紅外接收工作原理 系統(tǒng)上電初始化，對(duì)單片機(jī) 口進(jìn)行檢測(cè)，當(dāng)其為高電平時(shí)，系統(tǒng)處于等待狀態(tài)。當(dāng)其為低電平時(shí)，將啟動(dòng)中斷服務(wù)程序，實(shí)現(xiàn)接收數(shù)據(jù)。需要說(shuō)明的是：數(shù)據(jù)采用中斷方式進(jìn)行接收，單片機(jī)在外部中斷 0 方式下工作， 因?yàn)橥獠恐袛?0 優(yōu)先級(jí)最高，這樣不至于信息的丟失 [22]。 紅外線接收時(shí)把遙控發(fā)送的數(shù)據(jù)（已調(diào)制信號(hào)）轉(zhuǎn)換成一定格式的控制指令脈沖，即完成紅外線的接收、放大、解調(diào)，這些工作由一體化紅外接收頭完成，輸出 TTL兼容電平。最后通過(guò)解碼把脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)據(jù)，從而實(shí)現(xiàn)傳輸。當(dāng)紅外線接收器輸出脈