【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 3． 3 紅外發(fā)射 管驅(qū)動(dòng) 電路 發(fā)射電 路的主要元器件為紅外發(fā)光二極管。它實(shí)際上是一只特殊的發(fā)光二極管， 由于其內(nèi)部材料不同于普通發(fā)光二極管，因而在其兩端施加一定電壓時(shí)，它便發(fā)出的是紅外線而不是可見光。目前大量的使用的紅外發(fā)光二極管發(fā)出的紅外線 波長(zhǎng)為 940nm左右。 圖 10 載波產(chǎn)生電路 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 第 11 頁 共 39 頁 11 由于紅外發(fā)射管的驅(qū)動(dòng)電流 fI 決定了紅外發(fā)射的距離，因此，紅外發(fā)射二極管需要構(gòu)建驅(qū)動(dòng)電路，如圖 11 所示。三極管的選用主要考慮最大集電極電流 Icm 要大于 紅外發(fā)射管的 fmI ， 9013符合。 三極管基極偏流 R2 由下式選取 : R2=(Vbes+UbesU的 )/(Ic/β ) 其中， Vbes 為三極管基極 發(fā)射級(jí)的飽和導(dǎo)通壓降，一般取 ； Ud 為三極管導(dǎo)通時(shí)輸入低電平電壓，其值小于 ，一般取 ； Ic 為 三級(jí)管的集電極電流，因?yàn)楸灸K電路中，紅外發(fā)射管工作時(shí)以通斷比 1:1 的方式發(fā)射信號(hào)，為獲得最佳的發(fā)射距離，可取 Ic約等于 2 fmI ，但不要超過 2 fmI ，否則易損壞紅外發(fā)射管；β為三極管的電流放大系數(shù)，一般取 50 左右較為可靠。若 Vcc 為 5V，發(fā)射管的 fmI 為 ，則 R2≧ 1kΩ，可取 R2=1 kΩ。 限流電阻 R3由下式選取： R3=(Vcc+UcesVf)/Ic 其中， Uces為三極管集電極 發(fā)射級(jí)的飽和導(dǎo)通壓降，一般取 ；若 Vcc為 5V，則 R3≧ ，可取 R3=75Ω。 3． 4 紅外遙控接收電路 紅外遙控發(fā)射的二進(jìn)制代碼，在接收端需要對(duì)其進(jìn)行解碼， 其 接收 模塊具有自動(dòng)濾除載波的功能， 完成對(duì)紅外信號(hào)的接收、放大、檢波、整形，并解調(diào) 出的信號(hào)遙控器 的圖 11 紅外發(fā)射管驅(qū)動(dòng)電路 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 第 12 頁 共 39 頁 12 編碼 脈沖 。 為了減少干擾，采用的是價(jià)格便宜、性能可靠的一體化紅外接頭（ HS0038，它接收紅外線信號(hào)頻率為 38kHz，周期為 26μ s） 接收紅外信號(hào)，再送給單片機(jī)，經(jīng)單片機(jī)解碼去執(zhí)行控制相關(guān)對(duì)象。 3． 5 暖風(fēng)機(jī)控制電 路 紅外遙控器的按鍵控制暖風(fēng)機(jī)的功能。暖風(fēng)機(jī)的的控制部分包括暖風(fēng)機(jī)的定時(shí)、指示燈以及調(diào)溫進(jìn)行控制 等模塊。其功能由遙控器鍵盤控制： 1 鍵控制冷風(fēng)， 2 鍵控制低熱風(fēng)， 3鍵控制高熱風(fēng)， 4鍵用于定時(shí)控制， 5鍵用作關(guān)機(jī)鍵。 3． 5． 1 指示燈電路 如圖 12， D1表示冷風(fēng)指示燈， D2表示低熱風(fēng)指示燈， D3表示高熱風(fēng) 。功能表如表3： 表 3 溫度控制指示燈 燈 十六進(jìn)制 顏色 D1 F 1 1 1 0 0FEH 綠 D2 F 1 1 0 1 0FDH 黃 D3 F 1 0 1 1 0FBH 紅 D4D6 表示定時(shí)處理 指示燈，共設(shè)定五種時(shí)間，即 15 分鐘， 30 分鐘， 45 分鐘， 60分鐘， 90分鐘。 按鍵第 1次按下，表示定時(shí) 15分鐘， D4指示燈亮； 按鍵第 2次按下，表示定時(shí) 30分鐘， D5指示燈亮； 按鍵第 3次按下，表示定時(shí) 45分鐘， D6指示燈亮； 按鍵第 4次按下，表示定時(shí) 60分鐘， D D6指示燈亮； 圖 12 指示燈電路 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 第 13 頁 共 39 頁 13 按鍵第 5次按下，表示定時(shí) 90分鐘， D D D6指示燈亮； 按鍵第 6次按下，表示定時(shí)取消， D D D6指示燈全滅；之后又重復(fù)以上過程。 其功能表如表 4: 表 4 定時(shí)處理功能表 十六進(jìn)制 功能 F 1 1 1 0 0FEH 冷風(fēng) F 1 1 0 1 0FDH 低熱風(fēng) F 1 0 1 1 0FBH 高熱風(fēng) 3． 5． 2 溫度控制電路 P0口接溫度控制電路，主要實(shí)現(xiàn)冷風(fēng)，低熱風(fēng)，高熱風(fēng)的控制，其電路圖如圖 13： 暖風(fēng)機(jī)只要開機(jī)，不論處于何種工作狀態(tài)，風(fēng)扇電機(jī)都必須送風(fēng)工作，無風(fēng)干 燒 會(huì)造成相關(guān) 塑料件的熱變形損壞。實(shí)現(xiàn)開機(jī)送 風(fēng)的 方法是 單片機(jī) 中 的 ～ 口 ， 可用三支二極管 D D1 D12組成三與門電路。其工作原理是： 按調(diào)溫鍵 K1，暖風(fēng)機(jī)啟動(dòng)并進(jìn)入冷風(fēng)工作狀態(tài)， 單片機(jī) 的 口 輸出低電平，通過三與門的 D8～ D13 支路使三極管 Q1 導(dǎo)通， Q2 飽和，并觸發(fā)可控硅 SCR 導(dǎo)通，使風(fēng)扇電機(jī)通電工作，冷風(fēng)發(fā)光二極管導(dǎo)通。 按調(diào)溫鍵 K2，暖風(fēng)機(jī)進(jìn)入低熱送風(fēng)工作狀態(tài)， 單片機(jī)的 口 恢復(fù)高電平， 圖 13 暖風(fēng)機(jī)的溫度控制電路 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 第 14 頁 共 39 頁 14 輸出低電平，該低電平一路通過三與門的 D8D11D13 支路維持可控硅 SCR 的導(dǎo)通，即維持風(fēng)扇電 機(jī)工作，另一路通過二與門的 D8 支路到達(dá)三極管 Q3 的基極而使 Q3 導(dǎo)通，繼電器 J1通電吸合，其常開觸點(diǎn) J11吸合， VR1（ 1200W）通電加熱，低熱發(fā)光二極管導(dǎo)通，從而實(shí)現(xiàn)低熱送風(fēng)功能，此時(shí)， PTC暖氣機(jī)只相當(dāng)于一個(gè) 1200W的暖風(fēng)機(jī)。 按調(diào)溫鍵 K3，暖氣機(jī)進(jìn)入高熱送風(fēng)工作狀態(tài)， 口 恢復(fù)高電平， 輸出低電平，該低電平分三路去控制，一路通過三與門的 D1 D13 支路維持風(fēng)扇電機(jī)工作，一路通過二與門的 D9 支路維持 Q3 的導(dǎo)通，即維持繼電器 J1 的吸合和 VR1（ 1200W）的通電工作，第三路直接到達(dá)三極管 Q4 基極，使 Q4 導(dǎo)通，繼電器 J2 通電吸合，其常開觸點(diǎn) J21 吸合， VR2（ 600W）通電加熱，高熱發(fā)光二極管導(dǎo)通，此時(shí)二組 VR 同時(shí)加熱，相當(dāng)于一個(gè) 1800W的暖風(fēng)機(jī)。 3． 6 紅外遙控暖風(fēng)機(jī)總 電路 該紅外遙控暖風(fēng)機(jī)系統(tǒng)包括發(fā)射系統(tǒng)和接收系統(tǒng)。發(fā)射系統(tǒng)電路圖如圖 14，接收系統(tǒng)電路圖如圖 15。 圖 14 發(fā)射系統(tǒng)電路圖 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 第 15 頁 共 39 頁 15 4 系統(tǒng)軟件 程序 設(shè)計(jì) 4． 1 Keil 軟件 單片機(jī)開發(fā)中除必要的硬件外，同樣離不開軟件。本設(shè)計(jì)選擇使用 Keil 作為開發(fā)工具。 Keil 作為一種專門的單片機(jī)應(yīng)用開發(fā)軟件，它具有很強(qiáng)大的功能。它集成了 C編譯 器，匯編編譯器等。本設(shè)計(jì)使用匯編語言進(jìn)行開發(fā)，產(chǎn)生 *.asm文件，然后將 *.asm文件加載到 Proteus中的單片機(jī)中，生成 *.hex 文件，在 Protues中調(diào)試運(yùn)行。 Keil軟件是目前最流行開發(fā) 80C51系列單片機(jī)的軟件工具，這從近年來各單片機(jī)仿真機(jī)廠商紛紛宣布全面支持 Keil C51 即可看出。 Keil C51 提供了包括 C 語言編譯器、宏匯編、連接器、庫管理和一個(gè)功能強(qiáng)大的仿真調(diào)試器等在內(nèi)的完整開發(fā)方案，通過一個(gè)集成開發(fā)環(huán)境將這些部分組合在一起。掌握這一軟件對(duì)于使用 80C51系列單片機(jī)的愛好者來說是十分必 要的，即使不使用 C語言而使用匯編語言編程，其方便易用的集成環(huán)境、強(qiáng)大的軟件仿真調(diào)試工具也會(huì)令開發(fā)者事半功倍。 軟件系統(tǒng)程序清單見附錄 A。 圖 15 接收系統(tǒng)電路圖 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 第 16 頁 共 39 頁 16 4． 2 紅外遙控發(fā)射系統(tǒng)程序設(shè)計(jì) 發(fā)送系統(tǒng) 總體 流程圖 如圖 16： 發(fā)射數(shù)據(jù)流程圖如圖 17： 中斷設(shè)置 鍵盤掃描 按鍵C=0？ 發(fā)送數(shù)據(jù) Y 設(shè)置初始值 N 圖 16 發(fā)送系統(tǒng)總體流程圖 發(fā)送引導(dǎo)碼 發(fā)送用戶碼 發(fā)送數(shù)據(jù)反碼 發(fā)送數(shù)據(jù)碼 開始 返回 圖 17 發(fā)射數(shù)據(jù)流程圖 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 第 17 頁 共 39 頁 17 鍵盤掃描流程圖如圖 18所示： 圖 18 鍵盤掃描流程圖 4． 3 紅外遙控接收系統(tǒng)程序設(shè)計(jì) 接收系統(tǒng) 總 流程圖 如圖 19所示： 鍵盤處理 送入行掃描初始值 設(shè) C=1，左移檢測(cè)列 C=0？ R=0 設(shè) C=1，右移檢測(cè)行 C=0？ Y N 設(shè)置初始值 N N YN 調(diào)消除抖動(dòng)子程序 讀 P1 值 A=0 存按鍵值 返回 發(fā)送 Y Y N 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 第 18 頁 共 39 頁 18 遙控信號(hào)指令解碼 是定時(shí)指令 定時(shí)處理 30 分鐘到 90 分鐘 是調(diào)溫指令 風(fēng)型處理（ 3 檔） 冷風(fēng)，低 /高熱風(fēng) 接收到遙控 信號(hào)指令 開始 初始化處理關(guān)閉風(fēng)扇 是關(guān)機(jī)指令 關(guān)機(jī)處理 取消定時(shí)，關(guān)風(fēng)扇 Y Y Y Y N N N N 按鍵 處理 流程圖 如圖 20所示： 圖 19 接收系統(tǒng)總流程圖 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 第 19 頁 共 39 頁 19 接收數(shù)據(jù)流程 ： 1） 初始化外部中斷 0為下降沿中斷； 2） 進(jìn)入外部中斷，關(guān)閉外部中斷； 3） 對(duì)引導(dǎo)碼進(jìn)行判斷。如果引導(dǎo)碼正確，準(zhǔn)備接收下面一幀遙控?cái)?shù)據(jù)，以查詢方式判斷遙控?cái)?shù)據(jù)的 0和 1，如果非引導(dǎo)碼，則退出外部中斷； 4） 數(shù)據(jù)接收順序：用戶碼，用戶反碼，數(shù)據(jù)碼，數(shù)據(jù)反碼； 5） 當(dāng)接收到 32位數(shù)據(jù)時(shí)，說明一幀數(shù)據(jù)接收完畢 。比較數(shù)據(jù)碼和數(shù)據(jù)反碼，若數(shù)據(jù)碼取反后與數(shù)據(jù)反碼不同，則表示為無效數(shù)據(jù)，應(yīng)放棄 ； 6） 開啟 外部中斷， 準(zhǔn)備下一次遙控接收。 5 系統(tǒng)仿真 5． 1 Proteus 軟件 本系統(tǒng)最后采用 Proteus 軟件進(jìn)行了系統(tǒng)仿真。 Proteus 軟件是由英國(guó) Labcenter Electronics 公司開發(fā)的 EDA 工具軟件，已有近20年的歷史，在全球得到了廣泛應(yīng)用。 Proteus 軟件采用虛擬仿真技術(shù)，具有強(qiáng)大的設(shè)計(jì)和仿真功能，很好地解決了單片機(jī)及其外圍電路的設(shè)計(jì)和協(xié)同仿真問題，可以在沒有鍵值存儲(chǔ) 鍵值與 07H 比較 鍵值與 08H 比較 鍵值與 01H 比較 鍵值與 0AH 比較 鍵值與 04H 比較 開冷風(fēng) 開低熱風(fēng) 開高熱風(fēng) 定時(shí)處理 關(guān)機(jī) 返回主程序 其他鍵不處理 圖 20 按鍵處理流程圖 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 第 20 頁 共 39 頁 20 單片機(jī)實(shí)際硬件的條件下，利用 PC 實(shí)現(xiàn)單片機(jī)軟件和硬件同步仿真，仿真結(jié)果可以 直接應(yīng)用于真實(shí)設(shè)計(jì)，極大的提高了單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)效率， 同時(shí) 也使單片機(jī)的學(xué)習(xí)和應(yīng)用開發(fā)過程變得容 易和簡(jiǎn)單。 Proteus 軟件包括了豐富的元器件庫，可以根據(jù)不同的要求設(shè)計(jì)各種單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng) 。 Proteus軟件具有 4大功能： 智能原理圖設(shè)計(jì)豐富的器件庫。超過 27000 種元器件，可方便地創(chuàng)建新元件；智能的器件搜索：通過模糊搜索可以快速定位所需要的器件； 智能化的連線功能。 自動(dòng)連線功能使連接導(dǎo)線簡(jiǎn)單快捷，大大縮短繪圖時(shí)間，并且支持總線結(jié)構(gòu)， 使用總線器件和總線布線使電路設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明清晰； 可輸出高質(zhì)量圖紙。通過個(gè)性化設(shè)置，可以生成印刷質(zhì)量的 BMP圖紙，可以方便地供 WORD、 POWERPOINT等多種文檔使用。 完 善的電路仿真功能。 5． 2 Proteus 仿真過程 單片機(jī)仿真過程大致分以下 3步： 1） 在 ISIS平臺(tái)上進(jìn)行系統(tǒng)的電路設(shè)計(jì)、元器件選擇、接插件、 鏈接電路和電氣檢測(cè)等。 2） 在 ISIS平臺(tái)上進(jìn)行系統(tǒng)的程序設(shè)計(jì)、編譯、代碼調(diào)試，最后生成目標(biāo)代碼文件(*.hex)。 3） 在 ISIS平臺(tái)上把目標(biāo)代碼文件加載到單片機(jī)系統(tǒng)中仿真運(yùn)行，并實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)交互、協(xié)同仿真。相當(dāng)程度的反映了實(shí)際系統(tǒng)的運(yùn)行情況。 使用 Proteus軟件仿真，可以有效驗(yàn)證程序的可執(zhí)行性，并能在設(shè)計(jì)中實(shí)時(shí)作出調(diào)整，其流程圖如圖 2圖 22所示。 Proteus 電路設(shè)計(jì) 源程序編輯 生成目標(biāo)文件代碼 加載目標(biāo)文件 設(shè)置時(shí)鐘頻率 Proteus 仿真 新建設(shè)計(jì)文件 選取元器件 放置元器件、電源和地 電路布線 元器件屬性設(shè)置 電器檢測(cè) 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 第 21 頁 共 39 頁 21 5． 3 Proteus 仿真結(jié)果 由