【文章內(nèi)容簡介】 紅外遙控接收電路遙控器使用方便，功能多，作單片機系統(tǒng)控制命令的輸入，解決了常規(guī)矩陣鍵盤輸入線路板過大、布線復雜、占用I／O口過多的弊病。接收端電路只需一個一體化集成紅外接收管，如果接收管信號弱，可加接三極管放大信號。 紅外遙控發(fā)送電路遙控器采用脈寬調(diào)制編碼。遙控器無鍵按下，紅外發(fā)射二極管不發(fā)出信號，遙控接收頭輸出信號1。有鍵按下時，0和1編碼的高電平經(jīng)遙控頭倒相后輸出信號0，引起單片機中斷(單片機預先設定為下降沿產(chǎn)生中斷)。單片機在中斷時關閉其中斷功能，使用輸入功能，通過軟件延時或計時器判斷高低電平時間，便可知接收到的是引導碼還是0和1。這里測的是高電平時間，接收到的是引導碼；，接收到的是編碼0；，接收到的是編碼1。在判斷時間時，應考慮一定的誤差值。因為不同的遙控器由于晶振參數(shù)等原因，發(fā)射及接收到的時間也會有很小的誤差。2. LED顯示模塊LCD具有最強的顯示功能，然而可視距離有限，只有半米左右，成本較高，因此本設計使用4位LED數(shù)碼管顯示，顯示內(nèi)容有限，但足以滿足要求，可視距離遠可達5米左右，成本低。 LED顯示效果顯示模塊由四位數(shù)碼管和74LS273鎖存器，一片74LS139組成，8個數(shù)據(jù)信號，2根位選信號。顯示數(shù)據(jù)由P4口輸出。工作時，位選信號通過139選中第一位數(shù)碼管的273鎖存，數(shù)據(jù)信號送上該位上要顯示的數(shù)據(jù)，位選信號再切換到下一位數(shù)碼管，依此重復4次，便能完成一次顯示。顯示會在每次用戶發(fā)出控制命令后顯示系統(tǒng)對用戶操作的響應，沒有控制命令發(fā)出時，顯示會自動顯示選定房間的溫度，濕度，光照三個環(huán)境參數(shù)數(shù)據(jù)。 LED顯示電路3. 串口通信模塊PC機與247主機，247主機與各2274從機子系統(tǒng)間都使用RS—232串口通信。波特律統(tǒng)一設置為9600，247和2274的系統(tǒng)時鐘使用片內(nèi)數(shù)控振蕩器，頻率1M，波特率時鐘源選擇MCLK，即BRCLK=MCLK=1MHZ。波特率分頻系數(shù)計算公式為：N = fBRCLK/Baudrate即N=1M/9600=，分頻寄存器分為整數(shù)和分數(shù)部分，其計算公式為：整數(shù)部分：UCBRx = INT(N)分數(shù)部分：UCBRSx = round( ( N – INT(N) ) * 8 )即UCBRx = INT()=104UCBRSx = round( ( – 104 ) * 8 )=1波特率設置沒有絕對正確值，這取決于波特率時鐘與理想掃描時鐘的時間誤差累積。公式僅作參考，用來大致確定寄存器的值的范圍，具體值需要在調(diào)試過程中實驗。調(diào)試可使用串口調(diào)試助手，以能持續(xù)地正確傳送數(shù)據(jù)為準。下圖是一常用頻率下的波特率設置及其對應的收/發(fā)誤碼率。圖中帶下劃線的一行為我們所使用的波特率時鐘和波特率。4. 以太網(wǎng)通信模塊本系統(tǒng)可以利用現(xiàn)在普遍連接的以太網(wǎng)進行數(shù)據(jù)傳輸和控制命令的傳送，只需要配合現(xiàn)有建筑內(nèi)的辦公自動化系統(tǒng)或互聯(lián)以太網(wǎng)網(wǎng)絡的適配器即可，系統(tǒng)預留接口。 MSP430常用波特率設置及其誤碼率 串口通信電路 控制輸出模塊對溫度和光照的控制是日常生活和工業(yè)控制中最常見的，建筑內(nèi)的空調(diào)系統(tǒng)，采光系統(tǒng)，照明系統(tǒng)，都是這一類的控制。本系統(tǒng)控制輸出模塊也分為溫控和光控部分。兩部分各有特點。 控制模塊電路1．溫度控制采用白熾燈模擬溫控調(diào)節(jié)裝置。單片機控制信號，經(jīng)隔離和放大后驅(qū)動繼電器輸出。 溫度控制模塊對于空調(diào)等自帶溫度采集功能的空氣調(diào)節(jié)裝置，采用本監(jiān)控系統(tǒng)的溫度檢測器與空氣調(diào)節(jié)裝置自身的檢測器配合的方式，可以使空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)能耗降低，人的舒適程度增加，同時可以根據(jù)需要和實際環(huán)境情況擴展對空氣調(diào)節(jié)裝置的控制方式和功能。溫度采集的值傳到監(jiān)控中心，由監(jiān)控中心進行處理并發(fā)出控制命令，由網(wǎng)絡將命令傳輸?shù)竭b控等操作設備上控制空調(diào)等的工作，實現(xiàn)遠程監(jiān)控和自動控制。2. 采光和照明控制在光照調(diào)節(jié)系統(tǒng)的設計中，為到達節(jié)能目的，采用自然采光和燈光照明兩種方式相結合對光照強度進行精確控制。系統(tǒng)對外界射入室內(nèi)的自然光照采樣，如果外界光照能滿足室內(nèi)照明需求，則關閉照明燈，打開采光天窗。采光輸出采用電機驅(qū)動模擬天窗來實現(xiàn)。采光效果達到設定光照要求時，電機會自動停止。天窗滑動槽兩端裝有紅外對射管ST150作天窗位置檢測。如果自然光不能滿足照明需求，再通過調(diào)節(jié)燈光亮度補償。 采光裝置照明輸出采用PWM方式對照明燈亮度進行微調(diào)控制，247的計時器模塊具有PWM輸出功能。PWM信號從247的TA1，TA2口輸出，經(jīng)74LS244轉(zhuǎn)換成5V信號，分別送到電機驅(qū)動芯片L298N的兩個使能端，L298N的4個輸入信號兩兩接在VCC和GND上，4個輸出信號分別驅(qū)動兩個照明燈炮并始終處于開啟狀態(tài)。通過改變PWM信號的占空比，就可控制小燈亮暗。 照明精確控制電路四、軟件系統(tǒng)設計 系統(tǒng)軟件流程系統(tǒng)的基本軟件流程為：首先，對各功能模塊和控制參數(shù)進行初始化。然后，主機向從機子系統(tǒng)發(fā)送數(shù)據(jù)采集命令，收到相應從機返饋回的數(shù)據(jù)后，判斷該從機當前工作模式并將各從機的狀態(tài)參數(shù)發(fā)送給PC控制終端，實時顯示和保存數(shù)據(jù)。從機根據(jù)采集參數(shù)和監(jiān)控中心的命令，進行控制運算，根據(jù)控制命令執(zhí)行控制輸出。 系統(tǒng)軟件流程圖 系統(tǒng)工作頻率系統(tǒng)設計并不要求CPU進行大量數(shù)據(jù)處理和運算，使用1M的片內(nèi)數(shù)控振蕩器作為系統(tǒng)時鐘已經(jīng)能夠滿足系統(tǒng)實時響應的要求。系統(tǒng)時鐘設置如下：WDTCTL=WDTPW+WDTHOLD。 //關看門狗BCSCTL1=CALBC1_1MHZ。 //設定DCO為1MHZDCOCTL CALBC1_1MHZ。 A/D采集模塊247系統(tǒng)P6口有8個外部12位A/D口，2274系統(tǒng)有9個外部10位A/D口，分散在各個端口上，并且都是端口復用。顯示模塊上顯示的最低位為個位，需要用到A/D采集的環(huán)境參數(shù)每個房間有3個，所以無論是A/D精度還是數(shù)量都已經(jīng)能夠滿足要求。247每一個A/D通道都有各自的存儲寄存器，相互獨立，便于操作和讀取。,1,2三個A/D口為例，參考電壓選為AVCC和AVSS，多通道單次順序采樣，設置如下：P6SEL=0x07。 //選擇A/D功能ADC12CTL0=ADC12ON+MSC+SHT0_8。 //打開A/D內(nèi)核,單次觸發(fā)，連續(xù)轉(zhuǎn)換ADC12CTL1=SHP+CONSEQ_1。 //多通道單次轉(zhuǎn)換ADC12MCTL0=INCH_0。ADC12MCTL1=INCH_1。ADC12MCTL2=INCH_2+EOS。 //轉(zhuǎn)換結束//此處加入更多通道ADC12IE=0x04。 //ADC12CTL0|=ENC。 //打開A/D內(nèi)核2274的9路A/D共用一個存儲寄存器AD10MEM，每個通道完成轉(zhuǎn)換后的A/D值都會送往AD10MEM，單通道單次采樣相對更容易實現(xiàn)，只需在A/D功能函數(shù)中三次觸發(fā)A/D轉(zhuǎn)換即可，觸發(fā)前應先選擇好A/D通道。10位A/D滿量程為3FF，即1023，在確定正，負參考電壓后，其AD轉(zhuǎn)換值計算公式如下： 紅外解碼模塊MSP430外部中斷口豐富，共有16個外部中斷口。紅外信號解碼利用MSP430的外部中斷功能。整個解碼工作全部由P1口中斷服務程序完成。 紅外解碼程序流程圖一個完整的紅外編碼共33位，分別是1位引導碼，8位用戶碼，8位用戶碼，8位數(shù)據(jù)碼，8位數(shù)據(jù)反碼。同一遙控器大多只有一種地址碼，不同遙控器使用不同地址碼，萬能遙控除外。這取決于編碼芯片。本設計采用TC9012，它提供了8種用戶碼，用戶編碼一共有8種，是利用“SEL”腳與“KO0～KO7”中的任一腳相連接來進行選擇的。本遙控系統(tǒng)用戶碼為010。 紅外編碼格式因為人體會發(fā)出10mm左右特定波長的紅外線，實際也是一個干擾源，所以抗干擾很有必要。為了簡化電路，加強穩(wěn)定性，這里使用相對簡單并效果較好的軟件慮波。，一般的干擾脈沖不會超過一個毫秒。只需在中斷程序中延時23個毫秒，然后讀取信號的電位，高電平為干擾，低電平為信號。這樣能基本濾除干擾。如要更好濾波效果。同樣，用戶碼也可用來抗干擾，只需先對用戶碼驗證，再決定是否讀取數(shù)據(jù)。 紅外接收軟件濾波方法軟件濾波程序如下：P1IE amp。= ～0x08。