【正文】 形如圖 13所示 數(shù) 字 “ 1 ”1 b 時(shí) 間數(shù) 字 “ 0 ”1 b 時(shí) 間 圖 13 RC5 信號(hào)中的“ 1”碼和“ 0”碼 鍵盤電路設(shè)計(jì) 接收端采用矩陣按鍵，其中 0， 1， 2 按鍵用于風(fēng)扇的定時(shí)，模式，調(diào)速切換。 圖 12 SM0038 一體化紅外接收器的內(nèi)部包括：紅外光敏二極管、接收電路、放大電路、解碼器、濾波器等，只要架上 +5V 電源，輸出引腳直接輸出不帶副載波的負(fù)極性 RC5信號(hào) [8]。 紅外接收管是接收部分的主要元件，紅外接收管是一種光敏二極管。 C40 .0 1 u FR 1 8C52 .2 u F321P 3 0G N DV C C P 3 0紅外接收管 圖 11 紅外接收電路 通常，紅外遙控器將遙控信號(hào) (二進(jìn)制脈沖碼 )調(diào)制在 40KHz 的載波上，經(jīng)過(guò)緩沖過(guò)程，放大過(guò)程之后被送至紅外發(fā)光二極管，產(chǎn)生紅外信號(hào) [7]。其設(shè)計(jì)原理圖如下： C 8 0 5 1 F 0 2 0數(shù) 碼 管 顯 示+ 5 V 電 壓 源 交 流 電 源控 制 單 元紅 外 接 線 頭手 動(dòng) 按 鍵整 流 變 壓 圖 10 紅外接收端方框圖 紅外接收 電路設(shè)計(jì) 在接收過(guò)程中，脈沖通過(guò)光學(xué)濾波器和紅外二極管轉(zhuǎn)換為 40KHZ 的電信號(hào)，此信號(hào)經(jīng)過(guò)放大，檢波，整形，解調(diào)，送到解碼與接口電路，從而完成相應(yīng)的遙控功能。 本設(shè)計(jì)選用動(dòng)態(tài)顯示的方法，其顯示格式如表 1。動(dòng)態(tài)顯示法是目前各種單片機(jī)采用 的流行方法。 LED 的顯示方式可以分為兩種，一是靜態(tài)顯示，二是動(dòng)態(tài)顯示，本設(shè)計(jì)選用動(dòng)態(tài)顯示。其顯示端輸入低電平有效，高電平截止。這時(shí)如果需要點(diǎn)亮 a~g 中的任何一盞燈，只需要在相應(yīng)端輸入高電平即可；輸入低電平則截止 [6]。其中圖 為共電風(fēng)扇的智能紅外遙控器系統(tǒng)設(shè)計(jì) 10 陰極結(jié)構(gòu)。例如，當(dāng) a、 b、 g、 e、 d、段亮?xí)r，則顯示字幕“ F”。 LED 顯示器又稱為數(shù)碼管，它主要由 8 段發(fā)光二極管組成，如圖 9 所示。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。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]。編碼鍵盤的優(yōu)點(diǎn)是編寫程序簡(jiǎn)單而且使用方便；缺點(diǎn)所使用的硬件復(fù)雜。 編碼鍵盤：包括按鍵和產(chǎn)生鍵碼的硬件電路。電路圖如圖 7所示： 本系統(tǒng)采用 PH303 紅外發(fā)射二極管，波長(zhǎng)為 940，正向電壓在 以下。 遙控發(fā)射通過(guò)鍵盤，每按下一個(gè)鍵，即產(chǎn)生具有不同的編碼數(shù)字脈沖，這種代碼指令信號(hào)調(diào)制在 40KHz 的載波上，激勵(lì)紅外光二極管產(chǎn)生不同的脈沖，通過(guò)空間傳送到受控機(jī)的遙控接收器。由于紅外發(fā)光二極管的內(nèi)部材料與普通二極管不同，所以它是一個(gè)特殊的發(fā)光二極管，在它的兩端加上一定的電壓時(shí)，其發(fā)出來(lái)的是紅外線不再是可 見光。 在確定選擇 C8051F020 作為本設(shè)計(jì)發(fā)射電路核心芯片和點(diǎn)觸式開關(guān)作為控制鍵后，電風(fēng)扇的智能紅外遙控器系統(tǒng)設(shè)計(jì) 8 加上一個(gè)簡(jiǎn)單紅外發(fā)射電路和 12M 晶體震蕩器便可實(shí)現(xiàn)紅外發(fā)射。 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。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。 端口輸入 /輸出 S M B u sP R T 3 C F 寄存 器T 0 ， T 1 ， T 2比 較 器 輸 出P C AU A R TS P I數(shù) 字 交叉 開 關(guān)優(yōu) 先 級(jí)譯 碼 器X B R 0 ，X B R 1 ， X B R 2寄 存 器P R T 0 C F , P R T1 C F , P R T 2 C F寄 存 器P 0 I / O單 元P 2 I / O單 元P 1 I / O單 元P 3 I / O單 元P 0 . 0P 3 . 0 — P 3 . 7P 3 . 7P 3 . 0P 2 . 0P 1 . 7P 1 . 0P 0 . 7P 2 . 7P 3P 2P 1P 0 P 0 . 0 — P 0 . 7P 2 . 0 — P 2 . 7P 1 . 0 — P 1 . 7 圖 6 端口 I/O 功能框圖 電風(fēng)扇的智能紅外遙控器系統(tǒng)設(shè)計(jì) 7 MCU 中有大量的數(shù)字資源需要通過(guò)數(shù)字 I/O 端口 P0， P1， P2和 P3 才能使用。 C 8 0 5 1 F 0 2 0矩 陣 按 鍵數(shù) 碼 管 顯 示紅 外 發(fā) 射 管5 V 電 源 圖 5 手持式遙控器方框圖 電風(fēng)扇的智能紅外遙控器系統(tǒng)設(shè)計(jì) 6 1. C8051F020 的功能： （ 1）高速、流水線結(jié)構(gòu)的 8051 兼容 的 CIP51 內(nèi)核（可達(dá) 25MIPS） （ 2） 64KB 可重編程閃速存儲(chǔ)器 （ 3） 真正 12 位、 100ksps 的 8 通道 ADC，帶 PGA （ 4） 4352B 的片內(nèi) RAM （ 5） 可尋址 64KB 地址空間的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器接口 （ 6） 硬件 178。設(shè)計(jì)者完全控制數(shù)字功能的引腳分配，只受 （ 3）端口 I/O初始化步驟 1）用端口輸入方式寄存器（ PnMDIN）選擇所有的端口引腳輸入方式（模擬或數(shù)字）。每個(gè)端口引腳可以被定義為通用 I/O(GPIO),又可以分配給一個(gè)數(shù)字外設(shè)或功能（例如：UART0 或 /INT1），如圖所示。振蕩器的工作方式是受 SFR 控式，內(nèi)外各一個(gè)，即 OSCICN 內(nèi)部振蕩器控制寄存器和 OSCXCN 外部振蕩器控制寄存器。外部振蕩器的可配置性是相當(dāng)可觀的，足以為用戶帶來(lái)多種選擇 [2]。系統(tǒng)時(shí)鐘能夠在內(nèi)部和外部振蕩器間切換。片內(nèi)原理框圖如圖 3 所示。在使用 JTAG引腳都容許 5V的輸入信號(hào)電壓。模擬外設(shè)以及數(shù)字外設(shè)都能由固件使能或禁止，配置。其中 C8051F020 是該系列單片機(jī)中功能較全，最具有代表性的一款 C8051F020 提供以下標(biāo)準(zhǔn)功能： 64k bytes 字節(jié) Flash 存儲(chǔ)器， 4352（ 4096+256） B 的片內(nèi) RAM， 64 個(gè)數(shù)字 I/O 引腳 ， 5個(gè)通用的 16 位定時(shí)器，硬件實(shí)現(xiàn)的 SPI,SMBUs/I178。 C8051F 系列單片機(jī)就是一種典型的 SOC型單片機(jī)，原是 Cygnal公司的產(chǎn)品，該公司于 20xx 年并入 Silicon Laboratories 公司。紅外接收端普遍采用價(jià)格便宜，性能可靠的一體化紅外接收頭接收紅外信號(hào)，它對(duì)信號(hào)進(jìn)行放大后送解調(diào)電路將以調(diào)制的指令編碼信號(hào)解調(diào)出來(lái)，即還原為編碼信號(hào)，再送給單片機(jī)，經(jīng)單片機(jī)解碼并控制相關(guān)對(duì)象。 C 8 0 5 1 F 0 2 0鍵 盤 功 能 輸 入遙 控 功 能 輸 入電 機(jī) 調(diào) 速控 制 輸 出 圖 1 系統(tǒng)組成框圖 2 系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計(jì) 系統(tǒng)工作原理 紅外遙控是單向的紅外通信方式，整個(gè)信號(hào) 傳輸中，需要一個(gè)發(fā)射端和一個(gè)接收端。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。 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)。下一階段的研究將是使其更加人性化，更好的滿足不同群體的人的需求。 相比之下，國(guó)外的只能電風(fēng)扇起步較早，目前各類研究也比較成熟， 電風(fēng)扇在中國(guó)仍然具有很大的市場(chǎng)，所以我國(guó)對(duì)電風(fēng)扇的優(yōu)化研究是很積極的。由于許多的家庭消費(fèi)水平并不是很高，電風(fēng)扇在中地區(qū)以及農(nóng)村將來(lái)一段時(shí)間里還是會(huì)占有市場(chǎng)的許多份額，但老式電風(fēng)扇功能簡(jiǎn)單，不能滿足智能化的要求。 國(guó)內(nèi)、外發(fā)展現(xiàn)狀 隨著電子制造業(yè)的不斷發(fā)展，社會(huì)對(duì)生產(chǎn)率的要求越來(lái)越高，各行業(yè)都需要精良高效、高可靠性的設(shè)備來(lái)滿足要求。“智能化”的興起，使得電風(fēng)扇的功能也越來(lái)越多，越來(lái)越貼進(jìn)人們生活?？照{(diào)雖然現(xiàn)在在城市中已經(jīng)相當(dāng)普遍，而且有替代電風(fēng)扇的趨勢(shì)，但是由于家庭消費(fèi)水平所限，在將來(lái)的一段時(shí)間里，電風(fēng)扇在中小城市和農(nóng)村仍有較大的市場(chǎng)份額。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。 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。紅外遙控是一種遠(yuǎn)距離，利用紅外信號(hào)來(lái)操作的一種技術(shù)。Encoding。解碼 The Design of Infrared Remote Control System of Intelligent Electric Fan Electrical Engineering and Automation Specialty CHENGXiang Abstract: For more convenient and quick of household electric fan .with C8051F020 as the main control module, SM0038 as the integration of infrared receiving tubes, designed a simple microcontroller infrared remote control electric fan system. Under this system design has realized the basic function of the electric fan: switch function, the function of speed adjustment, timing function, wind, class selection function added to prevent electric shock protector, a substantial increase in the use of security. System simulation show that the intelligent infrared remote control fan has simple operation, strong practicability, safe and fast. Key words: Infrared Remote Control。信號(hào)調(diào)制 。系統(tǒng)仿真表明，智能紅外遙控風(fēng)扇具有操作簡(jiǎn)單，實(shí)用性強(qiáng)，安全快捷等優(yōu)點(diǎn)。該系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了以下電風(fēng)扇的基本功能：開關(guān)功能、調(diào)速功能，定時(shí)功能，風(fēng)類選擇功能。 涉密論文按學(xué)校規(guī)定處理。 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。對(duì)本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。 作者簽名： 日 期：