【正文】 ........................................................... 16 按鍵控制電路 ..................................................................................................................... 17 驅(qū)動(dòng)電路 ............................................................................................................................. 17 溫度模塊電路 ..................................................................................................................... 18 4 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) ....................................................................................................................... 19 系統(tǒng)總體流程圖 .................................................................................................................... 19 部分模塊程序設(shè)計(jì) ................................................................................................................ 20 語(yǔ)音播放程序設(shè)計(jì) ............................................................................................................. 20 紅外接收程序設(shè)計(jì) ............................................................................................................. 21 5 系統(tǒng)調(diào)試 ................................................................................................................................... 22 系統(tǒng)硬件調(diào)試 ........................................................................................................................ 22 系統(tǒng)軟件調(diào)試 ........................................................................................................................ 22 調(diào)試中出現(xiàn)的問(wèn)題 ................................................................................................................ 22 調(diào)試結(jié)果分析 ........................................................................................................................ 23 結(jié)論 ............................................................................................................................................... 24 致謝 ............................................................................................................................................... 25 參考文獻(xiàn) ....................................................................................................................................... 26 附錄 ............................................................................................................................................... 27 哈爾濱劍橋?qū)W院畢業(yè)設(shè)計(jì) 1 智 能紅外遙控電風(fēng)扇設(shè)計(jì) 1 緒論 課題背景和發(fā)展趨勢(shì) 隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，帶動(dòng)了電子產(chǎn)業(yè)和制造業(yè)突飛猛進(jìn)的發(fā)展。智能家居的要求很高，對(duì)智能化程度和自動(dòng)化程度都具有較高的要求。 電風(fēng)扇也是智能家居產(chǎn)業(yè)中的一種。所以，從空氣流通的出發(fā)點(diǎn)來(lái)考慮的話，電風(fēng)扇的優(yōu)點(diǎn) 還是很明顯的?，F(xiàn)在的電風(fēng)扇在中小城市中都具有很大比例的份額，而傳統(tǒng)的電風(fēng)扇雖然優(yōu)點(diǎn)很多，但是功能十分簡(jiǎn)單、并且還伴有較大的噪音，并不符合現(xiàn)在智能家居對(duì)設(shè)備提出的高要求。智能家居的智能化和自動(dòng)化發(fā)展，必然帶動(dòng)電風(fēng)扇行業(yè)的快速發(fā)展，電風(fēng)扇也必然朝著智能化、自動(dòng)化、安全性以及人性化的方向發(fā)展。 課題研究意義和目的 智能電風(fēng)扇的集成化程度很高，并且具有很多優(yōu)點(diǎn)。這種智能電風(fēng)扇在用戶使用時(shí)，會(huì)讓人感到更加舒適。 本文研究的智能電風(fēng)扇具有無(wú)線傳輸功能以及語(yǔ)音播報(bào)功能，能夠讓老年人和殘疾人進(jìn)行無(wú)障礙操作。智能紅外哈爾濱劍橋?qū)W院畢業(yè)設(shè)計(jì) 2 遙控風(fēng)扇包含了很多學(xué)科的知識(shí)，涉及到機(jī)械、電子、傳感、通信以及自動(dòng)化控制等多個(gè)方面。該設(shè)計(jì)最突出的特點(diǎn)就是更加人性化。其次就是通過(guò)無(wú)線的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)檔位的設(shè)置，本設(shè)計(jì)中采用的是紅外通信的方式實(shí)現(xiàn) 16檔位風(fēng)速的設(shè)置，使用者可以用遙控來(lái)控制風(fēng)扇的風(fēng)速。本次設(shè)計(jì)增加了顯示功能和播報(bào)功能，液晶可以將風(fēng)扇的各種運(yùn)行狀態(tài)顯示出來(lái)，在風(fēng)扇的控制過(guò)程有語(yǔ)音的提示，使用戶可以更加舒適、方便地使用。最后，就是可以手動(dòng)設(shè)置風(fēng)扇的運(yùn)行時(shí)間和控制風(fēng)扇的搖頭功能。 STC89C52 單片機(jī)是最為常見(jiàn)的基本型單片機(jī)，它的 ROM 是 8K， RAM 是 256 字節(jié)，工作電壓是 5V[1]。它的 ROM 是 60K ， RAM 是 1280字節(jié)，并且它的內(nèi)部集成了 CCP/PWM 模塊，能夠完全兼容基本型 51 單片機(jī)。 因?yàn)楸鞠到y(tǒng)中要顯示部分圖片和大量的漢字，需要占用大量的內(nèi)存，而且部分芯片的工作電壓是 ，電機(jī)的驅(qū)動(dòng)需要不同占空比的 PWM 信號(hào)。 顯示模塊的選擇 顯示方式有很多種方法，例如：數(shù)碼管顯示， 1602 液晶顯示， 12864 液晶顯示， TFT彩屏顯示等 [3]。但是，它的優(yōu)點(diǎn)是控制較為簡(jiǎn)單，性價(jià)比較高 [4]。 12864 液晶能投顯示字母、數(shù)字、符合、圖形、圖片等。電路設(shè)計(jì)較為簡(jiǎn)單，程序控制容易實(shí)現(xiàn)，價(jià)格低廉。綜上考慮各個(gè)顯示模塊，為了實(shí)現(xiàn)智能紅外遙控電風(fēng)扇的良好人機(jī)界面，本文選 TFT 彩屏進(jìn)行設(shè)計(jì)。本文選用紅外遙控來(lái)操作，主要是因?yàn)檫@種形式具有電路簡(jiǎn)單和使用簡(jiǎn)便的特點(diǎn)。如果只是單純的發(fā)出聲音，并不會(huì)較好的實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音功能。 電機(jī)驅(qū)動(dòng)的選擇 電機(jī)的驅(qū)動(dòng)方式有多種形式，例如： H 橋和 BTN7970。 BTN7970 驅(qū)動(dòng)電流較大，電路的構(gòu)建較容易，可以驅(qū)動(dòng)大功率的電機(jī) [8]。 溫度傳感器的選擇 溫度的采集的數(shù)據(jù)有的為數(shù)字型，也有的為模擬型。 DS18B20 屬于單線數(shù)字型的溫度傳感器。它的溫度測(cè)量范圍較大，范圍是 55 度至 125 度，性價(jià)比較高，使用簡(jiǎn)便 [9]。它可以把檢測(cè)得到的值進(jìn)行放大和濾波等操作，再通過(guò) AD 進(jìn)行轉(zhuǎn)換，輸入到單片機(jī)中。它的優(yōu)點(diǎn)是檢測(cè)精度較好，溫度范圍大，能達(dá)到 200 到 600 度，但是性價(jià)比較低 [10]。所以， DS18B20就可以實(shí)現(xiàn)用戶的要求，并且其電路設(shè)計(jì)容易、使用方便、性價(jià)比高、能夠?qū)崿F(xiàn)更有效的控制。然后，要具有語(yǔ)音播報(bào)和液晶顯示的功能。 所以，本系 統(tǒng)能夠包括以下 7 個(gè)模塊，分別是：?jiǎn)纹瑱C(jī)控制模塊、溫度檢測(cè)模塊、液晶顯示模塊、語(yǔ)音播報(bào)模塊、功能鍵控制模塊、紅外通信模塊和電機(jī)控制模塊。這款芯片能夠?qū)崿F(xiàn)高速處理，并且具有低功耗和超強(qiáng)抗干擾的優(yōu)點(diǎn)，屬于最新的一種8051 單片機(jī) [11]。它的內(nèi)部集成了 MAX810 專用復(fù)位電路以及 2 路 PWM，同時(shí)，它的內(nèi)部還含有 8 路高速 10 位 A/D 轉(zhuǎn)換 [12]。提供給開(kāi)發(fā)者的應(yīng)用程序空間 是 60K，片內(nèi)集成了 1280 字節(jié) 的 RAM[13]。它具有 4 個(gè) 16 位定時(shí)器， 2 個(gè)和傳統(tǒng) 8051兼容的定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器。它 具有 10位精度的 ADC，也就是 8路。 它能夠 軟件定時(shí)器、外部脈沖的捕捉、高速輸出以及脈寬調(diào)制（ PWM） 進(jìn)行 輸出 [15]。 ISD4004 系列單片 的 錄放時(shí)間 為 8～ 16 分鐘 。芯片 使用的是 CMOS 技術(shù)方法，它的內(nèi)部包括： 振蕩器、防混淆濾波器、平滑濾波器、音頻放大器、自動(dòng)靜噪 和 高密度多電平閃爍存貯 器件 。芯片 使用的 多電平 可以用來(lái) 模擬量存儲(chǔ)技術(shù) 手段。 ISD4004 有效預(yù)防了通常情況下的 固體錄音電路 中，由于 量化 以及 壓縮造成的量化噪聲和 ” 金屬聲 ” 狀況的出現(xiàn) 。 元件的實(shí)物圖 如 圖 23 所示 ： 哈爾濱劍橋?qū)W院畢業(yè)設(shè)計(jì) 7 圖 23 ISD4004 圖片 （ 2） SPI(串行外設(shè)接口 ) ISD4004 工作 形式是在 SPI 串行接口下 ， SPI 協(xié)議為一種同步串行數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議 。 對(duì) ISD4004MP 語(yǔ)音芯片來(lái)說(shuō) ， 當(dāng)時(shí)鐘處于上升沿的狀態(tài) ， 將鎖存 MOSI 引腳的數(shù)據(jù) ； 當(dāng)處于下降沿的狀態(tài) ， 將會(huì)把數(shù)據(jù)送入 MISO 引腳中。所以 ， 在使用者發(fā)出上電指令以后 ， 需要等待 TPUD 的信號(hào) ， 在信號(hào)后會(huì)發(fā)出一條操作指令。 該元件 能夠從 00 地址就進(jìn)行放音的啟動(dòng) ， 如果有 EOM 顯示時(shí) ， 就會(huì)立刻停止中斷 ，也就是在此時(shí)停止了聲音的播放。 元件 能夠從 00 地址進(jìn)行錄音的啟動(dòng) ， 直到 OVF 出現(xiàn)時(shí)才停止 ， 也就是說(shuō)存貯器末 尾哈爾濱劍橋?qū)W院畢業(yè)設(shè)計(jì) 8 階段出現(xiàn)時(shí) ， 錄音才停止。 表 21 ISD4004 指令表 指令 8 位控制碼 16 位地址 操作摘要 POWERUP 00100XXXXXXXXXXXXXXXXXXX 上電 :等待 TPUD 后器件可以工作 SET PLAY 11100XXX A15A0 從指定地址開(kāi)始放音。必須后跟 REC 指令錄音繼續(xù) REC 10110XXXXXXXXXXXXXXXXXXX 從當(dāng)前地址開(kāi)始錄音 SET MC 11101XXXA15 A0 從指定地址開(kāi)始快進(jìn)。它的優(yōu)點(diǎn)很多，擁有很多種類的接口、編程簡(jiǎn)單實(shí)用、便于進(jìn)行外圍擴(kuò)展等功能。該器件不需要外部的顯示緩存。對(duì)單片機(jī)的供電電壓的要求是必須要與 I/O 電平具有一致性。 5V 的單片機(jī)不可以和彩色屏幕直接進(jìn)行連接，中間要有電平轉(zhuǎn)換電路。發(fā)送端使用單片機(jī)，將準(zhǔn)備發(fā)送的二進(jìn)制信號(hào)編碼進(jìn)行轉(zhuǎn)變，調(diào)制成一系列的脈沖串信號(hào)。紅外接收操作完成以后，就可以實(shí)現(xiàn)紅外信號(hào)的接收、放大、檢波、整形以及解調(diào)得到的遙控編碼脈沖。芯片的型號(hào)是 HS0038，其能夠接收得到的紅外信號(hào)頻率是38kHz，周期通常是 26μ s，其可以實(shí)現(xiàn)信號(hào)的放大、檢波以及整形，最終獲取 TTL電平的編碼信 號(hào)。紅外通信原理圖如圖 24 所示： 圖 24 紅外通信原理圖 （ 2）編碼、解碼 二進(jìn)制信號(hào)的調(diào)制是通過(guò)單片機(jī)實(shí)現(xiàn)的，它可以將編碼以后的二進(jìn)制信號(hào)調(diào)制為頻率38kHz 的間斷脈沖串。這就是我們通常所說(shuō)的，調(diào)制完成以后，利用紅外發(fā)射二極管發(fā)送的信號(hào)。如果脈寬是 0. 56ms 、周期是 1. 12ms， 則 表示為二進(jìn)制的 “ 0” ；如果脈寬是 1. 68ms、周期是 2. 24ms， 則 表示二進(jìn)制的 “ 1” ，如圖 25 所示： 哈爾濱劍橋?qū)W院畢業(yè)設(shè)計(jì) 10 圖 25 數(shù)據(jù)碼原理圖 單片機(jī)使用外部中斷 INT0 管腳和紅外接收頭的信號(hào)線相連，中斷方式是邊沿觸發(fā)形式。 DS18B20 DS18B20 的主要特性如下： （ 1）適合使用的電壓范圍較大，電壓范圍為 ～ 。 ℃； （ 6）可編程的分辨率將是 9～ 12 位，相對(duì)應(yīng)的可分辨溫度分別是 ℃、 ℃、℃以及 ℃ 。 表 23 分辨率設(shè)置表