【正文】 ..................................................... 13 電機(jī)控制電路 ...................................................................................................... 14 電機(jī)工作原理 ............................................................................................ 14 風(fēng)的類型 .................................................................................................... 14 工作方式 .................................................................................................... 15 調(diào)速 原理 .................................................................................................... 15 調(diào)速方法 .................................................................................................... 16 其它外圍電路 ...................................................................................................... 16 按鍵去抖動(dòng)電路 ........................................................................................ 16 防觸電保安器 ............................................................................................ 17 3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) .................................................................................................................18 紅外發(fā)射端程序設(shè)計(jì) .......................................................................................... 18 遙控碼的發(fā)射 ...................................................................................................... 19 紅外接收 .............................................................................................................. 20 接收端程序設(shè)計(jì) ........................................................................................ 20 數(shù)碼幀 的接收處理 .................................................................................... 21 程序流程 .............................................................................................................. 22 系統(tǒng)主程序流程圖 .................................................................................... 22 各附程序流程圖 ........................................................................................ 22 4 系統(tǒng)仿真與調(diào)試 .............................................................................................................25 電風(fēng)扇的智能紅外遙控器系統(tǒng)設(shè)計(jì) Ⅲ 編程環(huán)境 .............................................................................................................. 25 系統(tǒng)仿真 .............................................................................................................. 25 結(jié)束語(yǔ) .................................................................................................................................27 參考文獻(xiàn) .............................................................................................................................28 附錄 .....................................................................................................................................29 致謝 .....................................................................................................................................38 電風(fēng)扇的智能紅外遙控器系統(tǒng)設(shè)計(jì) 1 1 引言 課題的研究背景及意義 科技的發(fā)展，科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步日新月異，導(dǎo)致社會(huì)節(jié)奏加快，因此人們對(duì)于方便，智能的要求不斷提高，遙控器能迎合這一需求。由發(fā)射端發(fā)出指令，接收端處理信號(hào)，最終實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離的控制。紅外遙控是一個(gè)小小的科技創(chuàng)新，但隨之而來(lái)的事極大的便利。作為一種常用的電器，電風(fēng)扇具有體積輕巧、價(jià)格便宜、擺放方便等特點(diǎn)。 市場(chǎng)的需求促使了電風(fēng)扇的發(fā)展。在現(xiàn)有市場(chǎng)多功能紅外遙控電風(fēng)扇的基礎(chǔ)上，提出了一種新型的智能電風(fēng)扇，相對(duì)于舊式電風(fēng)扇，智能電風(fēng)扇設(shè)置了很多人性化的設(shè)計(jì)，如智能照明，安全保護(hù)，傾倒保護(hù)，智能照明等功能 ，使得電風(fēng)扇更加人性化，相信其豐富的功能、人性化的設(shè)計(jì)將會(huì)大大提高電風(fēng)扇的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。風(fēng)扇老式家電的一類，曾被認(rèn)為是空調(diào)產(chǎn)品沖擊下的淘汰品；但電風(fēng)擁有價(jià)格便宜、使用方便、體積小等特點(diǎn)。為提高電風(fēng)扇的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，使之在技術(shù)含量上有所提高，且更加 安全可靠，智能電風(fēng)扇隨之被提出。智能電風(fēng)扇已經(jīng)開(kāi)始電風(fēng)扇的智能紅外遙控器系統(tǒng)設(shè)計(jì) 2 投入市場(chǎng)，目前這方面的技術(shù)已經(jīng)成熟。美的等家電企業(yè)相繼推出了大廈扇和學(xué)生扇，這是針對(duì)不同的人群而專門(mén)研制的，具有智能化控制系統(tǒng)的電風(fēng)扇。 系統(tǒng)由硬件和軟件兩部分組成，都采用了模塊化的結(jié)構(gòu)。軟件部分則包含紅外發(fā)生程序、紅外接收程序和風(fēng)扇控制程序。發(fā)送端采用單片機(jī)將待發(fā)送的二進(jìn)制信號(hào)編碼調(diào)制為一系列的脈沖串信號(hào)，通過(guò)紅外發(fā)射管發(fā)射紅外信號(hào)。 電風(fēng)扇的智能紅外遙控器系統(tǒng)設(shè)計(jì) 3 系統(tǒng)主控模塊設(shè)計(jì) 系統(tǒng)采用的主控器是 C8051F020 單片機(jī)。C8051F 系列具有與 MCS51 單片機(jī)兼容的內(nèi)核，運(yùn)用流水線式運(yùn)算技術(shù)，不再把時(shí)鐘周期以及機(jī)器周期進(jìn)行細(xì)致區(qū)分，可以在執(zhí)行指令的同一時(shí)刻，預(yù)處理接下來(lái)的指令，增加了指令執(zhí)行速率。C 和兩個(gè) UART 串行通接口，可尋址 64KB 地址空間的外部數(shù)據(jù)存貯器接口。同時(shí)， Flash 存儲(chǔ)器也可以在線系統(tǒng)重新編程，可用于不易失類數(shù)據(jù)儲(chǔ)存，并可以現(xiàn)場(chǎng)刷新 8051 固件，支持?jǐn)帱c(diǎn)、觀察點(diǎn)、單步運(yùn)行和停機(jī)命令 [1]。 C8051F020 為 100 引腳 TQFP 封裝，如圖 2所示。 C8051F020 單片機(jī)的引腳結(jié)構(gòu)及功能說(shuō)明 圖 2 C8051F020 芯片示意圖 電風(fēng)扇的智能紅外遙控器系統(tǒng)設(shè)計(jì) 4 C8051F020 單片機(jī)的最小系統(tǒng)設(shè)計(jì) 單片 機(jī)最小系統(tǒng)設(shè)計(jì)如圖 3 所示 ： C 8 0 5 1 F 0 2 0電 源 電 路復(fù) 位 電 路仿 真 接 口 電 路圖 3 C8051F020 最小系統(tǒng)原理框圖 （ 1） C8051F 系列 MCU 振蕩器 每個(gè) C8051F 系列 MCU 都包含內(nèi)部振蕩器以及外部振蕩器驅(qū)動(dòng)電路，每個(gè)驅(qū)動(dòng)電路都可以作系統(tǒng)時(shí)鐘， MCU 在復(fù)位后從內(nèi)部振蕩器啟動(dòng)。也可以在選擇的時(shí)候，讓其中一個(gè)振蕩器保持在允許狀態(tài)，這樣可以避免切換時(shí)的延遲。時(shí)基信號(hào)可以來(lái)自外 CMOS 時(shí)鐘源或者晶體 諧振器，陶瓷諧振器喝 RC 組合電路以及外部電容也可以。 （ 2） C8051F020 交叉開(kāi)關(guān)配置 C8051F020 單片機(jī)內(nèi)部的數(shù)字和模擬資源可以通過(guò) P0~P3， 32 個(gè) I/O 引腳使用。其中 P1口的引腳可以用作 ADC1 的模擬輸入。 電風(fēng)扇的智能紅外遙控器系統(tǒng)設(shè)計(jì) 5 2）用端口輸出方式寄存器（ PnMDOUT）選擇所有的端口引腳輸出方式） 3）將引腳分配給要使用的外設(shè) 4）使能交叉開(kāi)關(guān)（ XBARE=1） （ 4）程序流程圖 上 電 、 復(fù) 位功 能 模 塊 n功 能 模 塊 2功 能 模 塊 1初 始 化 程 序 圖 4 最小系統(tǒng)框圖 發(fā)射端電路 模塊設(shè)計(jì) 發(fā)射端電路：?jiǎn)纹瑱C(jī)系統(tǒng)及顯示電路、紅外發(fā)射電路、按鍵電路和穩(wěn)壓電路等組成。C和兩個(gè) UART 串行接口 （ 7） 5 個(gè)通用 16 位定時(shí)器 （ 8） 兩個(gè) 12 位 DAC （ 9） 低耗空載和掉電方式。端口0、 2 中的每個(gè)引腳既可以定義為對(duì)應(yīng)的端口 I/O，又可以分配給一個(gè)內(nèi)部非模擬資源，如圖 7 所示 [3]。這種靈活性分配得益于優(yōu)先權(quán)交叉開(kāi)關(guān)譯碼器的強(qiáng)大功能，無(wú)論交叉開(kāi)關(guān)怎么配置，端口 I/O 引腳狀態(tài)都能夠被送到對(duì)應(yīng)鎖存器。碼分制紅外遙控就是指令信號(hào)產(chǎn)生電信號(hào)以不同的脈沖編碼（不同的脈沖數(shù)目及組合）代表不同的控制指令。 紅外發(fā)光二極管為發(fā)射部分的主要元件。現(xiàn)在市面上常用的紅外發(fā)光二極管的波長(zhǎng)為 940nm，其與普通Φ 5的發(fā)光二極管外形相同，但是顏色不同 [4]。 P1 口作為按鍵部分， 口作為發(fā)射部分。 R1紅外發(fā)射管L E DN P NP 0 . 7V C CP 0 . 1發(fā)射部分按鍵部分 圖 7 紅外發(fā)射電路 鍵盤(pán)電路設(shè)計(jì) 單片機(jī)系統(tǒng)的鍵盤(pán)主要有兩種：一種是有編 碼鍵盤(pán)，另一種是非編碼鍵盤(pán)。當(dāng)使用時(shí)，按下鍵盤(pán)上的按鍵，硬件電路就會(huì)產(chǎn)生這個(gè)鍵的代碼（簡(jiǎn)稱鍵碼），在此時(shí)還會(huì)產(chǎn)生一個(gè)脈沖信號(hào)，脈沖信號(hào)傳電風(fēng)扇的智能紅外遙控器系統(tǒng)設(shè)計(jì) 9 遞給 CPU 以接收鍵碼。 非編碼鍵盤(pán)：排列成行或列矩陣形式是其按鍵的特點(diǎn)。 為了簡(jiǎn)潔電路，使用非編碼鍵盤(pán)。下面介紹 LED 的結(jié)構(gòu)、工作原理以及它的接口電路。圖 9 中，a~g 為數(shù)字或字符顯示段， h段為小數(shù)點(diǎn)顯示，通過(guò) a~g 為 7個(gè)發(fā)光段的不同組合，可以顯示 0 到 9和 A到 F 共 16 個(gè)字母和數(shù)字。 LED 可以分為共陰極和共陽(yáng)極兩種結(jié)構(gòu)，如圖 和 所示。即把 8個(gè)發(fā)光二極管陰極連在一起。圖 為共陽(yáng)極結(jié)構(gòu)。表 2 列出了共陽(yáng)極與共陰極 LED 顯示其顯示數(shù)字、字母與顯示代碼之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。其特點(diǎn)是似乎各位 LED 是“同時(shí)”顯示的。其優(yōu)點(diǎn)是硬件簡(jiǎn)單，“動(dòng)態(tài)”由軟件實(shí)現(xiàn)。 表 2 數(shù)碼管顯示格式 數(shù)碼管 1 數(shù)碼管 2 風(fēng)速 D 相應(yīng)數(shù)字 模式 E 相應(yīng)數(shù)字 定時(shí) A 相應(yīng)數(shù)字 數(shù)碼管的操作電路如圖 9所示： Q2 Q2dpdpg gf fc cd db ba aeeR 1 9 R 1 9P00P00P N P P N P21 圖 9 數(shù)碼管基本操作電路 電風(fēng)扇的智能紅外遙控器系統(tǒng)設(shè)計(jì) 11 接收端電路