【正文】 0kR810k圖 20 調(diào)速原理電風扇的智能紅外遙控器系統(tǒng)設(shè)計17 調(diào)速方法如圖，把電抗器串聯(lián)到單相電動機電源回路中，通過切換電抗器的線圈抽頭來實現(xiàn)降壓調(diào)速。當調(diào)速開關(guān)撥到低時，主繞組 LR 與電抗器 L 串接電源，電源電壓的一部分將降落在電抗器 L 的全部線圈上，因而主繞組 LR 的工作電壓降低，LR 產(chǎn)生的磁場減弱，電動機的轉(zhuǎn)差率就增大，轉(zhuǎn)速顯著降低；當調(diào)速開關(guān)撥至高，主繞組在額定電壓下運行，轉(zhuǎn)速達到最高；當調(diào)速開關(guān)撥至中，LR 和 LA 工作電壓介于高速和低速之間，因此為中速。 其它外圍電路 按鍵去抖動電路鍵盤一般是由一組按鍵按照一定規(guī)律組合而成，通過按鍵的通、斷作用輸入開關(guān)電壓信號。按鍵由斷開到閉會及由閉合到斷開時，由于機械觸點的彈性作用，按鍵的動作不是立刻完成的，在閉合及打開的瞬間有機械抖動的發(fā)生，抖動時間一般為 5—10ms，表現(xiàn)在輸入電壓信號上為輸入信號是抖動的不穩(wěn)定的電平信號，其信號波形如圖 22 所示。理想波形實際波形穩(wěn)定閉合按下抖動釋放抖動圖 22 按鍵抖動波形按鍵閉合穩(wěn)態(tài)時間由我的按鍵時間決定，一般為零點幾秒到幾秒之間。為了消除鍵抖動的影響，保證在按鍵閉合穩(wěn)定狀態(tài)下讀取鍵值，需要對鍵進行消抖處理。常用的消抖措施有硬件消抖和軟件消抖兩種 [11]。電風扇的智能紅外遙控器系統(tǒng)設(shè)計18+ 5 VAB+ 5 V有抖動無抖動 圖 23 硬件消抖電路硬件消抖是采用硬件電路的方法對鍵盤的按下抖動及釋放抖動進行消抖，經(jīng)過消抖電路使按鍵的電平信號只有兩種穩(wěn)定狀態(tài)。常用的消抖電路有觸發(fā)器消抖電路、濾波消抖電路兩種。硬件消抖電路見圖 23。硬件消抖電路解決了鍵抖動問題，但當所需按鍵比較多時，硬件消抖電路將變得復(fù)雜，成本也比較高。而這時就可以采用軟件消抖的方法。軟件消抖的基本原理是當?shù)谝淮螜z測到有鍵按下時，根據(jù)鍵抖動時間的統(tǒng)計規(guī)律先采用軟件延時的方法延時一段時間(一般可取 10ms—20ms)，然后再確認鍵是否仍保持閉合狀態(tài)，如仍保持閉合狀態(tài)則鍵真正被按下，此時可讀取鍵值，否則可視為干擾，對其不予理睬。采用軟件消抖方法可省去硬件消抖電路，可鍵盤的工作速度將被降低。在此設(shè)計中使用了軟件消抖，采用軟件延時的方法延時一段時間再確認鍵是否仍保持閉合狀態(tài)。 防觸電保安器在使用各種電器的過程中，安全性是一款電器優(yōu)良性能的一種體現(xiàn)，每年因為觸電造成的事故數(shù)不勝數(shù)，所以為了提高安全系數(shù)，本次設(shè)計中將加入防觸電模塊。國內(nèi)常用的事剩余電流動作斷路器，該斷路器體積不大，靈敏度高，價格適中，我采用的事 DZ47LE32 該系列斷路器適用于交流 50HZ 額定電壓至 400V，額定電流至 32A 的線路中，做剩余電流保護之用。當有人觸電或者電路泄露電流超過規(guī)定值的時候，剩余電流動作斷路器能在非常短的時間內(nèi)自動切斷電源，保障用戶的人身安全 [12]。電風扇的智能紅外遙控器系統(tǒng)設(shè)計193 系統(tǒng)軟件設(shè)計 紅外發(fā)射端程序設(shè)計紅外發(fā)射端程序流程如圖 24 所示： 開 始數(shù) 碼 管 顯 示 并 發(fā) 射相 應(yīng) 信 號調(diào) 用 鍵 盤 掃 描 子 程序初 始 化檢 測 是 否有 按 鍵 按下Y圖 24 紅外發(fā)射端流程圖電風扇的智能紅外遙控器系統(tǒng)設(shè)計20 遙控碼的發(fā)射在某個操作按鍵被按下時，單片機會相應(yīng)并且先讀出該鍵鍵值，從而根據(jù)鍵值來設(shè)定遙控碼的脈沖個數(shù)，再調(diào)制通過紅外線發(fā)光管發(fā)射。通常，紅外遙控是將遙控信號（二進制脈沖碼）調(diào)制在 40KHz 的載波上，經(jīng)緩沖放大后送至紅外發(fā)光二極管，轉(zhuǎn)化為紅外信號發(fā)射出去的。將遙控編碼脈沖對載波信號進行脈幅調(diào)制，然后經(jīng)緩沖放大后送到紅外發(fā)光管，可以降低電源消耗而且可以提高抗干擾性能。紅外發(fā)射步驟:首先裝入發(fā)射脈沖個數(shù)(發(fā)射時為 3ms 脈沖,停發(fā)時為 1ms 脈沖),如果脈沖個數(shù)為 1 則返回主程序,若不為 1 則發(fā) 1ms 脈沖,然后停發(fā) 1ms 脈沖,這樣就停止發(fā)射過程。在生產(chǎn)生活中,運用紅外線遙控時,受到控制距離,角度等影響,使用效果不是很好,如采用調(diào)頻或調(diào)幅發(fā)射接收碼,可提高遙控距離,并且沒有角度影響。電風扇的智能紅外遙控器系統(tǒng)設(shè)計21開始返回停 1 m s發(fā)射 1 m s 脈沖停 1 m s發(fā) 3 m s 脈沖裝入脈沖發(fā)射個數(shù)發(fā)完圖 25 遙控發(fā)射器遙控碼發(fā)射程序流程圖 紅外接收 接收端程序流程接收端程序流程如圖 26 所示：電風扇的智能紅外遙控器系統(tǒng)設(shè)計22開始數(shù)碼管顯示并發(fā)射相應(yīng)程序讀鍵值初始化檢測是否有按鍵按下Y圖 26 遙控接收器主程序流程圖 數(shù)碼幀的接收處理接收數(shù)據(jù)幀是通過紅外線接收器輸出的數(shù)據(jù)為脈沖幀數(shù)據(jù)時，然后第一位碼的低電平將啟動中斷程序。當數(shù)據(jù)幀接收時，會驗證第一位碼的碼寬：（1）如果第一位低電平碼為低于 2ms 的脈寬，會被當作錯誤碼處理。（2）如果間隔位的高電平為高于 3ms 的脈寬時，結(jié)束接收，此時來看累加器 A 中的脈沖個數(shù)，從而響應(yīng)相應(yīng)輸出口的操作。 (3) 紅外信號的一個完整全碼=引導(dǎo)碼+用戶碼+用戶碼+數(shù)據(jù)碼+數(shù)據(jù)反碼。其中，引導(dǎo)碼高電平 ，低電平 ；系統(tǒng)碼 8 位，數(shù)據(jù)碼 8 位，共 32 位；其中前 16 位為用戶識別碼，能區(qū)別不同的紅外遙控設(shè)備，防止不同機種遙控碼互相干擾。后 16 位為 8 位的操作碼和 8 位的操作反碼，用于核對數(shù)據(jù)是否接收準確。收端根據(jù)數(shù)據(jù)碼做出應(yīng)該執(zhí)行什么動作的判斷。例如檔位調(diào)整部分，通過紅外解碼程序，得到數(shù)據(jù)的內(nèi)容，之后再轉(zhuǎn)換為程序指定的命令，再通過單片機的端口輸出高低電平選擇電風扇的檔位。 電風扇的智能紅外遙控器系統(tǒng)設(shè)計231 0 m s3 m s1 m s 1 0 m s1 m s第一位圖 27 接收器輸出遙控碼波形圖（一幀） 程序流程 系統(tǒng)主程序流程圖單片機收到一個中斷后，開始計數(shù)， 然后在主程序有一個判斷子程序，首先判斷是否 8MS，是否有高電平， 再判斷是否4MS 的低電平，然后再判斷是否是“0”或“1”， 循環(huán) 32 次，完成 32 個碼的接收和存儲。流程如圖 28 所示：開始初始化標志位處理程序監(jiān)測中斷標志位 2檢測中斷標志位 1主程序圖 28 控制板主程序流程圖 各附程序流程圖K1：低、中、高檔，相應(yīng)的指示燈亮。K2：控制彩燈，相應(yīng)的指示燈亮。 K3：自然風，睡眠風，正常風控制，參見(圖 a)、(圖 b)、( 圖 c) K4：定時 30 分鐘，1 小時，2 小時，4 小時，相應(yīng)的指示燈點亮。參見 (圖 d) 電風扇的智能紅外遙控器系統(tǒng)設(shè)計24K5：具有開機功能和關(guān)機功能 開始初始化有鍵閉合時進入中斷系統(tǒng)進入待機模式延遲 1 0 秒主程序鍵盤中斷處理程序讀列線有鍵閉合存鍵取按鍵延時消抖動讀行數(shù)有鍵閉合發(fā)送R E T IY E SY E SN O圖 29 按鍵流程圖電風扇的智能紅外遙控器系統(tǒng)設(shè)計25標志位處理程序鍵值與 （ 0 5 H ） 比較鍵值與 （ 0 4 H ） 比較鍵值與 （ 0 3 H ） 比較鍵值與 （ 0 2 H ） 比較鍵值與 （ 0 1 H ） 比較清除標志位鍵值與 （ 0 5 H ） 比較處理 K 5 子程序處理 K 4 子程序處理 K 3 子程序 處理 K 2 子程序處理 K 1 子程序返回主程序相等相等相等相等相等相等圖 30 鍵值處理流程 電風扇的智能紅外遙控器系統(tǒng)設(shè)計264 系統(tǒng)仿真與調(diào)試 編程環(huán)境本設(shè)計程序全部采用 Keil 進行編寫。Keil uVision2 是目前使用廣泛的單片機開發(fā)軟件，它集成了源程序編輯和程序調(diào)試于一體，支持匯編、C、PL/M 語言。匯編語言雖然屬于低級語言，應(yīng)用方面不具備明顯的優(yōu)勢 [13]。故本設(shè)計就采用 C語言來實現(xiàn)各項功能。其編譯界面如圖 31。圖 31 編譯界面 系統(tǒng)仿真為了方便后期的硬件搭建，本設(shè)計在前期使用仿真軟件 Proteus 對部分系統(tǒng)進行了仿真。Proteus ISIS 是英國 Labcenter 公司開發(fā)的電路分析與實物仿真軟件 [14]。它運行于 Windows 操作系統(tǒng)上，可以仿真、分析(SPICE)各種模擬器件和集成電路，該軟件的特點是：（1）實現(xiàn)了單片機仿真和 SPICE 電路仿真相結(jié)合。具有模擬電路仿真、數(shù)字電路仿真、單片機及其外圍電路組成的系統(tǒng)的仿真、RS232 動態(tài)仿真、I2C 調(diào)試器、SPI 調(diào)試器、鍵盤和 LCD 系統(tǒng)仿真的功能；有各種虛擬儀器，如示波器、邏輯分電風扇的智能紅外遙控器系統(tǒng)設(shè)計27析儀、信號發(fā)生器等。 （2）支持主流單片機系統(tǒng)的仿真。目前支持的單片機類型有：68000 系列、8051 系列、AVR 系列、PIC12 系列、PIC16 系列、PIC18 系列、Z80 系列、HC11 系列以及各種外圍芯片。 （3）提供軟件調(diào)試功能。在硬件仿真系統(tǒng)中具有全速、單步、設(shè)置斷點等調(diào)試功能，同時可以觀察各個變量、寄存器等的當前狀態(tài)，因此在該軟件仿真系統(tǒng)中，也必須具有這些功能；同時支持第三方的軟件編譯和調(diào)試環(huán)境，如 Keil C51 uVision2 等軟件。 （4）具有強大的原理圖繪制功能?？傊?，該軟件是一款集單片機和 SPICE 分析于一身的仿真軟件，功能極其強大 [15]。系統(tǒng)仿真圖如圖 32 所示。圖 32 Proteus 部分仿真界面通過運用 Keil 編程軟件配合 Proteus 軟件對本系統(tǒng)進行仿真調(diào)試可知：（1）在數(shù)碼管仿真時,不是很穩(wěn)定, 因為寫程序是仿真和實際不同,仿真需要消隱.（2）在使用鍵盤掃描模塊時，需要有按鍵的延時去抖程序，從而避免當按下一次鍵時，使按鍵掃描系統(tǒng)檢測到有多次按鍵，做出錯誤的操作。 （3）在睡眠風時，由于寫程序放在定時所以當按下開關(guān)時，風扇不會立馬轉(zhuǎn)要等四秒鐘,這點細節(jié)處理的不夠好.電風扇的智能紅外遙控器系統(tǒng)設(shè)計28結(jié)束語電風扇作為家用電器主力軍之一已經(jīng)存在市場多年,近年來,智能便捷仿佛成了各種電氣設(shè)備的標簽,迫使一些老家電舊貌換新顏。論文在廣泛查閱資料后，根據(jù)智能風扇要求，以老式家用電風扇為設(shè)計基礎(chǔ)，設(shè)計了基于單片機的風扇紅外遙控系統(tǒng)。系統(tǒng)以 C8051F020 單片機為核心器件，結(jié)合了防觸電保安器，采用 LED 顯示來實時的顯示時間；采用鍵盤處理電路來實現(xiàn)人機交互，使其能對風扇的風速以及定時進行方便的設(shè)定。在課題設(shè)計期間主要做了以下工作：（1）查閱大量智能遙控風扇方面的資料，詳細了解了紅外遙控電風扇系統(tǒng)的原理及其發(fā)展現(xiàn)狀，根據(jù)實驗設(shè)備的條件，做出詳細的設(shè)計規(guī)劃。 （2）根據(jù)控制要求，選擇了 C8051F020 單片機作為本系統(tǒng)的主控器。（3）學習 Protel 原理圖繪制軟件并繪制系統(tǒng)原理圖。（4）運用 Proteus 仿真軟件及 Keil 編程軟件實現(xiàn)本系統(tǒng)的軟件仿真及調(diào)試。由于時間緊迫，工作量大，使得本系統(tǒng)仍有不足之處有待完善。如：（1）風扇的風類設(shè)計不是很完善，開機會有四秒鐘的等待。 （2）系統(tǒng)會對于觸電進行自動斷電保護，但是電機過熱方面就缺乏相應(yīng)的保護措施了。 總之，通過本次設(shè)計，我更加深刻的體會到專業(yè)知識的重要性，以及為人處世態(tài)度為先的道理。畢業(yè)設(shè)計的根本意義在于銜接學校和社會，讓學生走過一個適當?shù)倪^渡階段，挑戰(zhàn)自我檢驗自我。電風扇的智能紅外遙控器系統(tǒng)設(shè)計29參考文獻[1] 陳麗芳. 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