畢業(yè)論文空調(diào)遙控器設(shè)計.doc

本科畢業(yè)論文本 科 畢 業(yè) 論 文 （設(shè) 計）題目 空調(diào)遙控器設(shè)計指導(dǎo)教師 輔導(dǎo)教師 學(xué)生姓名 學(xué)生學(xué)號 自動化系（學(xué)院）自動化專業(yè) 班年 月 日空調(diào)遙控器設(shè)計 學(xué)位論文完成日期： 指導(dǎo)教師簽字： 答辯委員會成員簽字： 空調(diào)遙控器設(shè)計摘 要 隨著社會的發(fā)展，空調(diào)器在家庭中已經(jīng)十分普及，與此同時，和空調(diào)器相伴的空調(diào)遙控器的品種和產(chǎn)量不斷提高。市場競爭日趨激烈，既要盡量減少設(shè)計和生產(chǎn)周期，又要在批量生產(chǎn)時有較強(qiáng)的價格競爭力，這是空調(diào)遙控器設(shè)計和生產(chǎn)廠商面臨的一個問題。本文介紹的基于中穎公司SH6614單片機(jī)的空調(diào)遙控器設(shè)計方案較好地解決了上述問題。文章首先對空調(diào)遙控器的設(shè)計進(jìn)行了可行性分析，之后提出了空調(diào)遙控器的硬件和軟件設(shè)計方案。在硬件設(shè)計方案中，首先詳細(xì)論述了紅外遙控的基本原理并用實例進(jìn)行了說明。然后，對空調(diào)遙控器常用硬件設(shè)備LCD和鍵盤的原理和使用進(jìn)行了討論，并對設(shè)計中使用的SH6614單片機(jī)做了必要說明。在軟件設(shè)計方案中，文章對軟件流程做了詳細(xì)的解釋并闡述了SH66系列單片機(jī)軟件設(shè)計的一般方法。最后，文章對空調(diào)遙控器設(shè)計的仿真和調(diào)試做了簡單介紹。另外，文章還對空調(diào)遙控器設(shè)計規(guī)格做了詳細(xì)的描述，使整個設(shè)計過程更加清楚詳細(xì)。關(guān)鍵字 空調(diào)遙控器 紅外遙控原理 SH6614單片機(jī) AIR-CONDITION REMOTE CONTROLLER DESIGNABSTRACTWith the development of society, air-condition have been widespread in houses. Meanwhile, the air-condition remote controller, gets an uninterrupted enhance in category and output. It is a critical problem for the designer and manufacturer to reduce the design and manufacture cycle as well as the batch cost in the increasingly competitive market. The project in the thesis based on MCU SH6614, which is provided by sinowealth electron corporation, solves the problem satisfactorily. The thesis makes the feasibility analysis of the air-condition remote controller firstly, then raises the hardware and software project for the air-condition remote controller. In hardware design project, the thesis starts with the basic theory of infrared remote controller and interprets with examples. After that, the thesis discusses the theory and application of the hardware that is in common use for air-condition, LCD and key board and something about SH6614 as well. In software design project, the thesis interprets the programming process detailed and the common method in SH66 series MCU programming. At last, the thesis introduces the simulation and debugging of air-condition remote controller design simply. In addition, the thesis depicts the air-condition remote controller design specification particularly to make the design process more clearly.KEY WORDSair-conditioninfrared remote theory SH6614MCU 目 錄1緒論12空調(diào)遙控器技術(shù)要求2.1 功能要求22.2 關(guān)鍵字說明22.3 編碼規(guī)范32.4 波形規(guī)范63空調(diào)遙控器硬件設(shè)計3.1 單片機(jī)選型83.2 紅外發(fā)射電路設(shè)計11 3.2.1 紅外遙控基本原理11 3.2.2 紅外發(fā)射電路143.3 LCD 驅(qū)動電路設(shè)計14 3.3.1 LCD 基本原理14 3.3.2 LCD 驅(qū)動電路173.4 鍵盤掃描電路設(shè)計17 3.4.1 鍵盤基本原理17 3.4.2 鍵盤掃描電路193.5 系統(tǒng)雙時鐘設(shè)計213.6 空調(diào)遙控器硬件電路圖224空調(diào)遙控器軟件設(shè)計 4.1 軟件功能模塊設(shè)計23 4.1.1 系統(tǒng)初始化程序設(shè)計23 4.1.2 LCD 初始化程序設(shè)計24 4.1.3 鍵盤掃描程序設(shè)計26 4.1.4 低高頻轉(zhuǎn)換程序設(shè)計28 4.1.5 系統(tǒng)休眠程序設(shè)計28 4.2 軟件主流程設(shè)計305系統(tǒng)仿真與軟件調(diào)試 5.1 系統(tǒng)仿真315.2 軟件調(diào)試32結(jié)束語33參考文獻(xiàn)34附錄35致謝571緒論隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，空調(diào)器已經(jīng)成為現(xiàn)代家庭中不可缺少的家電設(shè)備，因此空調(diào)遙控器也就成為日常生活中常用的遙控設(shè)備之一。目前，紅外遙控一直是遙控器設(shè)計采用的主要方式之一，它具有體積小，重量輕，簡單易用等特點，完全可以滿足用戶需要。本文的空調(diào)遙控器設(shè)計，采用的是中穎電子公司生產(chǎn)的SH6614單片機(jī)。這款單片機(jī)具有8位I/O輸出口，可以作為鍵盤掃描電路的端口；系統(tǒng)的PA1和PA2可以作為聲音發(fā)生器，對其進(jìn)行編程則可以產(chǎn)生紅外發(fā)射常用的38K載波，滿足紅外發(fā)射的需要；該款單片機(jī)還自帶LCD輸出端口，可以對LCD 進(jìn)行有效驅(qū)動，無需外加輔助電路；系統(tǒng)提供的雙晶振結(jié)構(gòu)可以對系統(tǒng)時鐘進(jìn)行切換，從而實現(xiàn)空調(diào)遙控器的節(jié)能設(shè)計?？照{(diào)遙控器的顯示界面采用由用戶定義筆畫的定制LCD，鍵盤采用34矩陣鍵盤，不僅可以滿足用戶需求，而且能夠很好的與單片機(jī)進(jìn)行協(xié)調(diào)工作。因此，這款單片機(jī)和選擇的外圍設(shè)備能夠很好的滿足空調(diào)遙控器的設(shè)計要求。本文從第二章開始介紹了空調(diào)遙控器的設(shè)計過程。第二章對空調(diào)遙控器的技術(shù)要求進(jìn)行了說明，技術(shù)參數(shù)是用戶的要求，也是設(shè)計者進(jìn)行設(shè)計的依據(jù)，只有認(rèn)真研究技術(shù)參數(shù)才能設(shè)計出滿足用戶要求的產(chǎn)品。第三章對空調(diào)遙控器的硬件設(shè)計進(jìn)行了詳細(xì)的論述，對每一部分首先從一般原理上進(jìn)行了研究，然后根據(jù)設(shè)計要求提出了設(shè)計方案。第四章對空調(diào)遙控器的軟件設(shè)計進(jìn)行了必要的說明，給出了詳細(xì)的軟件流程圖并對關(guān)鍵部分進(jìn)行了闡述。第五章描述了系統(tǒng)仿真和調(diào)試過程。2空調(diào)遙控器設(shè)計技術(shù)要求本章主要闡述了空調(diào)遙控器的設(shè)計任務(wù)，包括要求完成的功能，系統(tǒng)不同工作模式的說明，系統(tǒng)要求的編碼規(guī)范和發(fā)射波形規(guī)范等，這就為空調(diào)遙控器的總體設(shè)計做出規(guī)定，為設(shè)計工作提出了基本要求。2.1功能要求空調(diào)遙控器是以單片機(jī)為核心，由鍵盤接收用戶命令，通過發(fā)射編碼對空調(diào)進(jìn)行操作并用LCD對當(dāng)前狀態(tài)進(jìn)行顯示，無操作狀態(tài)下系統(tǒng)進(jìn)入低功耗模式。功能有：1. 自動、制冷、制熱、抽濕模式設(shè)定2. 十二小時預(yù)約開機(jī)或關(guān)機(jī)功能3. 溫度設(shè)定范圍：17C-32C4. 低、中、高、自動四檔風(fēng)速設(shè)定2.2關(guān)鍵字說明2.2.1復(fù)位狀態(tài)2.2.1.1首次裝上電池、剛接通電源，遙控器進(jìn)入的狀態(tài)稱為復(fù)位狀態(tài)。進(jìn)入復(fù)位狀態(tài)后，液晶顯示屏全部筆畫點亮兩秒鐘，然后關(guān)閉全部筆畫，顯示默認(rèn)設(shè)置狀態(tài)。遙控器的默認(rèn)設(shè)置狀態(tài)如下：l 功能選擇“模式” - 自動模式區(qū)顯示自動圖標(biāo)l 溫度選擇“溫度” - 24溫度區(qū)顯示“24”字樣l 風(fēng)速選擇“風(fēng)速” - 自動風(fēng)速區(qū)顯示自動圖標(biāo)l 風(fēng)向選擇“風(fēng)向” - 自動 風(fēng)向區(qū)顯示自動圖標(biāo)2.2.1.2復(fù)位后遙控器處在關(guān)機(jī)狀態(tài)，即液晶顯示器不顯示任何信息。2.2.1.3復(fù)位后，無定時開機(jī)或關(guān)機(jī)信息。若調(diào)整定時開、關(guān)時間，則第一次顯示時，定時開、關(guān)時間均為0.5小時。2.2.2開機(jī)狀態(tài)開機(jī)狀態(tài)下，運行模式、風(fēng)速、設(shè)定溫度、定時開/關(guān)等信息在液晶相應(yīng)區(qū)域顯示，并可調(diào)整。每次有效的按鍵操作，均有相應(yīng)的信息編碼以紅外形式發(fā)射。2.2.3發(fā)射指示發(fā)射指示圖標(biāo)是用來表示正在發(fā)射信號的符號。當(dāng)有信號發(fā)射時，發(fā)射指示點亮?xí)r間與實際發(fā)碼時間相等。2.2.4省電模式當(dāng)無按鍵輸入五秒以后， 系統(tǒng)進(jìn)入省電模式，減少遙控器功耗。2.2.5正常運行模式當(dāng)芯片處于省電模式中，如果有按鍵輸入，芯片將退出省電模式，進(jìn)入正常運行。 2.2.6定時設(shè)定模式定時開：按“定時開”，進(jìn)入定時開調(diào)整。LCD中顯示“定時開”符號，并且初次顯示為0.5小時。定時關(guān)：按“定時關(guān)”進(jìn)入定時關(guān)調(diào)整。LCD中顯示“定時關(guān)”符號，并且初次顯示為0.5小時。在定時調(diào)整期間內(nèi)，如果連續(xù)五秒沒有鍵按下，則退出定時設(shè)置模式，定時顯示熄滅，遙控器處于進(jìn)入此次定時設(shè)置前的狀態(tài)。2.3編碼規(guī)范2.3.1編碼格式：每次發(fā)碼獎包含所有信息的編碼發(fā)出。 L,A,A,B,B,C,C,D,D,E,E 2.3.1.1第一幀與第二幀相同2.3.1.2 L為引導(dǎo)碼，S為分隔碼，A為認(rèn)別碼（A=11110000=F0）,A為A的反碼，B為B的反碼，C為C的反碼2.3.1.3 B，C，D，E代表的含義：表2-1 B,C編碼含義Table 2-1 B,C code defineBCB7 B6 B5 B4B3 B2 B1 B0C7 C6 C5 C4C3 C2 C1 C0開/關(guān)機(jī)模式溫度風(fēng)速見表2-3見表2-4見表2-5見表2-6表2-2 D,E編碼含義Table 2-2 D,E code defineDED7 D6 D5 D4D3 D2 D1 D0E7 E6 E5 E4E3 E2 E1 E0定時開小時定時開分鐘定時關(guān)小時定時關(guān)分鐘見表2-7見表2-8見表2-7見表2-8表2-3 開/關(guān)機(jī)編碼Table 2-3 Open/Close code開/關(guān)機(jī) B7 B6 B5 B4開 機(jī) 0 0 0 0關(guān) 機(jī) 1 1 1 1表2-4 模式編碼Table 2-4 Mode code模 式 B3 B2 B1 B0自 動 1 0 0 0制 熱 0 0 0 1抽 濕 0 0 1 0制 冷 0 1 0 0表2-5 溫度編碼Table 2-5 Temperature code溫 度 C7 C6 C5 C417C 0 0 0 018C 0 0 0 119C 0 0 1 020C 0 0 1 121C 0 1 0 022C 0 1 0 123C 0 1 1 024C 0 1 1 125C 1 0 0 026C 1 0 0 127C 1 0 1 028C 1 0 1 129C 1 1 0 030C 1 1 0 131C 1 1 1 032C 1 1 1 1表2-6 風(fēng)速編碼Table 2-6 Wind code風(fēng) 速 B7 B6 B5 B4自 動 1 0 0 0低 風(fēng) 0 0 0 1中 風(fēng) 0 0 1 0高 風(fēng) 0 1 0 0表2-7 定時時間小時編碼Table 2-7 Hour code for set time小時 7 6 5 40 0 0 0 01 0 0 0 12 0 0 1 03 0 0 1 14 0 1 0 05 0 1 0 16 0 1 1 07 0 1 1 18 1 0 0 09 1 0 0 110 1 0 1 011 1 0 1 112 1 1 0 0無定時信息 1 1 1 1表2-8 定時時間分鐘編碼Table 2-8 Minute code for set time分鐘 3 2 1 030分鐘 1 1 1 10分鐘 0 0 0 02.4波形規(guī)范在紅外發(fā)射中只有發(fā)碼和不發(fā)碼兩種狀態(tài)，于是我們用這兩種狀態(tài)的不同長短組合作為特定意義的編碼，實現(xiàn)紅外發(fā)射。各種編碼定義如下：2.4.1引導(dǎo)碼：L5.6ms11.2ms2.4.2兩幀之間分隔符：S0.56ms5.04ms5.6ms2.4.3數(shù)據(jù)“0”0.56ms0.56ms2.4.4數(shù)據(jù)“1”0.56ms1.68ms 設(shè)計任務(wù)書是由提出設(shè)計要求的部門提供的，其中對設(shè)計工作的基本要求做了規(guī)范，設(shè)計人員應(yīng)該以此為基礎(chǔ)，并在此基礎(chǔ)上提出自己的設(shè)計方案完成要求。3空調(diào)遙控器硬件設(shè)計本章主要闡述了空調(diào)遙控器硬件設(shè)計，包括單片機(jī)的選型、紅外發(fā)射電路設(shè)計、LCD驅(qū)動電路設(shè)計、鍵盤掃描電路設(shè)計和系統(tǒng)雙時鐘設(shè)計，詳細(xì)闡述了各部分的基本原理和設(shè)計過程。單片機(jī)LCD鍵盤掃描電路紅外發(fā)射電路雙時鐘電路圖3-1 空調(diào)遙控器硬件設(shè)計框圖空調(diào)遙控器硬件設(shè)計框圖如圖3-1： Fig.3-1 Block diagram for air-condition remote controllers hardware design3.1 單片機(jī)選型空調(diào)遙控器使用的單片機(jī)應(yīng)該滿足LCD驅(qū)動，鍵盤掃描，紅外發(fā)射和系統(tǒng)低功耗設(shè)計。中穎電子的SH66xx系列4位單片機(jī)是精簡指令集單片機(jī)，所有指令具有相同指令周期，具有速度快，功耗低，抗干擾能力強(qiáng)，結(jié)構(gòu)簡單易用，性價比高等特點。SH6614是其中的一款具有雙晶振及液晶驅(qū)動功能的單片機(jī), 經(jīng)過編程PA1口可以發(fā)出38K載波供紅外遙控發(fā)碼時使用，I/O口PA和PB可作為鍵盤接口，因此完全滿足空調(diào)遙控器設(shè)計。它的基本功能如下： 程序存儲器(ROM): 409616 數(shù)據(jù)存儲器(RAM): 5124 輸入輸出口：8個 液晶驅(qū)動：308或344 其中Segment 1-30可以設(shè)置成輸出口 中斷源：4個 定時器：2個8位 內(nèi)置雙通道可編程聲音發(fā)生器(PSG) 高低頻兩組振蕩器 另外，中穎電子亦可提供SH6614的OTP版本的產(chǎn)品SH66P14，這樣, 對于小量試生產(chǎn)或交貨周期短的空調(diào)遙控器可以采用SH66P14 進(jìn)行生產(chǎn)，由于SH6614同SH66P14有很好的一致性.。因此如果生產(chǎn)穩(wěn)定或遇到成本壓力時即可順利轉(zhuǎn)為掩膜版的SH6614。SH6614的功能框圖和引腳圖如圖3-2和3-3。 圖3-2 SH6614功能框圖 Fig.3-2 Block diagram for SH6614s function圖3-3 SH6614引腳圖 Fig.3-3 Pins diagram for SH6614表3-1 SH6614單片機(jī)各引腳定義Table 3-1 Pins define for SH6614 MCU引腳功能OSCO，OSCI低頻晶振32.768KHzOSCXO，OSCXI高頻晶振4MHz/RESET重啟動SEG1SEG12LCD的SEGMENT腳COM1COM8LCD的COM腳VCC電源腳GND電源地腳PA1紅外輸出腳PB0PB3鍵盤讀入腳PA0、PA1、PA3鍵盤輸出腳3.2 紅外發(fā)射電路設(shè)計3.2.1紅外遙控基本原理3.2.1.1概述人的眼睛能看到的可見光按波長從長到短排列，依次為紅、橙、黃、綠、青、藍(lán)、紫。其中紅光的波長范圍為0.620.76m；紫光的波長范圍為0.380.46m。比紫光波長還短的光叫紫外線，比紅光波長還長的光叫紅外線，紅外線遙控就是利用波長為0.761.5m之間的近紅外線來傳送控制信號的。常用的紅外遙控系統(tǒng)一般分發(fā)射和接收兩個部分。發(fā)射部分的主要元件為紅外發(fā)光二極管。它實際上是一只特殊的發(fā)光二極管，由于其內(nèi)部材料不同于普通發(fā)光二極管，因而在其兩端施加一定電壓時，它便發(fā)出的是紅外線而不是可見光。目前大量使用的紅外發(fā)光二極管發(fā)出的紅外線波長為940nm左右，外形與普通發(fā)光二極管相同，只是顏色不同。接收部分的紅外接收管是一種光敏二極管。在實際應(yīng)用中要給紅外接收二極管加反向偏壓，它才能正常工作，亦即紅外接收二極管在電路中應(yīng)用時是反向運用，這樣才能獲得較高的靈敏度。紅外接收二極管一般有圓形和方形兩種。紅外遙控常用的載波頻率為38kHz，這是由發(fā)射端所使用的455kHz晶振來決定的。在發(fā)射端要對晶振進(jìn)行整數(shù)分頻，分頻系數(shù)一般取12，所以455kHz1237.9 kHz38kHz。也有一些遙控系統(tǒng)采用36kHz、40kHz、56kHz等，一般由發(fā)射端晶振的振蕩頻率來決定。多路控制的紅外發(fā)射部分一般有許多按鍵，代表不同的控制功能。當(dāng)發(fā)射端按下某一按鍵時，相應(yīng)地在接收端有不同的輸出狀態(tài)。接收端的輸出狀態(tài)大致可分為脈沖、電平、自鎖、互鎖、數(shù)據(jù)五種形式。“脈沖”輸出是當(dāng)按發(fā)射端按鍵時，接收端對應(yīng)輸出端輸出一個“有效脈沖”，寬度一般在100ms左右。“電平”輸出是指發(fā)射端按下鍵時，接收端對應(yīng)輸出端輸出“有效電平”，發(fā)射端松開鍵時，接收端“有效電平”消失。此處的“有效脈沖”和“有效電平”，可能是高、也可能是低，取決于相應(yīng)輸出腳的靜態(tài)狀況，如靜態(tài)時為低，則“高”為有效；如靜態(tài)時為高，則“低”為有效。大多數(shù)情況下“高”為有效?！白枣i”輸出是指發(fā)射端每按一次某一個鍵，接收端對應(yīng)輸出端改變一次狀態(tài)，即原來為高電平變?yōu)榈碗娖?，原來為低電平變?yōu)楦唠娖?。此種輸出適合用作電源開關(guān)、靜音控制等。有時亦稱這種輸出形式為“反相”。“互鎖”輸出是指多個輸出互相清除，在同一時間內(nèi)只有一個輸出有效。電視機(jī)的選臺就屬此種情況，其它如調(diào)光、調(diào)速、音響的輸入選擇等?！皵?shù)據(jù)”輸出是指把一些發(fā)射鍵編上號碼，利用接收端的幾個輸出形成一個二進(jìn)制數(shù)，來代表不同的按鍵輸入，這種輸出形式一般用于與單片機(jī)或微機(jī)接口。 本文介紹的空調(diào)遙控器設(shè)計就是采用這種編碼。3.2.1.2遙控指令編碼規(guī)律遙控器所發(fā)送的功能指令碼一般采用多位二進(jìn)制串行碼，例如某彩色電視的紅外遙控碼，其編碼規(guī)律為：頭脈沖、系統(tǒng)碼、資料碼、資料反碼和結(jié)束位。頭脈沖用做一幀命令的起始位；系統(tǒng)碼用于區(qū)別不同類的電器；資料碼用于完成命令功能；資料反碼是將資料碼按位取反的碼。每次進(jìn)行發(fā)送都是先發(fā)送脈寬4510us、周期2*4510us的頭脈沖，然后連續(xù)發(fā)送兩次系統(tǒng)碼、接著發(fā)送資料碼及資料反碼、最后發(fā)送結(jié)束位，波形見圖3-4。 圖3-4遙控指令編碼圖Fig.3-4 Diagram for remote control instruction code3.2.1.3數(shù)據(jù)脈沖編碼 紅外通訊數(shù)據(jù)采用脈沖編碼，所謂脈沖編碼，就是將每位數(shù)據(jù)信號用一個脈沖來表示。例如紅外編碼以脈寬561us、周期4*561us代表“1”；以脈寬561us、周期2*561us代表“0”。脈沖信號都調(diào)制在占空比為1/3，頻率為38kHz的載波上再發(fā)送出去，調(diào)制后的信號“1”和“0”如圖3-5所示。這樣做有兩點好處：第一，減少了有效的發(fā)射時間，有利于降低平均功耗，這對于采用干電池供電的發(fā)射器十分重要；第二，外部干擾信號多為緩變信號，有利于抗干擾。圖3-5信號1和0Fig.3-5 Signal 1 and 03.1.2.4程序設(shè)計流程圖 紅外發(fā)射程序流程圖如圖3-6所示。圖3-6程序流程圖Fig.3-6 Program flow chat 3.2.2紅外發(fā)射電路常用的紅外發(fā)光二極管（如SE303PH303），其外形和發(fā)光二極管LED相似，發(fā)出紅外光（近紅外線約0.93m ）。管壓降約1.4V ，工作電流一般小于20mA。為了適應(yīng)不同的工作電壓，回路中常串有限流電阻。發(fā)射紅外線去控制相應(yīng)的受控裝置時，其控制的距離與發(fā)射功率成正比。為了增加紅外線的控制距離，紅外發(fā)光二極管工作于脈沖狀態(tài)，因為脈動光（調(diào)制光）的有效傳送距離與脈沖的峰值電流成正比，只需盡量提高峰值電流 ，就能增加紅外光的發(fā)射距離。提高峰值電流的方法，是減小脈沖占空比，即壓縮脈沖的寬度。減小沖占空比還可使小功率紅外發(fā)光二極管的發(fā)射距離大大增加。要使紅外發(fā)光二極管產(chǎn)生調(diào)制光，只需在驅(qū)動管上加上一定頻率的脈沖電壓。紅外發(fā)射電路如圖3-7所示。 圖3-7 紅外發(fā)射電路 Fig.3-7 Infrared sending circuit 3.3 LCD驅(qū)動電路設(shè)計3.3.1 LCD基本原理LCD（Liquid Crystal Digit）具有耗電低，驅(qū)動電壓低，結(jié)構(gòu)空間小而有效顯示面積大、體薄物輕等優(yōu)點，在各類電子產(chǎn)品中得到廣泛應(yīng)用。LCD的基本結(jié)構(gòu)及工作原理：液晶顯示器的結(jié)構(gòu)如圖3-8所示：上偏振片液晶材料電極上電極基板下電極基板封接劑反射板圖3-8 液晶顯示器基本結(jié)構(gòu) Fig.3-8 Configuration of LCD Fig.3-8 Basic configuration of LCD display制熱溫度指示定時關(guān)制冷抽濕自動風(fēng)速在上、下兩層電極之間封入向列型液晶材料，液晶分子平行排列，上、下扭曲90，在無外部電壓狀態(tài)下，外部入射光通過上偏振片后形成偏振光，該偏振光通過平行排列的液晶材料后備旋轉(zhuǎn)90，再通過與上偏振片垂直的下偏振片，被反射板反射回來，呈透明狀態(tài)；當(dāng)上、下電極加上一定的電壓后，電極部分的液晶分子轉(zhuǎn)成垂直排列，失去旋光性，從上偏振片入射的偏振光不被旋轉(zhuǎn)，光無法通過下偏振片返回，因而呈黑色。根據(jù)需要將電極做成各種文字、數(shù)字、圖形，就可以獲得各種狀態(tài)顯示。顯示內(nèi)容由引腳端和公共端共同決定，在應(yīng)用時，只要給相應(yīng)引腳端寫入信號，即可顯示，LCD內(nèi)部自帶刷新電路，不必重復(fù)寫入。本文的空調(diào)遙控器設(shè)計中采用的是由廠家定制的一款LCD，LCD的面板和引腳定義如圖3-9和表3-2。 C 定時開 圖3-9 LCD面板圖 Fig.3-9 Surface diagram of LCD 表3-2對LCD的引腳定義進(jìn)行了說明。設(shè)計中把SH6614設(shè)定為8個公共端，30個LCD引腳輸出。如表中所示，SEG1和COM1-COM4共同定義了“模式”筆畫,在程序中將其定義為SEG11L；SEG2和COM1-COM4共同定義了“風(fēng)速”筆畫，在程序中將起定義為SEG12L；其它可以以此類推。數(shù)碼顯示-用作溫度和定時時間的顯示，分別由SEG3-SEG12與COM1-COM8來定義。表3-2 LCD引腳定義Table 3-2 Define of LCDs pinsSEGLCDCOM4COM3COM2COM1SEG11LSEG1AutoWarmDryCoolSEG12LSEG2AutoLwindMwindHwindSEG1LSEG31.d1.c1.b1.aSEG2LSEG42.d2.c2.b2.aSEG3LSEG53.d3.c3.b3.aSEG4LSEG64.d4.c4.b4.aSEG5LSEG75.d5.c5.b5.aSEG6LSEG86.d6.c6.b6.aSEG7LSEG97d7.c7.b7.aSEG8LSEG108d8.c8.b8.aSEG9LSEG119.d9.c9.b9.aSEG10LSEG1210.d10.c10.b10.aSEGLCDCOM8COM7COM6COM5SEG11HSEG13Pic-wCCodeSEG12HSEG14Timeo:TimecSEG1HSEG151.g1.f1.eSEG2HSEG162.g2.f2.eSEG3HSEG173.g3.f3.eSEG4HSEG184.g4.f4.eSEG5HSEG195.g5.f5.eSEG6HSEG206.g6.f6.eSEG7HSEG217.g7.f7.eSEG8HSEG228.g8.f8.eSEG9HSEG239.g9.f9.eSEG10HSEG2410.g10.f10.e3.3.2 LCD驅(qū)動電路 SH6614單片機(jī)的LCD輸出口可采用308或344兩種方式，這里定義$15Bit0=0，則采用的是308，即：8個公共端，30個LCD輸出引腳。這里24-36引腳的LCD輸出端，即SEG1-SEG12，LCD驅(qū)動電路如圖3-10所示。圖3-10 LCD驅(qū)動電路圖 Fig.3-10 LCD drive circuit3.4 鍵盤掃描電路設(shè)計3.4.1鍵盤基本原理鍵盤系統(tǒng)一般分為非編碼式鍵盤和編碼式鍵盤，這里只討論非編碼式鍵盤。1.鍵盤電路結(jié)構(gòu)由若干個按鍵組成的鍵盤，其電路結(jié)構(gòu)可分為獨立鍵結(jié)構(gòu)和矩陣鍵盤結(jié)構(gòu)。獨立按鍵結(jié)構(gòu)每個鍵單獨占用一根I/O口線，每根I/O口線上的安鍵工作狀態(tài)不會影響其他I/O口線上的狀態(tài)。矩陣鍵盤結(jié)構(gòu)按鍵排列為行列式矩陣結(jié)構(gòu)，也稱行列式鍵盤結(jié)構(gòu)。如4行4列共16個鍵，只占用8根I/O口線，故鍵數(shù)目較多時可節(jié)省I/O口線，但這種結(jié)構(gòu)的軟件較繁。本文的空調(diào)遙控器設(shè)計就是采用34矩陣式鍵盤。2.鍵盤工作方式在無按鍵操作時，通常CPU在執(zhí)行其他任務(wù)，只在有按鍵操作時才根據(jù)閉合鍵執(zhí)行相應(yīng)的鍵處理任務(wù)。鍵盤的工作方式可分為編程控制方式和中斷控制方式。CPU在一個工作周期內(nèi)，利用完成其他任務(wù)的空余時間，調(diào)用鍵盤掃描子程序。經(jīng)程序查詢，若無鍵操作，則返回；若有鍵操作，則進(jìn)而判斷是哪個鍵，并執(zhí)行相應(yīng)的鍵處理程序。這種方式為編程掃描方式。有時在正常工作中，并不會經(jīng)常進(jìn)行鍵操作，因而編程控制方式使CPU經(jīng)常處于空查詢狀態(tài)。在CPU工作任務(wù)十分繁重的情況下，為提高CPU的效率，可采用中斷控制方式。只要有按鍵按下，便向CPU相應(yīng)中斷后，在中斷服務(wù)程序中進(jìn)行鍵盤掃描、查鍵值與鍵處理等工作。3.設(shè)計要點非編碼鍵盤系統(tǒng)基本任務(wù)如下：l 監(jiān)測有無鍵按下；l 判斷是哪個鍵按下；l 完成鍵處理任務(wù)。為快速可靠的實現(xiàn)按處理任務(wù)，還應(yīng)從電路或軟件角度妥善解決如下問題。l 消除鍵抖動影響鍵觸點的閉合或斷開瞬間，由于機(jī)械觸點的彈性作用，會產(chǎn)生短暫的抖動現(xiàn)象，其抖動時間長短與其機(jī)械特性有關(guān)，一般約為5-10ms，抖動過程引起電平信號的波動，有可能令CPU誤解為多次按鍵操作，而引起誤處理。消除鍵抖動影響的穎鍵方法是每個鍵增加一個R-S觸發(fā)器，這種方法只適用于鍵數(shù)目較少的情況。若鍵數(shù)目較多，通常采用軟件延時的方法：當(dāng)監(jiān)測到有鍵按下時，調(diào)用一個延時（一般5-20）子程序，然后在此監(jiān)測到該鍵電平仍為閉合狀態(tài)，才確認(rèn)該鍵已按下，并進(jìn)行相應(yīng)處理工作。這種消除鍵抖動影響的軟件措施是切實可行的。l 采取串鍵保護(hù)措施串鍵是指同時有一個以上的鍵按下。串鍵會引起為機(jī)的錯誤相應(yīng)。通常用軟件提供串鍵保護(hù)。當(dāng)判斷是一個以上的鍵被按下，則返回重新進(jìn)行監(jiān)測。只有當(dāng)監(jiān)測到只有一個鍵被按下時，才去查鍵號、執(zhí)行相應(yīng)鍵處理工作。為了防止誤操作的不良影響，應(yīng)從軟件設(shè)計的角度著手設(shè)置保護(hù)。對于某些設(shè)定參數(shù)的鍵，如果參數(shù)存在上、下限值要求，可采取軟件限幅措施。對于某些參數(shù)若存在非法數(shù)值，可由軟件判斷，必要時予以拒絕接收。4.鍵盤掃描技術(shù)鍵盤掃描技術(shù)可分為行掃描法、線反轉(zhuǎn)法、狀態(tài)矩陣法，這里僅簡單介紹下面將要用到的行掃描法。行掃描法是在確認(rèn)有鍵閉合之后，逐行（或逐列）置低電平，并讀入列（或行）狀態(tài)，如果出現(xiàn)非全1狀態(tài)，那么0狀態(tài)的行、列交叉點就是被按下鍵。例如，4行4列鍵盤，首先只使第一行為“0”電平，其余各行為“1”電平，然后讀入列狀態(tài)，在進(jìn)行鍵盤去抖動處理后再次讀入列狀態(tài)，比較兩次讀入結(jié)果，如果相同則可確認(rèn)按下有效鍵，并到鍵盤狀態(tài)表中查找與已經(jīng)儲存信息相吻合的鍵值，然后進(jìn)入相應(yīng)的鍵盤處理程序。3.4.2鍵盤掃描電路3.4.2.1鍵盤掃描電路如圖3-11所示。圖3-11 鍵盤掃描電路 Fig.3-11 Key board scan circuit圖中用PA0、PA2、PA3和PB0、PB1、PB2、PB3組成34矩陣鍵盤。其中K1-K10為定義的按鍵，它們分別為：開機(jī)、關(guān)機(jī)、模式、溫度、風(fēng)速、溫度+、溫度-、定時開、定時關(guān)、小時、分鐘，按下按鍵則進(jìn)入相應(yīng)操作，具體含義和操作步驟可以參看空調(diào)遙控器按鍵功能設(shè)計，K11和K12在系統(tǒng)中沒有定義，可以在以后修改設(shè)計增加功能時使用，在制作線路板時做出但不必做按鍵。3.4.2.2 空調(diào)遙控器按鍵功能設(shè)計1 ON鍵在關(guān)機(jī)狀態(tài)下，按一下此鍵，發(fā)射指示點亮，LCD有顯示，遙控器進(jìn)入開機(jī)狀態(tài)，同時把當(dāng)前設(shè)定的運行模式、溫度值、風(fēng)速、定時等信息按編碼規(guī)范的要求，發(fā)射信息。2 OFF鍵在開機(jī)狀態(tài)下，按一下此鍵，發(fā)射指示點亮一次，LCD熄滅，同時發(fā)射關(guān)機(jī)信息。若已設(shè)定了定時開機(jī)、定時關(guān)機(jī)，遙控器進(jìn)入關(guān)機(jī)狀態(tài)之前，先取消以上兩種設(shè)定狀態(tài)，然后發(fā)射關(guān)機(jī)信息。3 MODE鍵在開機(jī)狀態(tài)下，每按一次此鍵，液晶屏的模式區(qū)顯示相應(yīng)的模式，發(fā)射指示點亮一次，同時把當(dāng)前設(shè)定的運行模式、溫度值、風(fēng)速、定時等信息以紅外編碼方式發(fā)射出去。運行模式按如下順序循環(huán)切換：自動、制冷、抽濕、制熱4 “+”/“-”鍵4.1在開機(jī)狀態(tài)下，每按一次調(diào)整“+”鍵，設(shè)定溫度遞增一度，并發(fā)射相應(yīng)的紅外信息。當(dāng)溫度增至32C，即使繼續(xù)按此鍵，設(shè)定溫度亦不再增加，但有信號發(fā)射。4.2在開機(jī)狀態(tài)下，每按一次調(diào)整“-”鍵，設(shè)定溫度遞減一度，并發(fā)射相應(yīng)的紅外信息。當(dāng)溫度增至17C，即使繼續(xù)按此鍵，設(shè)定溫度亦不再減少，但有信號發(fā)射。高風(fēng)自動中風(fēng)低風(fēng) 5 定時開、定時關(guān)鍵按定時開，進(jìn)入定時開設(shè)定，定時開符號顯示，然后按小時、分鐘鍵調(diào)整時間，定時關(guān)與此相同。6 小時、分鐘鍵按相應(yīng)鍵,進(jìn)入響應(yīng)時間調(diào)整,只在定時開/定時關(guān)時有效。小時鍵每次增加1小時，1-12小時循環(huán)；分鐘鍵每次改變30分鐘。3.5 系統(tǒng)雙時鐘設(shè)計SH6614單片機(jī)內(nèi)部集成了雙時鐘，這就為空調(diào)遙控器的節(jié)能設(shè)計提供了方便，在沒有編碼發(fā)射時系統(tǒng)采用32.768K晶振，維持系統(tǒng)的運行，在長期（超過5m）沒有按鍵和發(fā)碼操作則系統(tǒng)暫停工作，進(jìn)一步節(jié)省能源；當(dāng)有效按鍵按下有編碼發(fā)射時，系統(tǒng)時鐘切換到455K，利用單片機(jī)中的PSG產(chǎn)生38K載波，發(fā)射紅外編碼。系統(tǒng)時鐘電路如圖3-12所示。圖3-12 時鐘電路 Fig.3-12 Clock circuit3.6 空調(diào)遙控器硬件電路圖 綜合前面各硬件電路功能模塊的設(shè)計，圖3-13給出了空調(diào)要起硬件設(shè)計電路圖。 圖3-13 空調(diào)遙控器硬件電路圖 Fig.3-13 Hardware circuit diagram for air-condition remote controller 空調(diào)遙控器的硬件設(shè)計，嚴(yán)格按照任務(wù)書的要求，進(jìn)行了單片機(jī)的選型，并以單片機(jī)為基礎(chǔ)進(jìn)行了紅外發(fā)射電路、鍵盤掃描電路和LCD驅(qū)動電路的設(shè)計，還針對空調(diào)遙控器通常為干電池供電的特點，在硬件電路中采用了雙時鐘，既滿足了發(fā)碼時的要求，又滿足了無編碼發(fā)射時的低功耗設(shè)計，同時為軟件的低功耗設(shè)計奠定了基礎(chǔ)。4空調(diào)遙控器軟件設(shè)計本章給出了軟件設(shè)計的總流程圖和各主要功能模塊的流程圖，并進(jìn)行了詳細(xì)的說明，對主要部分還給出了源程序，并對SH6614單片機(jī)軟件開發(fā)進(jìn)行了必要說明。4.1 軟件功能模塊設(shè)計4.1.1.系統(tǒng)初始化程序設(shè)計初始化系統(tǒng)寄存器初始化用戶寄存器圖4-1 系統(tǒng)初始化程序框圖Fig.4-1 Block diagram of system initialization program 系統(tǒng)初始化程序框圖如圖4-1。初始化系統(tǒng)寄存器：這是上電之后進(jìn)入的第一個程序模塊，同時也是RESET進(jìn)入的程序模塊。在這個程序模塊中，系統(tǒng)首先對系統(tǒng)寄存器進(jìn)行了初始設(shè)置，包括：開中斷，中斷服務(wù)寄存器清零，TM0和BTM初始設(shè)置，定義PORTA為輸入口、PORTB為輸出口，定義PA1為38K載波紅外發(fā)射口并對PSG進(jìn)行紅外發(fā)射初始化。主要源程序代碼：LDIIE,00H；關(guān)中斷LDIIRQ,00H；清中斷服務(wù)寄存器LDITM0,00H；初始化TIMER0寄存器LDIT0L,00HLDIT0H,00HLDIBTM,00H；初始化BASE TIMER寄存器LDISPA,02H；設(shè)置PORTA為輸入，PA1為輸出LDISPB,0FH；設(shè)置PORTB為輸出LDIOSCX,00H ；設(shè)置OSC為系統(tǒng)時鐘LDISETLCD,02H；關(guān)閉LCD,LCD時鐘為OSC/64LDISEGOUT,0CH；設(shè)置LCD為SEGMENT輸出LDISETPORTS,0BH；設(shè)置PA1為紅外輸出端LDIPSG1L,0EH；設(shè)置PSG為紅外發(fā)生器，38K載波LDIPSG1H,07HLDIPSG21A,00HLDIPSG22,00HLDIPSG23,00HLDIPSG24,00HLDIPSGCTR1,0CHLDIPSGCTR2,09H初始化用戶寄存器：大部分用戶寄存器初始值為00H，但也有少部分寄存器要設(shè)置初始值。例如模式和風(fēng)速寄存器初始值設(shè)位自動，溫度顯示寄存器設(shè)為24C等，主要源程序代碼如下：LDIMODE,08H；設(shè)置初始模式為自動LDIWIND,08H；設(shè)置初始風(fēng)速為自動LDIDATA_1,02H；設(shè)置初始溫度為24C，高位為02H清LCD滿屏顯示2s圖4-2 清LCD和滿屏顯示程序框圖Fig.4-2 Clea