紅外遙控設計畢業(yè)設計論文

1、摘 要目前，電風扇的使用十分廣泛，面對龐大的市場需求，我們需要提高電風扇的市場競爭力，使之不僅功能多樣、安全可靠，而且操作簡便；而單片機因其高可靠性和高性價比，在智能化家用電器、儀器儀表等諸多領域得到了極為廣泛的應用。因此，基于單片機技術設計一款電風扇遙控開關是大有必要的，不僅方便而且智能化。本設計是基于stc89c52單片機控制的智能電風扇遙控開關，巧妙地利用紅外線遙控技術、單片機控制技術、液晶顯示電路，具有一定的遙控距離、4級調速、停止、定時等功能，同時lcd12864液晶顯示遙控開關狀態(tài)、led顯示接收端即電風扇狀態(tài)。 關鍵詞：stc89c52；lcd12864；遙控開關；電風扇abst

2、ractcurrently, the use of electric fans is very extensive. in the face of the huge market demand, we need to improve the market competitiveness of the fans, so that they are not only versatile、safe、reliable, but also easy to operate; yet the microcontroller because of its high reliability and cost-e

3、ffective, has been very widely used in intelligent household appliances、instruments and many other areas. therefore, we design a remote fan switch based on mcu technology is very necessary, its not only convenient but also intelligent. the design of smart fan remote control switch based on the stc89

4、c52 microcontroller-controlled, clever uses of infrared remote control technology、mcu control technology、liquid crystal display circuit, has a certain distance of the remote control、4 speed、stop、timing etc. at the same time, the lcd12864 displays the status of the remote control switch, and the led

5、displays the receiving end that the status of the fan. keywords: stc89c52; lcd12864; remote control switch; fans目 錄摘 要iabstractii第1章概述11.1 電風扇遙控開關背景及意義11.2 電風扇遙控開關國內外現狀21.3 本文研究的主要內容2第2章系統(tǒng)體系結構42.1 設計方案42.2 系統(tǒng)整體框圖設計4第3章系統(tǒng)硬件設計63.1 最小系統(tǒng)模塊63.2 按鍵模塊73.3 紅外遙控發(fā)射模塊83.4 lcd12864液晶顯示模塊93.5 紅外遙控接收模塊103.6 定時模塊1

6、13.7 指示燈模塊123.8 直流電機模塊133.9 電源模塊14第4章系統(tǒng)軟件設計164.1 紅外發(fā)射及接收的工作原理164.1.1 紅外發(fā)射工作原理164.1.2 紅外接收工作原理174.2 紅外發(fā)射及接收程序流程圖174.2.1 紅外發(fā)射程序流程圖174.2.2 紅外接收程序流程圖18第5章系統(tǒng)調試205.1 系統(tǒng)調試結果205.2 調試過程總體分析23第6章總結與展望25參考文獻26附 錄28致 謝36第1章 概述1.1 電風扇遙控開關背景及意義作為一種老牌的電器，電風扇具有價格便宜、擺放方便、使用靈活等特點。雖然現在空調在城市中已經相當普遍，并有替代電風扇的趨勢，但由于使用空調時空

7、氣不暢通，容易得空調病，而且價格相對較高；冷風機能增加空氣濕度，但使用久了，家里電器會受潮，同時也會使關節(jié)受到傷害；蒲扇和紙扇價格低廉，但不是自動的；而電風扇不但價格低廉，而且是自動的，吹出的又是舒適的自然風，目前使用極為廣泛，作為成熟的家電行業(yè)的一員，尤其在中小城市以及鄉(xiāng)村仍占有市場的大部分份額。市場的需求促使了電風扇的發(fā)展，隨著“智能化”的興起，人們生活水平的提高，對物質有了進一步的要求，特別是電子產品，人們對其有了新的要求，希望他們有著節(jié)能、方便以及智能等特點。而先前的產品還存在一些問題，比如電風扇開關無法移動，不能隨時隨地對其進行控制，這給人們帶來諸多不便，已經不能再滿足人們的需求，那

8、么就要迫切要求新功能的問世。因此，電風扇開關的智能化必須得以解決，設計一款電風扇遙控開關添加了一些人性化設計，將大大提高電風扇的市場競爭力。電風扇遙控開關使用紅外遙控，是目前使用最廣泛的一種通信和遙控手段。紅外遙控具有抗干擾能力強、不影響周邊環(huán)境，且不會對周圍的電器設備產生干擾電波，同時紅外發(fā)射接收有范圍窄、安全性高等優(yōu)點，因此紅外遙控開關的使用將越來越普遍。隨著紅外遙控技術的開發(fā)與迅速發(fā)展，很多電器都應用了遙控開關，電風扇應該也不例外。在現實生活中，遙控開關在使用過程中，由于其無法穿透墻壁，故不同的房間其同一廠商的家用電器可使用通用的遙控器而不產生相互干擾；電路調試簡單，只要按給定連接無誤，

9、一般無需任何調試即可投入工作，同時可進行多路遙控1-3。但在另一方面，市場上的紅外線遙控開關裝置一般采用專用的遙控編碼及解碼集成電路，其靈活性低、應用范圍有限。而采用單片機進行紅外遙控開關系統(tǒng)的應用設計，此紅外遙控裝置將同時具有編程靈活、控制范圍廣、體積小、功耗低、功能強、成本低、可靠性強等特點，因此采用單片機紅外遙控開關技術具有廣闊的發(fā)展前景4,5。1.2 電風扇遙控開關國內外現狀中國的第一臺電風扇生產自1916年，發(fā)明者楊濟川在上海四川路橫浜橋開辦生產變壓器的工廠，以“中華民族更生”之意，取名為華生電器制造廠，于1925年華生電扇正式投產，很快成為著名品牌。不管是城市還是農村，電風扇的普及

10、率都比較高，2008年產量超過1億臺，除了國內外市場外，還大批量的出口到世界各地，占全球市場的絕大部分份額。由于電風扇結構較為簡單，技術含量相對較低，市場上的品牌較多，主要產地集中在華南和江浙地區(qū)，尤以廣東最為集中。經過多年的積累，市場上也形成了規(guī)模和技術上都較具競爭力的優(yōu)勢品牌，其中以美的、艾美特為市場主導品牌，先鋒、聯創(chuàng)、格力等風扇品牌緊隨其后，占據一席之地。如今，電風扇是夏季家庭必備的電器設備之一。在家電市場上，各種規(guī)格、式樣的電風扇一直是廣大消費者十分關注的商品。隨著我國科學技術的發(fā)展和人民生活水平的迅速提高，電風扇的品種也開始日益豐富，健康多功能、時尚新外觀等特點成為實現市場突破的重

11、要條件，如遙控負離子風扇、氧吧滅蚊風扇、集成吊頂風扇等等，滿足現代人健康時尚、個性化和多功能的各種需求，不斷涌現的新產品讓電風扇這種“老家電”煥發(fā)出新活力。臺扇、吊扇、壁扇，根據不同場合的需求，電風扇不僅從外型到控制方式都有了不少改變。扇葉材料也從最開始的金屬材質換成塑料材質；開關從開始的旋鈕、按鈕控制方式到之后的觸摸式操作，從之前的固定式換成可移動式，從單一遙控器到萬能及學習型遙控器。近幾年來，電風扇發(fā)展速度很快，隨著電子技術的發(fā)展，電風扇不斷向高檔次、電子控制發(fā)展。因此，電風扇遙控開關的設計具有十分重要的意義。遙控器開關是真正最早進入家庭的無線設備，它是由高產的發(fā)明家robert adle

12、r在五十年代發(fā)明的。市場中的電風扇遙控器較多采用紅外遙控，紅外遙控是20世紀70年代才開始發(fā)展起來的一種遠程控制技術，雖然rf遙控器也越來越普及，但是其成本較高、無線規(guī)格煩雜6,7。1.3 本文研究的主要內容近年來，隨著計算機在社會領域的滲透，單片機的應用正在不斷的走向深入，以單片機為核心的遙控開關設備應用越來越廣泛。本文設計的電風扇遙控開關，是基于單片機設計制作的智能電風扇遙控開關，以stc89c52單片機為核心，與傳統(tǒng)電風扇開關相比，此開關功能更加強大，具體要求實現以下功能：（1）使用遙控開關，具有一定的遙控距離，并且電風扇能夠實時控制，信號發(fā)射到接收的反映時間小于1s；（2）其中四個按鍵

13、開關分別對應于電風扇的四檔調速功能，即弱風、中風、強風、超強風，風力大小可以根據需要自行選擇；（3）一個按鍵對應于電風扇的停止功能，可以控制電風扇停止；（4）另外三個按鍵對應于電風扇的定時功能，一個是+1鍵，一個是-1鍵，另一個是確定鍵，例如當按一下+1鍵，然后按確定鍵，電風扇將定時1分鐘，即1分鐘之后電風扇將會自動停止；（4）lcd12864液晶顯示遙控開關狀態(tài)，當電源打開，液晶顯示“啟動”；根據需要選擇按鍵，液晶會顯示當前狀態(tài)，即顯示“1檔”或“2檔”或“3檔”或“4檔”或“停止”或“定時 xxx 分鐘”或“確定 xxx 分鐘”；（5）利用led作為指示燈，顯示接收端電風扇（直流電機）的運

14、行狀態(tài)；當電風扇第1檔運行時，led第一盞燈亮，第2檔運行時，led第二盞燈亮，其余類推；停止時，led全滅；第2章 系統(tǒng)體系結構2.1 設計方案本設計是基于單片機的智能電風扇遙控開關的設計，該設計以stc89c52單片機為核心，由24鍵盤作為遙控開關，具有一定的遙控距離、4級調速、遙控停止、定時等功能，同時lcd12864液晶顯示遙控開關狀態(tài)、led顯示接收端即直流電機狀態(tài)。2.2 系統(tǒng)整體框圖設計電風扇遙控開關采用stc89c52單片機為核心的電路來實現，其總體系統(tǒng)結構框圖包括紅外發(fā)射框圖和紅外接收框圖兩部分。紅外發(fā)射框圖如圖2.1所示，主要包括按鍵電路、發(fā)射電路以及顯示電路，該按鍵電路是

15、24鍵盤，用于紅外遙控器的開關按鍵，分別對應于四級調速（1檔、2檔、3檔、4檔）以及停止、定時功能，發(fā)射電路采用經三極管放大的紅外發(fā)光二極管，向外界發(fā)射經調制的紅外信號，同時lcd12864顯示遙控開關相應狀態(tài)。紅外接收框圖如圖2.2所示，主要包括接收電路、直流電機、定時電路以及指示燈，紅外接收器使用一種集紅外線接收和放大于一體的一體化紅外線接收頭（vs1838b），定時使用ds12c887實時時鐘芯片，直流電機模擬電風扇的功能，同時指示燈顯示直流電機狀態(tài)。圖2.1 紅外發(fā)射框圖圖2.2 紅外接收框圖第3章 系統(tǒng)硬件設計電風扇紅外遙控開關的基本功能設計主要分為九個部分，包括最小系統(tǒng)模塊、按鍵模

16、塊、紅外遙控發(fā)射模塊、lcd12864液晶顯示模塊、紅外遙控接收模塊、定時模塊、指示燈模塊、直流電機模塊和電源模塊，其具體介紹如下所示。3.1 最小系統(tǒng)模塊單片機最小系統(tǒng)原理圖如圖3.1所示，由核心芯片stc89c52、復位電路及晶振電路組成。圖3.1 單片機最小系統(tǒng)stc89c52單片機是一種高性能、低功耗的cmos控制器，與mcs-51指令系統(tǒng)兼容。在單芯片上，擁有靈巧的8位cpu和8k在系統(tǒng)可編程flash存儲器，為很多嵌入式控制應用提供了非常靈活而又價格適宜的方案，而且其性能價格比遠高于同類芯片。它具有以下標準功能：8k字節(jié)flash，512字節(jié)ram，32 位i/o 口線，看門狗定時

17、器，內置4kb eeprom，max810復位電路，2個16位定時器/計數器，一個6向量2級中斷結構，全雙工串行口。另外stc89c52可降至0hz 靜態(tài)邏輯操作，支持2種軟件可選擇節(jié)電模式?？臻e模式下，cpu 停止工作，允許ram、定時器/計數器、串口、中斷繼續(xù)工作。掉電保護方式下，ram內容被保存，振蕩器被凍結，單片機一切工作停止，直到下一個中斷或硬件復位為止。最高運作頻率35mhz，6t/12t可選8。電容和晶振與單片機引腳xtal1和xtal2相連構成外接晶振電路。stc89c52單片機內部有一個用于構成振蕩器的高增益反相放大器，引腳xtal1和xtal2分別是此放大器的輸入和輸出端。

18、在xtal1和xtal2兩端跨接晶體就構成了穩(wěn)定的自激振蕩器，其發(fā)出的脈沖直接送入內部的時鐘電路，為單片機的工作提供時序。而xtal1端和xtal2端將電容c與內部的反相放大器連接起來組成并聯諧振電路，對頻率有微調作用。stc89c52單片機有一個復位引腳，復位條件是：在時鐘電路工作后，當外部電路在rst引腳施加持續(xù)2個機器周期以上的高電平時，使系統(tǒng)復位。一般情況下，只要保持正脈沖的寬度為10微秒，就可使單片機安全復位。本系統(tǒng)采用按鍵手動復位，在上電瞬間，rst引腳電位與vcc相同，隨著電容上充電電壓的增加，rst引腳電位逐漸下降。在單片機運行期間，按下按鍵電容瞬間放電，rst引腳電位與vcc

19、相同，系統(tǒng)復位；隨著按鍵的斷開，電容又開始充電，rst引腳電位逐漸下降，系統(tǒng)開始正常工作。3.2 按鍵模塊按鍵在系統(tǒng)中就是一個開關的作用。在本系統(tǒng)中需要的按鍵不多，但單片機的i/o口數還是可以滿足的，所以采用了24獨立式按鍵。獨立式按鍵是直接用i/o口線構成的單個按鍵電路，其特點是每個按鍵單獨用一根i/o口線，每個按鍵的工作不會影響其它i/o口線的狀態(tài)，如圖3.2所示。獨立式按鍵電路配置靈活，軟件結構簡單，但每個按鍵必須占用一根i/o口線。因此，在按鍵較多時，i/o口線浪費較大，不宜采用。按鍵均低電平有效，此外，上拉電阻保證了按鍵斷開時，i/o口線有確定的高電平。機械式按鍵在按下或釋放時，由于

20、機械彈性作用的影響，通常伴隨有一定時間的觸點機械抖動，然后其觸點才穩(wěn)定下來，抖動時間的長短與開關的機械性有關，一般為510ms。在觸點抖動期間檢測按鍵的通與斷狀態(tài)，可能導致判斷出錯，即按鍵一次按下或釋放被錯誤地認為是多次操作，這種情況是不允許出現的。為了克服按鍵觸點機械抖動所致的檢測誤判，必須采取去抖動問題。常見的去抖動方法有兩種：硬件方法和軟件方法。在鍵數較少時，可以采用硬件去抖，在鍵數較多時，采用軟件去抖。在硬件上可采用在鍵輸出端加r-s觸發(fā)器（雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器）或單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器構成的去抖動電路。軟件上采取的措施是在檢測到有按鍵按下時，執(zhí)行一個延時程序后，再確認該鍵電平是否仍保持閉合狀態(tài)電平，若

21、仍保持閉合狀態(tài)電平，則確認該鍵處于閉合狀態(tài)。同理，在檢測到該鍵釋放后，也應采用相同的步驟進行確認，從而可消除抖動的影響。單片機中常用軟件法，因此在硬件方面將不做處理。本設計，按鍵接在單片機的p0口。圖3.2 按鍵原理圖3.3 紅外遙控發(fā)射模塊紅外遙控發(fā)射器由于其電路簡單、工作穩(wěn)定可靠、功能齊全、操作方便、不產生輻射等優(yōu)點，已成為遙控發(fā)射的主流，被廣泛應用在家用電器產品上。紅外發(fā)射部分由24鍵盤、編碼調制、發(fā)射電路等幾部分組成。當按下指令鍵時，指令編碼電路產生所需的指令編碼信號，指令編碼信號與38khz載波進行調制，由發(fā)射電路向外發(fā)射經調制的指令編碼信號，示意圖如圖3.3所示。紅外遙控的發(fā)射電路

22、就是采用紅外發(fā)光二極管發(fā)出經過調制的紅外光波，其電路圖如圖3.4所示。指令編碼信號與38khz載波經過74hc08與門進行調制。74hc08是一款高速cmos器件，74hc08引腳兼容低功耗肖特基ttl（lsttl）系列，實現2輸入與門功能。其主要特性如下：（1）兼容jedec標準no.8-1a；（2）esd保護：hbm eia/jesd22-a114-a超過2000v，mm eia/jesd22-a115-a超過200v；（3）溫度范圍：-40+85攝氏度，-40+125攝氏度。在發(fā)射過程中，由于發(fā)送信號時的最大平均電流需幾十ma（對應mw級發(fā)射功率），所以需要三極管放大后去驅動紅外發(fā)射二極

23、管。紅外發(fā)光二極管是由特殊的半導體材料制成的，在它的兩腳加上電壓就能發(fā)出不同顏色的可見光。紅外發(fā)射二極管體積小、功耗低、高發(fā)射強度、高可靠性，廣泛應用于儀器、儀表、電氣設備近距離紅外數據傳輸、電視機、空調機等家用電器9,10。圖3.3 紅外發(fā)射示意圖圖3.4 發(fā)射電路3.4 lcd12864液晶顯示模塊液晶顯示器，簡稱lcd（liquid crystal display），是一種液晶利用光調制的受光型顯示器件。lcd可分為段位式lcd、字符式lcd和點陣式lcd。其中，段位式lcd和字符式lcd只能用于字符和數字的簡單顯示，不能滿足圖形曲線和漢字顯示的要求；而點陣式lcd不僅可以顯示字符、數字

24、，還可以顯示各種圖形、曲線及漢字，并且可以實現屏幕上下左右滾動、動畫功能、分區(qū)開窗戶、反轉、閃爍等功能。lcd的特點主要是體積小、形狀薄、重量輕、耗能少（110微瓦/平方厘米）、低發(fā)熱、工作電壓低（1.56伏）、無污染，無輻射、無靜電感應，特別是視域寬、顯示信息量大、無閃爍，并能直接與cmos集成電路相匹配，而且還是真正的“平板”式顯示設備，近幾年來被廣泛用于單片片劑控制的智能儀器、儀表和低功耗電子產品中11。本設計使用lcd12864漢字圖形點陣式液晶顯示模塊，可顯示漢字和圖形，內置8192個中文漢字（1616點陣）、128個字符（816點陣）及64256點陣顯示ram（gdram），配置

25、led背光，多種軟件功能（光標顯示、畫面移位、自定義字符、睡眠模式等）。主要技術參數如下：電源：vdd 3.3v+5v(內置升壓電路，無需負壓)；顯示內容：128列64行；顯示顏色：黃綠屏，藍屏；顯示角度：6：00 鐘直視；lcd類型：stn；mcu接口：8 位并口或串行；其中d0-d07數據端口與stc89c52端口p2.0-p2.7相連接，vss與vee兩端接地；p1.5、p1.6、p1.7作為lcd的rs、r/w、e的控制信號；p1.0與psb相連選擇并行指令模式；p1.3與rst相連，如圖3.5為lcd12864的引腳圖。圖3.5 lcd12864引腳圖3.5 紅外遙控接收模塊紅外接收

26、器是一種可以接收紅外信號并能獨立完成從紅外線接收到輸出ttl電平信號兼容的器件，體積和普通的塑封三極管差不多，適合于各種紅外線遙控和紅外線數據傳輸。紅外接收部分包括光電放大、解調、解碼，其紅外接收示意圖如圖3.6所示。本次設計使用的接收電路是一種集紅外線接收和放大于一體的一體化紅外線接收器（vs1838b），不需要任何外接元件，就能完成從紅外線接收到輸出與ttl電平信號兼容的所有工作。其主要特性如下：小型設計，內置專用ic，寬角度及長距離接收，抗干擾能力強，能抵擋環(huán)境干擾光線，因此廣泛應用于視聽器材、家庭電器和其他紅外線遙控產品。此接收器對外只有3個引腳：dout、gnd、vcc，與單片機接口

27、非常方便，如圖3.7所示12-14： 脈沖信號輸出接單片機的i/o 口，本設計接單片機外部中斷p3.2； gnd接地線（0v）； vcc接電源正極（+5v）；圖3.6 紅外接收示意圖圖3.7 vs1838b引腳圖3.6 定時模塊本設計使用ds12c887實時時鐘芯片，功能豐富，如圖3.8所示，在各種設備、家電、儀器、工業(yè)控制中，可以很容易的用它來組成時間獲取單元，以實現各種時間的獲取。由于ds12c887能夠自動產生世紀、年、月、日、時、分、秒等時間信息，其內部又增加了世紀寄存器，從而利用硬件電路解決了“千年”問題；ds12c887中自帶有鋰電池，外部掉電時，其內部時間信息還能夠保持10年；對

28、于一天內的時間記錄，有12小時制和24小時制兩種模式。在12小時制模式中，用am和pm區(qū)分上午和下午；時間的表示方法也有兩種，一種用二進制數表示，一種用bcd碼表示；ds12c887中帶有128字節(jié)ram，其中有11字節(jié)ram用來存儲時間信息，4字節(jié)ram用來存儲ds12c887的控制信息，稱為控制寄存器，113字節(jié)通用ram給用戶使用；此外用戶還可對ds12c887進行編程以實現多種方波輸出，并可對其內部的三路中斷通過軟件進行屏蔽15。主要技術參數如下：功能：clock，calendar，alarm；封裝/箱體：edip；時間格式：hh：mm：ss，binary；日期格式：dw：dm：m：y

29、，binary；rtc存儲容量：113b；電源電壓（最大值）：5.5v；電源電壓（最小值）：4.5v；最大工作溫度：+70c；最小工作溫度：0c；安裝風格：throughhole；rtc總線接口：multiplexed；圖3.8 定時電路3.7 指示燈模塊指示燈使用發(fā)光二極管，簡稱led，如圖3.9所示，是一種能發(fā)光的半導體電子元件。這種電子元件早在1962年出現，早期只能是低光度的紅光，之后發(fā)展出其他單色光的版本，除了紅色、綠色、黃色外，還出現了藍色和白色，時至今日能發(fā)出的光已遍及可見光、紅外線及紫外線，光度也有所提高，高亮度的發(fā)光二極管更是可以取代傳統(tǒng)燈泡。而隨著科技的不斷進步，發(fā)光二極管

30、技術發(fā)展很快，其用途也由當初作為指示燈、顯示板等，現已被廣泛應用于顯示器、電視機采光裝飾和照明等，成為家用燈飾、交通燈等發(fā)光組件，就連汽車的尾燈，也開始使用發(fā)光二極管車燈了。led只能往一個方向導通（通電），叫正向偏置（正向偏壓），當電流流過時，電子與空穴在其內復合而發(fā)出單色光，這叫電致發(fā)光效應，而光線的波長、顏色跟其所采用的半導體材料種類與摻入的元素雜質有關，具有效率高、壽命長、不易破損、開關速度高、高可靠性等傳統(tǒng)光源不及的優(yōu)點。它與普通的二極管一樣，由一個pn結組成，p為正極，n為負極。當正向連接時，即p接正極、n接負極時，二極管導通；反之，二極管截止。這就是二極管的單向導電特性。導通時，

31、若有足夠的正向電流通過二極管，發(fā)光二極管便會亮。由于其體積小，耗電量低，常作為單片機應用系統(tǒng)的輸出指示器件，用以指示系統(tǒng)運行狀態(tài)。圖3.9 指示燈電路3.8 直流電機模塊目前，直流電機憑借其速度的可控性，穩(wěn)定的啟動、制動，平滑而經濟的調速等特點，而在工業(yè)生產、城市建筑、農田水利等多方面得到了廣泛的應用。直流電機轉速的控制主要采用3種方法，即改變電樞總電阻、改變電樞的供電電壓、改變勵磁磁通。但是，通過調壓的方式進行電機調速，會將一部分電壓轉化成熱能，使得能源利用率降低，造成能源浪費。并且傳統(tǒng)調速方式還具有調節(jié)精度低、調速不穩(wěn)定、可控性較差、裝置繁雜等缺點。而采用脈寬調制的方式對電機進行調速，不僅

32、實現了對電機速度的實時調節(jié)，而且還體現了節(jié)約能源、經濟實用等特點。所以在這里我們使用脈寬調制（pwm）來實現調速。脈沖寬度調制(pulse width modulator)，是指輸出固定的周期信號，通過調整一個周期內工作周期的大小來控制輸出功率的方法。方波的有效電壓跟電壓幅值和占空比有關，我們可以通過占空比實現改變有效電壓。在pwm驅動直流電機的系統(tǒng)過程中，通過改變直流電機上電樞的電壓占空比來改變平均電壓大小，從而控制直流電機的平均速度16,17。用單片機控制直流電機時，需要加驅動電路，以便為直流電動機提供足夠大的驅動電流。使用不同的直流電動機，其驅動電流也不同。通常有以下幾種驅動電路：三極管

33、電流放大驅動電路、電動機專用驅動模塊（如l298）和達林頓驅動電路等。如果是驅動單個電動機，并且電動機的電流不大時，可選用三極管組成驅動電路。如果電動機所需的驅動電流較大，可直接選用市場上現成的電動機專用驅動模塊，接口簡單，操作方便，但價格較貴。而達林頓驅動器實際上是一個集成芯片，單塊芯片同時可驅動八個電動機，每個電動機由單片機的一個i/o口控制。當需要調節(jié)直流電動機轉速時，使單片機相應的i/o口輸出不同占空比的pwm波形即可實現。本設計采用三極管電流放大驅動電路，如圖3.10所示，d端控制轉向，pwm端控制轉速。只要控制d和pwm的電平就可以控制直流電機的正轉、反轉和停轉，可以通過脈沖信號的

34、占空比控制電動機轉速；占空比越大，電機速度越快。直流電機在電子設計中有著重要的應用，如何簡單、穩(wěn)定、高效地對直流電機的速度進行精確控制有著重要的意義18。圖3.10 直流電機驅動電路3.9 電源模塊本設計接收端由7.2v電池組進行供電，由于單片機i/o口輸出5v供電，接入一個7805穩(wěn)壓電路，如圖3.11所示，輸出電壓和最大輸出電流決定于所選三端穩(wěn)壓器系列。電子產品中，常見的三端穩(wěn)壓集成電路有正電壓輸出78xx和負電壓輸出 79xx系列。顧名思義，三端ic是指這種穩(wěn)壓用的集成電路，只有三條引腳輸出，分別是輸入端、接地端和輸出端。它的樣子像是普通的三極管，to-220的標準封裝，也有9013樣子

35、的to-92封裝。用78/79系列三端穩(wěn)壓ic來組成穩(wěn)壓電源所需的外圍元件極少，電路內部還有過流、過熱及調整管的保護電路，使用起來可靠、方便，而且價格便宜。該系列集成穩(wěn)壓ic型號中的78/79后面的數字代表該三端穩(wěn)壓電路的輸出電壓，如7805表示輸出電壓為5v，7909表示輸出電壓為負9v。在實際應用中，應在三端集成穩(wěn)壓電路上安裝足夠大的散熱器（當然小功率的條件下不用）。當穩(wěn)壓溫度過高時，穩(wěn)壓性能將變差，甚至損壞。圖中電容ci用于抵消輸入線較長時的電感效應，以防止電路產生自激振蕩，其容量較小，一般小于1uf；電容c0用于消除輸出電壓中的高頻噪聲，可取小于1uf的電容，也可取幾微法甚至幾十微法的

36、電容，以便輸出較大的脈沖電流19。圖 3.11 7805穩(wěn)壓電路 第4章 系統(tǒng)軟件設計基于單片機的電風扇遙控開關的設計包括兩個子系統(tǒng)：紅外遙控器發(fā)射指令和紅外遙控接收指令，兩個子系統(tǒng)具有很強的互連性，但各個子系統(tǒng)的軟件設計還是有一定差別的，本設計的軟件分為發(fā)射部分和接收部分。 使用c語言編寫程序，調用的庫函數多，易于移植，編程簡單。4.1 紅外發(fā)射及接收的工作原理4.1.1 紅外發(fā)射工作原理系統(tǒng)上電初始化，當無按鍵按下時，系統(tǒng)處于等待狀態(tài)；當有按鍵按下時，系統(tǒng)檢查按鍵號，得其按鍵碼值。在發(fā)射過程中，將按鍵碼值與38khz載波進行調制，經三極管9013放大后驅動紅外發(fā)射管發(fā)射經調制的脈沖信號。發(fā)

37、射信號采用脈沖個數編碼，不同的脈沖個數代表不同的編碼。紅外編碼組成包括一個引導碼、兩組8位用戶碼、一組8位數據碼以及一組8位數據碼的反碼，如圖4.1所示。紅外通訊數據采用脈沖編碼，所謂脈沖編碼，就是將每一位數據信號用一個脈沖來表示。采用脈寬調制的串行碼的波形如圖4.2所示。數據“0”是由0.56ms的高電平和0.565ms的低電平組成，高低電平比約為1:1，脈寬為1.125ms；數據“1”是由0.56ms的高電平和1.69ms的低電平組成，高低電平比約為1:3，脈寬為2.25ms。正是由上述“0”和“1”組成的32位二進制碼，和38khz的載波進行調制，然后再通過紅外發(fā)光二極管產生紅外線向空間

38、發(fā)射。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，這樣做也有利于抗干擾20,21。圖4.1 編碼方式組成圖4.2 數據參數示意圖4.1.2 紅外接收工作原理系統(tǒng)上電初始化，對單片機p3.2口進行檢測，當其為高電平時，系統(tǒng)處于等待狀態(tài)。當其為低電平時，將啟動中斷服務程序，實現接收數據。需要說明的是：數據采用中斷方式進行接收，單片機在外部中斷0方式下工作，因為外部中斷0優(yōu)先級最高，這樣不至于信息的丟失22。紅外線接收時把遙控發(fā)送的數據（已調制信號）轉換成一定格式的控制指令脈沖，即完成紅外線的接收、放大、解調

39、，這些工作由一體化紅外接收頭完成，輸出ttl兼容電平。最后通過解碼把脈沖信號轉換成數據，從而實現傳輸。當紅外線接收器輸出脈沖數據時，第一位碼的低電平將啟動中斷程序，實時接收數據。在數據接收時，先對第一位（起始位），即對引導碼的碼寬進行驗證23,24。4.2 紅外發(fā)射及接收程序流程圖4.2.1 紅外發(fā)射程序流程圖主程序首先是初始化鍵盤和紅外發(fā)射端口，然后判斷按鍵是否按下，如果有按鍵按下就讓其相應的按鍵編碼通過紅外發(fā)射管發(fā)射出去；子程序是讓單片機等待按鍵按下發(fā)送編碼信號，如果檢測到信號就讓其按循序發(fā)射引導碼、用戶碼、用戶碼、數據碼以及數據碼的反碼，如圖4.3所示。圖4.3 遙控發(fā)射程序流程圖4.2

40、.2 紅外接收程序流程圖主程序首先是初始化紅外接收端口，然后檢測是否接收到紅外信號，如果接收到紅外信號就進入中斷，延時0.14ms，如果計數n小于等于8、脈寬等于1.125ms就接收“0”；如果計數n大于8，脈寬等于2.25ms就接收“1”；如果計數n大于30，脈寬大于4.2ms則計數過長自動離開25，如圖4.4所示。圖4.4 遙控接收程序流程圖 第5章 系統(tǒng)調試5.1 系統(tǒng)調試結果本設計硬件電路包括發(fā)射和接收部分，硬件電路圖如圖5.1所示。發(fā)射部分由單片機最小系統(tǒng)、按鍵電路、lcd12864、發(fā)射電路組成；接收部分由單片機最小系統(tǒng)、接收電路、定時電路、指示燈、直流電機以及驅動電路組成。圖5.

41、1 硬件電路圖當電源打開，液晶顯示“啟動”。按鍵按下，lcd顯示遙控開關狀態(tài)，指示燈顯示接收端（直流電機）相應狀態(tài)，即液晶顯示“1檔或2檔或3檔或4檔或停止”，指示燈分別“第1盞燈亮或第2盞燈亮或第3盞燈亮或第4盞燈亮或全滅”；按下定時按鍵+1鍵或-1鍵，液晶顯示“定時 xxx 分鐘”，然后按確定鍵，液晶顯示“確定 xxx 分鐘”，如圖5.2、5.3、5.4、5.5所示，此時直流電機按相應操作轉動，最終實現遙控開關對直流電機的控制。打開電源，液晶顯示“啟動”，如圖5.2所示：圖5.2 啟動顯示 按下按鍵選擇所需檔數，液晶顯示“1檔或2檔或3檔或4檔”，指示燈分別“第1盞燈亮或第2盞燈亮或第3盞

42、燈亮或第4盞燈亮”，如圖5.3所示：圖5.3 檔數顯示按下停止鍵，液晶顯示停止，指示燈全滅，如圖5.4所示：圖5.4 停止顯示按一下+1鍵，液晶顯示“定時 001 分鐘”，然后按下確定鍵，液晶顯示“確定 001 分鐘”，如圖5.5所示：圖5.5 定時顯示5.2 調試過程總體分析一個單片機應用系統(tǒng)經過總體設計，包括硬件設計、軟件設計、元器件安裝后，在系統(tǒng)的程序存儲器中放入編制好的應用程序，系統(tǒng)即可運行。但一次性成功幾乎是不可能的，多少會出現一些硬件、軟件上的錯誤，這就需要通過調試來發(fā)現錯誤并加以改正。調試步驟如下：1. 調試前不加電源檢查對照電路圖和實際線路檢查連線是否正確，包括接錯、少接、多接

43、等；用萬用表檢查焊接和連接處是否良好：元器件引腳之間有無短路，連接處有無接觸不良，二極管、三極管、集成電路和電解電容的極性是否正確；電源供電，包括極性、信號源連線是否正確；電源對地是否存在短路。2. 靜態(tài)檢測與調試斷開信號源，把經過準確測量的電源接入電路，用萬用表電壓檢測電源電壓，觀察有無異常現象：異常氣味、手摸元器件發(fā)燙、電源短路等，如果發(fā)現，應立即切斷電源，排除故障。3. 動態(tài)監(jiān)測與調試動態(tài)調試時在靜態(tài)調試的基礎上進行的，調試的方法在電路的輸入端加上所需的信號源，并循著信號的注射逐級監(jiān)測各有關點的波形、參數和性能指標是否滿足設計要求，如必要，要對電路參數做進一步調整。發(fā)現問題，要設法找出原

44、因，排除故障，繼續(xù)進行。本次設計遇到的問題及處理方法如下：軟件調試過程中，一打開電源，按鍵沒按下，直流電機就立即轉動，一開始不知道是什么原因造成的。之后發(fā)現了在對直流電機調速時d端為低電平、而pwm端為高電平，這樣電機會一直轉動。后來在一開始時將pwm端占空比改為0，這樣沒按下按鍵電機就不轉了。硬件調試過程中，lcd12864一開始出現亂碼，程序正確，硬件連接也沒有問題，而且漢字有時正確，有時出現亂碼，但放在別人的單片機的可以正確顯示，后來發(fā)現原來是單片機芯片的問題，貌似芯片被燒掉了。而這簡單的原因，我在之前的調試中一直沒有注意，因此浪費了許多時間。硬件的另一個問題就是我對單片機及各模塊的引腳

45、把握不是很好，vcc跟gnd一開始不小心可能就會接反掉了，導致無法正常顯示。第6章 總結與展望本次設計綜合了大學四年所學到的專業(yè)知識，把理論聯系到實際中去。為了提高自己的綜合能力，從收集資料、各模塊電路設計、繪制原理圖、程序的編制到最后的資料整理都是自己親自完成的。剛開始，我不知道從哪里入手，自己跑圖書館、上網查資料、向同學請教，之后慢慢地進入狀態(tài)，最后確定了基本設計方案，再對所用芯片進行查找、調試等。在整個設計的過程中遇到的問題主要有以下三點：一、基礎知識掌握的不牢固，主要表現在一些常用的電路的形式和功能不清楚，對書本上的內容遺忘現象嚴重；二、對一些常用的應用軟件缺少應用，體現在畫電路圖、框

46、圖和流程圖的時候，對這些軟件的操作不熟練；三、相關知識掌握的不夠全面，缺少系統(tǒng)設計的經驗。本設計雖然已經達到了設計目標及要求，但是其過程是曲折的，在設計的過程中碰到了很多問題，有些是自己粗心導致的，有些是客觀因素，記得好幾次都是芯片壞了，花了不少時間，但正是這樣鍛煉了我的耐性。當然本設計仍然還有提升的空間，比如本次設計的遙控距離不是很遠，后續(xù)也還可以加入更多的功能，比如顯示室內溫度等。本次畢業(yè)設計是一次理論與實際相結合的考驗，它使我更加真切地體會到，作為一名電子信息專業(yè)的學生，光紙上談兵是遠遠不夠的，實際動手能力和扎實的理論知識同等重要。本次設計，對我來說，既是一次對理論知識的鞏固和提高，讓我

47、可以完全運用大學所學知識，更加完整的將所學體現其中，同時也是對實際動手操作能力地鍛煉和加強。此外，我對電路設計以及軟件控制等方面有了更加深刻的認識，并在實際電路連接中，掌握了很多技能，端正了我的學習態(tài)度，對自己更加嚴格要求，不一知半解，力求明明白白。參考文獻1 錢波潮，陳惠英基于單片機的多功能紅外遙控器的設計j數字技術與應用，2012，第4期，1292 yu-chiwu，bo-senchangdevelopment of a web-based infrared remote control system for energy managementndepartment of electric

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