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四川師范大學(xué)成都學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)PAGEPAGE31電風(fēng)扇遙控電路設(shè)計(jì)學(xué)生:丁強(qiáng)指導(dǎo)教師:康萬新內(nèi)容摘要:該設(shè)計(jì)主要由單片機(jī)控制模塊、液晶顯示模塊、溫度傳感模塊、紅外收發(fā)模塊、電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊模塊組成;能夠?qū)崿F(xiàn)溫度檢測(cè)并在液晶顯示器上顯示以及設(shè)定上下限溫度報(bào)警閥值,同時(shí)能根據(jù)紅外遙控器遙控電機(jī)轉(zhuǎn)速,實(shí)現(xiàn)紅外控制風(fēng)扇快速、中速、慢速三級(jí)檔位功能。在應(yīng)用方面,憑著紅外遙控操作方便,實(shí)用性高,成本低廉特點(diǎn)足可取的廣泛的市場(chǎng)好評(píng),隨著消費(fèi)性電子智能化發(fā)展的趨勢(shì),紅外遙控電子系產(chǎn)品將會(huì)有廣闊的發(fā)展空間。關(guān)鍵詞:電風(fēng)扇紅外遙控三級(jí)檔位溫度傳感器液晶顯示

DesignforElectricfancontrolcircuitAbstract:ThedesignofMCUcontrolmodule,theLCDmoduleLCD1602,thetemperaturesensingmodule,theinfraredtransceivermodule,motordrivemoduleandthekeyboardmodule;canrealizetemperaturedetectionandtheLCDdisplayandthesettingoftheupperandlowerlimitsoftemperaturealarmthreshold,atthesametimeaccordingtotheinfraredremotecontrolmotorspeed,inordertoachieveinfraredcontrolfanfast,slowspeed,levelthreefilefunction.Ontheapplicationofinfraredremotecontrol,withconvenientoperation,highpracticality,lowcostfeaturesfootdesirablewidepraiseofthemarket,withtheconsumerelectronicsintelligentdevelopmenttrend,infraredremotecontrolofelectronicproductswillhaveabroadspacefordevelopment.Keywords:ElectricfanInfraredremotecontrolThreestagegearTemperaturesensorLCDDisplay.

目錄前言 11紅外遙控電風(fēng)扇的介紹 21.1紅外遙控電風(fēng)扇功能分析 21.2MCU的選型 31.3MCS-51的概述 31.3.1單片機(jī)的產(chǎn)生 41.3.2單片機(jī)的定義及功能特點(diǎn) 51.3.3單片機(jī)的發(fā)展趨勢(shì) 61.4AT89C51單片機(jī)的基本結(jié)構(gòu)及原理 62紅外遙控電風(fēng)扇硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì) 62.1各單元模塊功能介紹及電路設(shè)計(jì) 62.1.1AT89C51控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 72.1.2電源模塊設(shè)計(jì) 92.1.3電風(fēng)扇驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì) 102.1.4溫度傳感模塊設(shè)計(jì) 122.1.5紅外接收模塊設(shè)計(jì) 122.1.6液晶顯示模塊設(shè)計(jì) 132.2系統(tǒng)硬件電路總結(jié) 143紅外遙控電風(fēng)扇軟件設(shè)計(jì) 153.1軟件設(shè)計(jì)原理 153.2設(shè)計(jì)任務(wù)的確定 153.3程序設(shè)計(jì)部分 153.3.1遙控發(fā)射部分軟件結(jié)構(gòu)圖及其功能說明 153.3.2遙控接收部分軟件結(jié)構(gòu)圖及其功能說明 174紅外遙控電風(fēng)扇總體設(shè)計(jì) 184.1紅外遙控電風(fēng)扇控制要求 184.2總控制程序設(shè)計(jì) 184.3運(yùn)行 185結(jié)束語 196致謝 20附錄1:紅外遙控電風(fēng)扇完整原理圖 21附錄2:紅外遙控電風(fēng)扇PCB圖 22附錄3:紅外遙控電風(fēng)扇實(shí)物圖 23附錄4:紅外遙控電風(fēng)扇部分源程序 24參考文獻(xiàn) 30電風(fēng)扇遙控電路設(shè)計(jì)前言電子快速發(fā)展的今天,家居智能化設(shè)備應(yīng)運(yùn)而生,電風(fēng)扇從原始的人觸動(dòng)電源開關(guān)到現(xiàn)在設(shè)計(jì)研究的電風(fēng)扇遙控電路及紅外遙控技術(shù),它可以實(shí)現(xiàn)一定距離無接觸式控制方式來喚醒智能化風(fēng)扇,同時(shí)溫度傳感器和熱釋紅外模塊將自動(dòng)采集環(huán)境溫度和感應(yīng)人體熱釋紅外來更好的服務(wù)于大眾,于此電風(fēng)扇遙控電路主要采用到紅外線通信方式。紅外遙控技術(shù)是一種直線通信的技術(shù),它相應(yīng)的軟硬件發(fā)展都相當(dāng)成熟;由于無線電波的波長(zhǎng)遠(yuǎn)大于紅外線波長(zhǎng),故在使用紅外遙控方式時(shí),對(duì)附近的電器不會(huì)有所干擾,當(dāng)然也不會(huì)影響周圍無線設(shè)備。紅外遙控是用0.76μm-1.5μm長(zhǎng)度的近紅外線波來傳遞控制信號(hào)的。有如下特點(diǎn):1.肉眼觀察不到紅外線,對(duì)環(huán)境的影響??;同時(shí)不會(huì)影響周圍的無線設(shè)備和電器。2.紅外線隱蔽性高,在防盜方面成效卓越。3.紅外線遙控有工作可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、方便制作、低廉成本等諸多列優(yōu)點(diǎn)。同時(shí),紅外遙控電路,所需工作電壓低,低功耗,外圍電路簡(jiǎn)單,因此在生活中得到廣泛應(yīng)用。其技術(shù)上的主要優(yōu)點(diǎn):不需專門申請(qǐng)?zhí)囟l率的使用執(zhí)照;具有體積小、功率低的特點(diǎn);傳輸速率適合于辦公室和家庭使用的網(wǎng)絡(luò);信號(hào)無干擾,傳輸精度高。不足處在于:它的通訊具有方向限制,進(jìn)行紅外遙控時(shí),中間不能有物體阻擋;還有就是傳送距離較短。自1950年初,一些發(fā)達(dá)國(guó)家著手于研究基于民用產(chǎn)品的遙控技術(shù),但由于受到時(shí)代技術(shù)的限制,阻礙其快速發(fā)展。70年代末,隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和大規(guī)模集成電路的發(fā)展,遙控技術(shù)才隨著快速發(fā)展。在遙控方式上主要經(jīng)歷了有線到無線的超聲波、振動(dòng)子到紅外線、總線的微機(jī)紅外遙控這三階段。不管哪種方式,重要在于準(zhǔn)確傳輸信號(hào)數(shù)據(jù)。最初的無線遙控電路使用的是電磁波傳輸信號(hào),因電磁波易產(chǎn)生干擾和受到外界干擾,故逐漸采用紅外線來傳輸信號(hào)。最近幾年紅外遙控技術(shù)取得高速發(fā)展,尤其在家電領(lǐng)域如彩電、DVD、空調(diào)等,同時(shí)在電子領(lǐng)域也應(yīng)用廣泛,隨著社會(huì)的發(fā)展,人們對(duì)生活質(zhì)量的追求,促使產(chǎn)品更方便、更具智能化,紅外遙控技術(shù)正是一個(gè)熱門的發(fā)展方向?,F(xiàn)在紅外遙控在家用電器中得到了較廣的應(yīng)用。隨著紅外光電器的大量出現(xiàn),紅外遙控已經(jīng)廣泛應(yīng)用在家用電器,防盜系統(tǒng)中;如電風(fēng)扇的遙控、音響設(shè)備的遙控、電視機(jī)的遙控、錄像機(jī)的遙控、安全保衛(wèi)報(bào)警器、遙控空調(diào)器、自動(dòng)門等均可采用紅外遙控技術(shù)來實(shí)現(xiàn)。紅外遙控電路可以設(shè)計(jì)多個(gè)按鈕以實(shí)現(xiàn)不同的控制功能。當(dāng)發(fā)射端鍵入某一值時(shí),相應(yīng)的接受端點(diǎn)就會(huì)有不同地輸出狀態(tài)。接收端地輸出狀態(tài)總體可分為數(shù)據(jù)、脈沖、電平、自饋、互鎖五種形式。“數(shù)據(jù)”輸入時(shí)指在發(fā)射端不同按鍵上施加不同的編號(hào),在幾個(gè)不同的輸出端用二進(jìn)制來代表不同的輸入。“脈沖”輸出是當(dāng)按下發(fā)射端鍵時(shí),接收端對(duì)應(yīng)輸出端輸出一個(gè)寬度在100ms左右“有效脈沖”?!半娖健笔侵父叩碗娖剑话銥門TL電平。“自饋”輸出是指在輸出一個(gè)數(shù)據(jù)有對(duì)應(yīng)的反饋來說明數(shù)據(jù)傳輸出去。“互鎖”輸出時(shí)指多個(gè)輸出相互清除,在同一時(shí)間內(nèi)只保留一個(gè)輸出信號(hào)。1紅外遙控電風(fēng)扇的介紹1.1紅外遙控電風(fēng)扇功能分析這部分闡述了紅外遙控電風(fēng)扇各種動(dòng)作功能和控制要求,給出了完整的紅外遙控運(yùn)作規(guī)程,并介紹了紅外遙控電風(fēng)扇系統(tǒng)中所包括的人工操作步驟:紅外遙控電風(fēng)扇是一種方便生活的智能化系統(tǒng),不需要人工與風(fēng)扇的直接接觸而在遠(yuǎn)距離進(jìn)行控制。在本設(shè)計(jì)中,紅外遙控電風(fēng)扇系統(tǒng)由單片機(jī)控制模塊、LCD1602液晶顯示模塊、溫度傳感模塊、紅外收發(fā)模塊、電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊和鍵盤模塊組成;能實(shí)現(xiàn)溫度檢測(cè)并在液晶顯示器上顯示和設(shè)定上下限溫度報(bào)警閥值,同時(shí)能根據(jù)紅外遙控器遙控電機(jī)轉(zhuǎn)速,實(shí)現(xiàn)紅外控制風(fēng)扇快速、中速、慢速三級(jí)檔位功能,工作流程圖如下:開始開始初始化按顯示亮度數(shù)據(jù)設(shè)定調(diào)光脈沖延時(shí)值P0口輸出顯示調(diào)延時(shí)程序NY風(fēng)扇工作圖1.1-1紅外遙控電風(fēng)扇工作流程圖1.2MCU的選型使用C2000作控制器,TI公司開發(fā)了種類最全面的高性能、高效率代碼數(shù)字控制解決方案。憑借TI功能強(qiáng)大而低價(jià)格的C2000控制器,設(shè)計(jì)人員現(xiàn)在擁有了可推進(jìn)技術(shù)創(chuàng)新、縮短產(chǎn)品上市場(chǎng)進(jìn)程并降低系統(tǒng)成本的有利工具。在數(shù)據(jù)處理上,C2000有足夠的優(yōu)勢(shì),有專門的PWM進(jìn)行控制。并且是32Bit的MCU,但是編寫程序和系統(tǒng)控制有較高的要求,并且仿真較貴,也不易自己制作,不便使用。故不采用此方案。使用StellarisCortex-m3作控制器,Stellaris基于實(shí)現(xiàn)了革命性突破的ARMCortex-m3技術(shù)之上,是業(yè)界領(lǐng)先的高可靠性實(shí)時(shí)微處理器產(chǎn)品系列。優(yōu)點(diǎn):實(shí)現(xiàn)單周期閃存應(yīng)用最優(yōu)化;準(zhǔn)確快速的中斷處理,始終不超過12個(gè)周期,使用末尾連鎖(tail-chaining)技術(shù)則為6個(gè)周期;具有低功耗時(shí)鐘門控(ClockGating)的3種睡眠模式;單周期乘法指令以及硬件除法;ARMThumb2混合16/32位指令集;1.25DMIPS/MHZ——優(yōu)于ARM7與ARM9;包括數(shù)據(jù)觀察點(diǎn)與閃存補(bǔ)?。╢lashpatching)等在內(nèi)的額外故障調(diào)試支持。功能超越ARM7,可充分滿足微處理器市場(chǎng)需求所需的閃存(代碼空間)約為ARM7應(yīng)用的一半;MCU控制應(yīng)用的速度提升2至4倍;不再需要匯編代碼。Cortex-m3是32位的ARM,處理速度快,可以倍頻,并且每個(gè)管腳的輸出驅(qū)動(dòng)電流可以調(diào)整,可以根據(jù)使用的具體情況進(jìn)行設(shè)置。但是其開發(fā)成本較高,不適用與普通系統(tǒng),故在此設(shè)計(jì)中不適用。AT89C51是一種帶4K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器(FPEROM—FalshProgrammableandErasableReadOnlyMemory)的低電壓,高性能CMOS8位微處理器,俗稱單片機(jī)。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲(chǔ)器制造技術(shù)制造,與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的MCS-AT89C51指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能8位CPU和閃爍存儲(chǔ)器組合在單個(gè)芯片中,ATMEL的AT89C-AT89C51是一種高效微控制器,為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價(jià)廉的方案。本設(shè)計(jì)所編寫的程序比較簡(jiǎn)單,功能也比較少,如用TMS320C2000和Cortex-m3過于麻煩,大材小用,本設(shè)計(jì)所用到的輸入輸出端口也不是很多,所以我們決定用AT89C51單片機(jī)來完成本設(shè)計(jì),既方便也很實(shí)用。本設(shè)計(jì)所用到的輸入輸出端口不多,用AT1.3MCS-51的概述AT89C51是一種帶4K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器(FPEROM—FalshProgrammableandErasableReadOnlyMemory)的低電壓,高性能CMOS8位微處理器,俗稱單片機(jī)。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲(chǔ)器制造技術(shù)制造,與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的MCS-AT89C51指令集和輸出管腳相兼容。主要特性:·4K字節(jié)可編程閃爍存儲(chǔ)器·三級(jí)程序存儲(chǔ)器鎖定·128*8位內(nèi)部RAM·兩個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器·5個(gè)中斷源·可編程串行通道低功耗的閑置和掉電模式圖1.3-1單片機(jī)硬件結(jié)構(gòu)圖1.3.1單片機(jī)的產(chǎn)生在1970年微型計(jì)算機(jī)研制成功之后,單片微型計(jì)算機(jī)就應(yīng)運(yùn)而生。1976年,Intel公司首先推出了MCS-48系列的單片微型計(jì)算機(jī),它具有價(jià)格低、功能強(qiáng)、體積小等特點(diǎn),獲得了廣泛應(yīng)用,為單片機(jī)的發(fā)展奠定了基礎(chǔ),其發(fā)展可分為三個(gè)階段:★第一階段(1976年至1978年):是單片機(jī)剛出現(xiàn)的階段,以Intel公司的MCS-48系列單片機(jī)為代表,此系列單片微型計(jì)算機(jī)具有8位CPU、并行I/O端口、8位時(shí)序同步計(jì)數(shù)器,尋址范圍不大于4KB,沒有串口?!锏诙A段(1978年至1982年):這是高性能單片微型計(jì)算機(jī)階段,如Intel公司推出的MCS-51、Motorola公司推出的6801和Zilog公司的Z-8系列。該單片微型計(jì)算機(jī)有多級(jí)中斷處理系統(tǒng)、串口和16位時(shí)序同步計(jì)速器,RAM和ROM容量加大,尋址范圍可達(dá)64,有的芯片還有A/D轉(zhuǎn)換接口。★第三階段(1982年至今):8位單片微型計(jì)算機(jī)優(yōu)化型及16位與32位單片微型計(jì)算機(jī)階段,如Intel公司的16位單片機(jī)MCS-96系列,32位單片機(jī)ARM系列;Intel公司在20世紀(jì)80年代初發(fā)布了MCS-51系列單片機(jī),其芯片包括8051、8031、8052、8032、8751、8752,這些統(tǒng)稱為51系列單片機(jī)。截至目前,世界各地廠商研制出大概50個(gè)系列、300多個(gè)品種的單片機(jī)產(chǎn)品,其中有Mototola公司的6801和6802、Zilog公司的Z-8系列等一系列單片機(jī)。盡管目前單片機(jī)的品種繁多,但其中最具典型的MSC-51單片機(jī)應(yīng)用很廣,在單片機(jī)中很流行。國(guó)內(nèi)尤其以MSC-51單片機(jī)應(yīng)用最為廣泛。1.3.2單片機(jī)的定義及功能特點(diǎn)單片機(jī)的定義:即微型計(jì)算機(jī),是集控制器、RAM/ROM、輸入輸出I/O口于一塊硅片上的微型計(jì)算機(jī)。單片機(jī)的功能特點(diǎn):?jiǎn)纹瑱C(jī)除了具備體積小、價(jià)格低、性能強(qiáng)大、速度快、用途廣、靈活性強(qiáng)、可靠性高等優(yōu)點(diǎn)外,它與普通微型計(jì)算機(jī)相比,在硬件結(jié)構(gòu)和指令功能方面還具有以下獨(dú)特之處:存儲(chǔ)器ROM和RAM嚴(yán)格分工:ROM用作程序存儲(chǔ)器,只存放程序、常數(shù)和數(shù)據(jù)表格:而RAM用作數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器,存放臨時(shí)數(shù)據(jù)和變量。這樣的設(shè)計(jì)方案使單片機(jī)更適合用于實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)。配置較大的程序存儲(chǔ)空間,將以調(diào)試好的程序固化(即對(duì)ROM編程,也稱為燒錄或者燒寫),這樣不僅掉電時(shí)程序不會(huì)丟失,防止了程序被破壞,從而保證了程序的安全性。實(shí)時(shí)控制僅需容量較小的RAM,用于存放少許的隨機(jī)數(shù)據(jù),這樣有助提高單片機(jī)的操作速度。采用面向控制的指令系統(tǒng):?jiǎn)纹瑱C(jī)的指令系統(tǒng)有很強(qiáng)的端口操作和位操作能力,在實(shí)時(shí)控制方面,尤其是位操作方面單片機(jī)有著不俗的表現(xiàn)。I/O端口引腳具有多用功能:I/O端口引腳通常設(shè)計(jì)有多種功能,以充分利用數(shù)量有限的芯片引腳。在應(yīng)用時(shí),究竟使用多功能具體某功能,這由用戶決定。品種規(guī)格的系列化:屬于同一個(gè)品種系列、不同信號(hào)的單片機(jī),常具有相同的內(nèi)核、相同或兼容的指令系統(tǒng),其主要的差別僅次于片內(nèi)配置了一些不同種類或不同數(shù)量的功能部件和容量大小不同的ROM或RAM,以適應(yīng)不同的應(yīng)用場(chǎng)合。硬件具有廣泛的通用性:?jiǎn)纹瑱C(jī)硬件具有廣泛的通用性。同一種單片機(jī)可以用在不同的控制系統(tǒng)中,只是其中配置的軟件不同而已。換言之,給單片機(jī)固化上不同的軟件,便可以形成用途不同的智能產(chǎn)品。1.3.3單片機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)單片機(jī)具備計(jì)算機(jī)的基本結(jié)構(gòu),按照裸計(jì)算機(jī)基本工作機(jī)制運(yùn)行,是針對(duì)一個(gè)特定任務(wù)群而設(shè)計(jì)的數(shù)?;旌想娐烦笠?guī)模集成芯片;從而根據(jù)這些特點(diǎn),單片機(jī)前景光明,發(fā)展趨勢(shì)多為產(chǎn)品的智能化處理和智能化控制;如智能化產(chǎn)品,智能化儀表,智能化測(cè)控系統(tǒng),智能化接口等(例如數(shù)控機(jī)床,電機(jī)控制,工業(yè)機(jī)器人,微波爐,電視機(jī),復(fù)印機(jī)等)。1.4AT89C51單片機(jī)的基本結(jié)構(gòu)及原理單片機(jī)的基本結(jié)構(gòu)原理如下圖所示,中央處理器(CPU)包含了控制器和運(yùn)算器;只讀存儲(chǔ)器(ROM)和隨機(jī)存儲(chǔ)器(RAM)分別存放程序和數(shù)據(jù);I/O接口是輸出和輸入功能,另外單片機(jī)內(nèi)部還集成了定時(shí)/計(jì)數(shù)器(T/C)、中斷控制器和系統(tǒng)時(shí)鐘電路等。單片機(jī)用總線實(shí)現(xiàn)CPU,ROM,RAM,I/O各個(gè)模塊之間的信息傳遞。圖示如下:外部時(shí)鐘振蕩器外部時(shí)鐘振蕩器定時(shí)/計(jì)數(shù)器ROM并行I/ORAM系統(tǒng)時(shí)鐘CPU串行I/O復(fù)位電源中斷圖1.4-1單片機(jī)的基本結(jié)構(gòu)2紅外遙控電風(fēng)扇硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)2.1各單元模塊功能介紹及電路設(shè)計(jì)本部分闡述了紅外遙控電風(fēng)扇各個(gè)硬件模塊功能與控制要求,詳細(xì)闡述了各模塊原理知識(shí),并介紹了紅外遙控電風(fēng)扇系統(tǒng)的的人工操作步驟。紅外發(fā)射紅外發(fā)射風(fēng)扇檔位狀態(tài)和溫度顯示紅外接收單片機(jī)溫度采集按鍵控制電機(jī)驅(qū)動(dòng)報(bào)警電路電源管理圖2.1-1紅外遙控電風(fēng)扇硬件框圖2.1.1AT89C51控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)圖2.1.1-1AT89CAT89C51最小系統(tǒng)包括了晶振電路、復(fù)位電路、程序下載口、I/O口擴(kuò)展、AT89S51芯片部分。如上圖2.1.1-1所示,使用11.0592M晶振,XTAL1和XTAL2分別用作晶體振蕩電路的反相器輸入端和輸出端,兩端之間跨接晶體振蕩器和微調(diào)電容,從而構(gòu)成一個(gè)穩(wěn)定的自激振蕩器。時(shí)鐘電路產(chǎn)生的振蕩脈沖經(jīng)過觸發(fā)器進(jìn)行二分頻之后,才成為單片機(jī)的時(shí)鐘脈沖信號(hào)。這個(gè)部分給單片機(jī)提供工作節(jié)拍,可稱為單片機(jī)的主頻。上圖2.1.1-1中RST為復(fù)位信號(hào)輸入端,復(fù)位是單片機(jī)的初始化操作,其主要功能是把PC初始化為0000H,使單片機(jī)從0000H單元開始執(zhí)行程序,并使其它功能單元處于一個(gè)確定的初始狀態(tài)。本復(fù)位電路采用的是按鍵復(fù)位,它是通過復(fù)位端經(jīng)電阻與VCC電源接通而實(shí)現(xiàn)的,它兼具上電復(fù)位功能。因本系統(tǒng)的晶振的頻率為12MHz,所以,復(fù)位信號(hào)持續(xù)時(shí)間應(yīng)當(dāng)超過2μS才能完成復(fù)位操作程序下載口采用10針JTAG;能對(duì)此設(shè)計(jì)進(jìn)行在線調(diào)試,在軟件燒寫方面相當(dāng)方便。I/O口擴(kuò)展可用于系統(tǒng)外圍電路后期在擴(kuò)展升級(jí)同時(shí)在P0口接上拉電阻。在AT89C51單片機(jī)方面,兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS-51指令系統(tǒng);其是一個(gè)低功耗、高性能CHMOS的單片機(jī),片內(nèi)含4KB在線可編程Flash存儲(chǔ)器的單片機(jī)。它與通用80C51系列單片機(jī)的指令系統(tǒng)和引腳兼容。AT89P0口可作為通用I/O口,但須外接上拉電阻;作為輸出口,每個(gè)引腳可吸收8個(gè)TTL的灌電流。作為輸入時(shí),首先應(yīng)將引腳置1。P0也可用做訪問外部程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)的低8位地址/數(shù)據(jù)總線的復(fù)用線。在該模式下,P0口含有內(nèi)部上拉電阻。在FLASH編程時(shí),P0口接收代碼字節(jié)數(shù)據(jù);在編程效驗(yàn)時(shí),P0口輸出代碼字節(jié)數(shù)據(jù)(需要外接上拉電阻)。P1口:8位、雙向I/0口,內(nèi)部含有上拉電阻。P1口可作普通I/O口。P2口:具有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口。P3口:具有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向口。P3口除了通用I/O口功能外,還有替代功能,如表2.1.1-1所示。表2.1.1-1P3口的替代功能引腳符號(hào)說明P3.0RXD串行口輸入P3.1TXD串行口輸出P3.2/INT0外部中斷0P3.3/INT1外部中斷1P3.4T0T0定時(shí)器的外部的計(jì)數(shù)輸入P3.5T1T1定時(shí)器的外部的計(jì)數(shù)輸入P3.6/WR外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的寫選通P3.7/RD外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的讀選通RST:復(fù)位端。當(dāng)振蕩器工作時(shí),此引腳上出現(xiàn)兩個(gè)機(jī)器周期的高電平將系統(tǒng)復(fù)位。ALE/:當(dāng)訪問外部存儲(chǔ)器時(shí),ALE(允許地址鎖存)是一個(gè)用于鎖存地址的低8位字節(jié)的輸出脈沖。在Flash編程期間,此引腳也可用于輸入編程脈沖()。在正常操作情況下,ALE以振蕩器頻率的1/6的固定速率發(fā)出脈沖,它是用作對(duì)外輸出的時(shí)鐘,需要注意的是,每當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí),將跳過一個(gè)ALE脈沖。如果希望禁止ALE操作,可通過將特殊功能寄存器中位地址為8EH那位置的“0”來實(shí)現(xiàn)。該位置的“1”后。ALE僅在MOVE或MOVC指令期間激活,否則ALE引腳將被略微拉高。若微控制器在外部執(zhí)行方式,ALE禁止位無效。:外部程序存儲(chǔ)器讀選取通信號(hào)。當(dāng)AT89C51在讀取外部程序時(shí),每個(gè)機(jī)器周期將PSEN激活兩次。在此期間內(nèi),每當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí),將跳過兩個(gè)信號(hào)。/Vpp:訪問外部程序存儲(chǔ)器允許端。為了能夠從外部程序存儲(chǔ)器的0000H至FFFFH單元中取指令,必須接地,然而要注意的是,若對(duì)加密位1進(jìn)行編程,則在復(fù)位時(shí),的狀態(tài)在內(nèi)部被鎖存。執(zhí)行內(nèi)部程序應(yīng)接VCC。不當(dāng)選擇12V編程電源時(shí),在Flash編程期間,這個(gè)引腳可接12V編程電壓。XTAL1:振蕩器反向放大器輸入端和內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器的輸入端。XTAL2:振蕩器反相放大器輸出端。2.1.2電源模塊設(shè)計(jì)如圖2.1.2-1和圖2.1.2-2為紅外遙控電風(fēng)扇電源供電部分:圖2.1.2-1穩(wěn)定輸出直流12V圖2.1.2-2穩(wěn)定輸出直流5V變壓器原邊為工頻交流220V電壓,經(jīng)過變壓后,變壓器副邊的電壓變?yōu)榻涣?V,9V交流電壓經(jīng)過橋式整流電路整流后變?yōu)橹绷?5V電壓,直流15V電壓作為L(zhǎng)M7812的輸入電壓,LM7812輸出+12V電壓,其作為電風(fēng)扇(模擬)工作電壓;同時(shí)輸出的+12V直流電壓經(jīng)過LM7805且穩(wěn)定輸出+5V直流電壓,這為單片機(jī)和系統(tǒng)中液晶顯示、紅外接收頭、溫度傳感器等提供工作電壓,圖中D6為整流橋,它由長(zhǎng)方形模塊封裝電橋形式。為了防止電源的干擾信號(hào),加入C5、C6、C11、C12濾波電容進(jìn)行雜波濾除;C7、C8、C9、C10用于防止自激振蕩和抑制電源的高頻脈沖干擾。一般取0.1——1μF。2.1.3電風(fēng)扇驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)電風(fēng)扇驅(qū)動(dòng)電路主要由光耦、NPN型三極管、繼電組成;其中,光耦原理即是:當(dāng)輸入端加電信號(hào)時(shí),發(fā)光器發(fā)出光線,照射到受光器上,受廣器接受關(guān)系后導(dǎo)通,產(chǎn)生光電流從輸出端輸出,從而實(shí)現(xiàn)了‘電-光-電‘的轉(zhuǎn)換。普通光電耦合器智能傳輸數(shù)字信號(hào)(開關(guān)信號(hào)),不適合傳輸模擬信號(hào)。線性光電耦合器是一種新型的光電耦合器件,能夠傳輸連續(xù)變化的模擬電壓或電流信號(hào),這樣隨著輸入信號(hào)的強(qiáng)弱變化會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的光信號(hào),從而使光敏晶體管的導(dǎo)通成都也不同,輸出的電壓或電流也隨之不同。該設(shè)計(jì)中的PC817光耦不但可以起到反饋?zhàn)饔茫€可以起到上下級(jí)電路隔離作用,保護(hù)電路。三極管在該電路中主要是電流放大作用。繼電器簡(jiǎn)答來講就是一種用弱電控制強(qiáng)點(diǎn)的裝置:當(dāng)電磁繼電器線圈兩端加上一定的電壓或電流,線圈產(chǎn)生的磁通通過鐵心、軛鐵、銜鐵、磁路工作氣隙組成的磁路,在磁場(chǎng)的作用下,銜鐵吸向鐵心極面,從而推動(dòng)觸點(diǎn)常閉觸點(diǎn)斷開,常開觸點(diǎn)閉合;當(dāng)線圈兩端電壓或電流小于一定值時(shí),機(jī)械反力大于電磁吸力時(shí),銜鐵回到初始狀態(tài),常開觸點(diǎn)斷開,常閉觸點(diǎn)接通。根據(jù)以上器件特性,設(shè)計(jì)電路如圖2.1.3-1所示:圖2.1.3-1電風(fēng)扇驅(qū)動(dòng)電路從圖2.1.3-1可知,由P20和P21NET標(biāo)號(hào)端輸入TTL電平信號(hào),在此我們以P20NET標(biāo)號(hào)端輸入低電平,則光耦內(nèi)部發(fā)光器導(dǎo)通放光,內(nèi)部受光器感光后導(dǎo)通,光耦整體工作有電流輸出,輸出地電流經(jīng)過三極管放大后,結(jié)合外部電壓驅(qū)動(dòng)繼電器工作,然后繼電器的常開觸點(diǎn)與12V電壓導(dǎo)通,形成回路,LED燈亮,驅(qū)動(dòng)電風(fēng)扇的轉(zhuǎn)動(dòng),達(dá)到弱電控制強(qiáng)電的效果;圖中的D1/D2二極管在起到保護(hù)電路的作用(防止電感中線圈產(chǎn)生的反向電動(dòng)勢(shì)對(duì)電路造成影響)。2.1.4溫度傳感模塊設(shè)計(jì)在現(xiàn)代電子行業(yè)如溫度控制、工業(yè)系統(tǒng)、消費(fèi)品、溫度計(jì)或任何熱感測(cè)系統(tǒng),溫度傳感器擔(dān)任重要角色,它能根據(jù)系統(tǒng)任務(wù),實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)環(huán)境溫度并通過系統(tǒng)MCU判斷做出相應(yīng)的處理,其中應(yīng)用廣泛的單總線DS18B20溫度傳感器具有如下特點(diǎn):獨(dú)特的單線接口僅需一個(gè)端口引腳進(jìn)行通訊可通過數(shù)據(jù)線供電零待機(jī)功耗測(cè)溫范圍-55~+125℃,以0.5溫度以9位數(shù)字量讀出報(bào)警搜索命令識(shí)別并標(biāo)志超過程序限定溫度(溫度報(bào)警條件)的器件DS18B20設(shè)計(jì)電路圖2.1.4-1所示:圖2.1.4-1DS1820溫度傳感器接口電路圖2.1.5紅外接收模塊設(shè)計(jì)隨著家用電器、視聽產(chǎn)品的普及,自動(dòng)化智能設(shè)備的廣泛應(yīng)用,紅外遙控在一些手動(dòng)操作不太方便的場(chǎng)合,可以使用其代替手動(dòng)操作,比如可以利用家中現(xiàn)有的彩電遙控器,控制其它沒有遙控功能的電器(如電燈、計(jì)算機(jī)、音響、電腦、打印機(jī)、飲水機(jī)、熱水器等),方便生活。在特性參數(shù)方面紅外接收探頭,接收紅外信號(hào)頻率為38kHz,周期約26μs;因此要想實(shí)現(xiàn)紅外遙控功能,就需要對(duì)其進(jìn)行解碼,其中解碼分為硬件解碼和軟件解碼兩大部分;但硬件解碼需要使用與遙控器相配套的專用的解碼器芯片,而解碼芯片一般不易得到,價(jià)格也較貴,或者自行開發(fā)解碼電路(但電路太復(fù)雜,性能欠佳);相反軟件解碼可以不考慮遙控器的芯片是什么型號(hào)的,因?yàn)槲覀冎恍铏z測(cè)到它的發(fā)射編碼,然后用軟件方式來對(duì)它進(jìn)行處理,從而得到所要的信息。軟件解碼具有靈活、硬件精簡(jiǎn)(僅需集成紅外接收頭和一片單片機(jī))、可靠性高,成本低等特點(diǎn)。經(jīng)以上的論證,可以采用軟件解碼方案,成本低,方便實(shí)現(xiàn),并且系統(tǒng)整體性能和可靠性高。本設(shè)計(jì)即采用軟件解碼方案,以下是紅外接收模塊電路原理圖2.1.5-1:圖2.1.5-1HS0038接口電路圖2.1.6液晶顯示模塊設(shè)計(jì)在單片機(jī)通用數(shù)碼管作為顯示的情況下,考慮到數(shù)碼管顯示效果不佳且顯示信息不全面且硬件電路設(shè)計(jì)復(fù)雜的缺點(diǎn),本設(shè)計(jì)輸出終端運(yùn)用LCD1602液晶顯示模塊;此液晶顯示有人機(jī)界面友好,編程簡(jiǎn)單且硬件電路簡(jiǎn)潔等優(yōu)點(diǎn),能隨溫度值的變化和遙控電風(fēng)扇檔位變化可在液晶屏上動(dòng)態(tài)顯示出相應(yīng)值和狀態(tài);此液晶顯示模塊設(shè)置16*2顯示,5*7點(diǎn)陣,8位數(shù)據(jù)接口,其引腳定義如下表所示:表2.1.6-1字符型LCD引腳定義引腳號(hào)引腳名電平輸入/輸出作用1Vss電源地2Vcc電源(+5V)3Vee對(duì)比調(diào)整電壓4RS0/1輸入0,輸入指令;1,輸入數(shù)據(jù)5RW0/1輸入0,向LCD寫入指令或數(shù)據(jù);1,從中讀信息6E1,1-0輸入1時(shí)讀取信息,1-0(下降沿)執(zhí)行指令7-14DB0-DB70/1輸入/輸出數(shù)據(jù)總線15A+VCCLCD背光電源正極16K接地LCD背光電源負(fù)極熟悉了LCD1602的引腳定義,下面是此顯示模塊硬件原理圖2.6.1-2:圖2.1.6-2LCD1602電路接口原理圖從圖2.1.6-2可知,該模塊第一腳和第十六腳接地,第二腳由+5V電源供電;第三腳接入阻值為10k的滑動(dòng)變阻器,通過調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器可以調(diào)節(jié)液晶顯示屏幕的亮度和對(duì)比度;第四五六總體稱為段選引腳,通過編程實(shí)現(xiàn)顯示器讀查忙:輸入RS=L,RW=H,E=L-H;寫命令RS=L,RW=L,E=L-H:寫數(shù)據(jù):RS=H,RW=L,E=L-H.第七至第十四腳為數(shù)據(jù)接口引腳(數(shù)據(jù)總線),用于輸入輸出數(shù)據(jù)。2.2系統(tǒng)硬件電路總結(jié)該系統(tǒng)首先由紅外遙控器發(fā)射信號(hào),緊接著主板上的一體化紅外接收頭接受到數(shù)據(jù)并送入單片機(jī)進(jìn)行解碼,單片機(jī)通過解碼后做出相應(yīng)的控制判斷,把某管腳電平置低,從而控制了電風(fēng)扇遙控電路工作,風(fēng)扇轉(zhuǎn)動(dòng);同時(shí)系統(tǒng)采用LCD1602顯示,時(shí)尚大方,溫度采集系統(tǒng)也是附加部分,能實(shí)時(shí)采集當(dāng)前溫度并可設(shè)置溫度上下限報(bào)警閥值。3紅外遙控電風(fēng)扇軟件設(shè)計(jì)3.1軟件設(shè)計(jì)原理該遙控器采用脈沖個(gè)數(shù)編碼,為了使接收可靠,第一位碼寬為3ms,其余為1ms,遙控碼數(shù)據(jù)幀間隔大于10ms。當(dāng)某個(gè)被控電器的電源開關(guān)被按下時(shí),單片機(jī)先讀出鍵值,然后根據(jù)鍵值設(shè)定遙控碼的脈沖個(gè)數(shù),再調(diào)制成40kHz方波由紅外線發(fā)光管發(fā)身出去。當(dāng)紅外線接收器輸出脈沖幀數(shù)據(jù)時(shí),第一位碼的低電平將啟動(dòng)中斷程序,實(shí)時(shí)接收數(shù)據(jù)幀.在數(shù)據(jù)幀接收時(shí),將對(duì)第一位(起始位)碼的碼寬進(jìn)行驗(yàn)證.若第一位低電平碼的脈寬小于2ms,將作為錯(cuò)誤碼處理.當(dāng)間隔位的高電平脈寬大于3ms時(shí),結(jié)束接收,然后根據(jù)累加器A中的脈沖個(gè)數(shù),執(zhí)行相應(yīng)輸出口的操作.3.2設(shè)計(jì)任務(wù)的確定根據(jù)設(shè)計(jì)硬件確定軟件設(shè)計(jì)任務(wù)3.3程序設(shè)計(jì)部分此設(shè)計(jì)中的程序設(shè)計(jì)分為總程序設(shè)計(jì)部分和子程序設(shè)計(jì)部分,這樣避免了一個(gè)程序流程圖表述整個(gè)系統(tǒng)的繁雜性,通過主流程圖和子程序模塊,很清晰明了的闡述了系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)流程。3.3.1遙控發(fā)射部分軟件結(jié)構(gòu)圖及其功能說明開始開始初始化調(diào)用鍵掃描子程序圖3.3.1-1主程序圖上圖3.3.1-1遙控發(fā)射的主程序,首先初始化程序,然后調(diào)用鍵掃描處理子程序如圖3.3.1-2所示:掃鍵開始掃鍵開始返回逐行掃描,按P口值查鍵號(hào)按鍵號(hào)轉(zhuǎn)至相應(yīng)的發(fā)射程序鍵按下?NY圖3.3.1-2鍵掃描子程序掃鍵過程:首先判斷控制鍵是否按下,若有控制鍵按下則進(jìn)行逐行掃描,按照P口值查找鍵號(hào).最后按照鍵號(hào)轉(zhuǎn)至相應(yīng)的發(fā)射程序如圖所示。發(fā)射開始發(fā)射開始裝入發(fā)射脈沖個(gè)數(shù)(R1)發(fā)3ms脈沖停發(fā)1ms發(fā)1ms脈沖(R1)-1=0返回停發(fā)1msYN圖3.3.1-3紅外信號(hào)發(fā)射子程序紅外信號(hào)發(fā)射過程:首先裝入發(fā)射脈沖個(gè)數(shù)(發(fā)射時(shí)為3ms脈沖,停發(fā)時(shí)為1ms脈沖),此時(shí)若發(fā)射脈沖個(gè)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,這樣便結(jié)束整個(gè)發(fā)射過程.在實(shí)踐中,采用紅外線遙控方式時(shí),由于受遙控距離,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,流程如3.3.1-3紅外發(fā)射子程序圖:3.3.2遙控接收部分軟件結(jié)構(gòu)圖及其功能說明紅外接收解碼應(yīng)用中斷原理,于中斷過程:首先判斷低電平脈寬度是否大于2ms,若脈寬不到2ms,則中斷返回,如圖3.3.2-1接收子程序流程圖:中斷開始中斷開始接收并對(duì)低電平脈沖計(jì)數(shù)中斷返回按脈沖個(gè)數(shù)至對(duì)應(yīng)的功能程序低電平脈寬>2ms高電平脈寬>3ms?NNYY圖3.3.2-1接收子程序若低電平大于2ms,則接收并地低電平脈沖計(jì)數(shù),接下來看判斷高電平脈寬度沖是否大于3ms,若脈寬不到3ms,則返回上一接收計(jì)數(shù)過程;若高電平脈寬大于3ms,則按照脈沖個(gè)數(shù)至對(duì)應(yīng)功能程序.此時(shí)中斷返回.4紅外遙控電風(fēng)扇總體設(shè)計(jì)4.1紅外遙控電風(fēng)扇控制要求本設(shè)計(jì)需實(shí)現(xiàn)溫度檢測(cè)并在液晶顯示器上顯示以及設(shè)定上下限溫度報(bào)警閥值,同時(shí)能根據(jù)紅外遙控器遙控電機(jī)轉(zhuǎn)速,實(shí)現(xiàn)紅外控制風(fēng)扇快速、中速、慢速三級(jí)檔位功能。4.2總控制程序設(shè)計(jì)如圖4.2-1總控制程序流程:開始開始紅外接收解碼結(jié)束溫度采集顯示、閥值報(bào)警紅外發(fā)射電機(jī)驅(qū)動(dòng),電風(fēng)扇檔位調(diào)整圖4.2-1總控制程序圖4.3運(yùn)行程序仿真編譯通過,經(jīng)下載到本硬件設(shè)計(jì)中,能實(shí)現(xiàn)紅外遙控電風(fēng)扇功能和附加溫度采集功能,各項(xiàng)功能達(dá)標(biāo)如圖4.3-1:圖4.3-1溫度仿真5結(jié)束語在設(shè)計(jì)制作紅外遙控電風(fēng)扇的過程中,深切體會(huì)到,實(shí)踐是理論運(yùn)用的最好檢驗(yàn)。本次設(shè)計(jì)是對(duì)自身所學(xué)知識(shí)的一次綜合性檢測(cè)和考驗(yàn),無論是動(dòng)手能力還是理論知識(shí)運(yùn)用能力都得到了提高,同時(shí)加深了對(duì)網(wǎng)絡(luò)資源認(rèn)識(shí),大大提高了查閱資料的能力和效率,有充足的時(shí)間投入到電路設(shè)計(jì)當(dāng)中。本系統(tǒng)的研制主要應(yīng)用到了模擬電子技術(shù)、數(shù)字電子技術(shù)、單片機(jī)控制技術(shù)、電子工藝等多方面的知識(shí),所設(shè)計(jì)的基于單片機(jī)程序控制的紅外遙控,達(dá)到了應(yīng)用要求。在數(shù)據(jù)測(cè)試和調(diào)試方面,本系統(tǒng)各項(xiàng)功能指標(biāo)達(dá)標(biāo)滿足設(shè)計(jì)要求。在這次設(shè)計(jì)中我明白了紅外線的基本的特點(diǎn),不僅在家用電器方面有足夠的發(fā)展,在許多領(lǐng)域更有發(fā)展前途,可以高溫殺菌,紅外線夜視儀,監(jiān)控設(shè)備,手機(jī)的紅外口,賓館的房門卡,汽車、電視機(jī)的遙控器、洗手池的紅外感應(yīng),飯店門前的感應(yīng)門等更多的領(lǐng)域有發(fā)展空間,讓人們的生活更加方便。此外在軍事上有較大的發(fā)展空間,它可以在晚上很好的可見性,這是其它的光線所沒有的特點(diǎn),能在未來軍事上有不可小覷的優(yōu)勢(shì)??傊敬卧O(shè)計(jì)我的紅外線家用開關(guān)控制系統(tǒng)不僅使我對(duì)紅外線有了較大的認(rèn)識(shí),而已讓我認(rèn)識(shí)到一個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的具體過程;這是很具有影響力的。6致謝最后,我要感謝我們的指導(dǎo)老師康萬新老師,在大四這幾個(gè)月內(nèi)他一直耐心的指導(dǎo)我做設(shè)計(jì)??道蠋煹膶I(yè)知識(shí)淵博寬廣、治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)科學(xué)、待人和藹可親幽默風(fēng)趣無不影響著我,同時(shí)還為我們解答各種疑難問題經(jīng)過幾個(gè)月的設(shè)計(jì),留給我印象最深的是要設(shè)計(jì)一個(gè)成功的電路,必須要有堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)和有過實(shí)際動(dòng)手調(diào)試電路的經(jīng)驗(yàn)。此次的設(shè)計(jì)在老師的幫助和自己的努力下能完成各項(xiàng)任務(wù)功能,同時(shí),不足之處還希望各位評(píng)委老師給

附錄1:紅外遙控電風(fēng)扇完整原理圖附錄2:紅外遙控電風(fēng)扇PCB圖

附錄3:紅外遙控電風(fēng)扇實(shí)物圖附錄4:紅外遙控電風(fēng)扇部分源程序紅外解碼程序:/**********************外部中斷0函數(shù)**********************/voidex0_isr(void)interrupt0using0//外部中斷0服務(wù)函數(shù){staticunsignedchari;//接收紅外信號(hào)處理staticbitstartflag;//是否開始處理標(biāo)志位if(startflag){ if(irtime<63&&irtime>=33)//引導(dǎo)碼TC9012的頭碼,9ms+4.5ms i=0; irdata[i]=irtime;//存儲(chǔ)每個(gè)電平的持續(xù)時(shí)間,用于以后判斷是0還是1 irtime=0; i++; if(i==33) { irok=1; i=0; }} else { irtime=0;startflag=1; } }/******************************定時(shí)器0初始化********************************/voidISPInit(void)//定時(shí)器0初始化{TMOD=0x12;//定時(shí)器0工作方式2,TH0是重裝值,TL0是初值TH0=0x00;//重載值TL0=0x00;//初始化值TH1=(65536-100)/256;TL1=(65536-100)%256;//定時(shí)0.1mSET0=1;//開中斷ET1=1;TR0=1;IT0=1;//指定外部中斷0下降沿觸發(fā),INT0(P3.2)EX0=1;//使能外部中斷EA=1;//開總中斷}/*******************************紅外鍵值處理*************************************/voidKeyPro(void)//紅外鍵值散轉(zhuǎn)程序{ switch(IRcord[2]) { case0x44: { speed++; if(speed==6) speed=1; break; } case0x40: { speed--; if(speed==0) speed=5; break; } case0x43: { run=~run; break; } default:break; } irpro_ok=0;//處理完成后清楚標(biāo)志位} /******************************紅外解碼函數(shù)處理****************************/voidIrcordpro(void)//紅外碼值處理函數(shù){unsignedchari,j,k;unsignedcharcord,value;k=1;for(i=0;i<4;i++)//處理4個(gè)字節(jié){for(j=1;j<=8;j++)//處理1個(gè)字節(jié)8位{cord=irdata[k];if(cord>7)

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