电风扇遥控器设计毕业设计(编辑修改稿)

电风扇遥控器设计毕业设计(编辑修改稿)内容摘要：

、解码的功能，只要在接收端 INT0 检测头信号低电平的到来，就可完成对整个串行的信号进行分析得出当前控制指令的功能。 然后根据指令去操作电风扇工作，总体如图 21所示 键按控遥机片单码编管射发外红分部行执机片单码解收接外红输传外红 图 21 系统总体结构框图 毕业设计 6 红外遥控发射部分 单片机不工作时 一直处于低功耗状态，采用了空闲节电工作方式。 当遥控器的某一按键被按下以后，外部中断 1 产生中断，唤醒单片机进入工作状态，查询键盘按下的是哪一个按键，当确认按键后，控制软件启动定时器 T0、 T1， T1 作为发射时间控制器， T0 作为红外线发射频率控制器， T0 定时溢出时中断程序使红外管接口电平反转一次，写入定时器的初值不同，在输出端口就得到不同的发射频率。 T1 定时溢出时中断程序关闭关闭 T0 定时器，停止红外线发射。 其设计原理框图如下。 红外管发射电路电源V5A T 89 C5 1行列式键盘控制电路低功耗空闲方式 图 22 红外遥控发射设计原理图 红外信号接收部分 单片机红外遥控接收器主要有单片机、红外遥控接收电路、状态指示电路、控制电路以及单片机的一些外围电路组成。 利用单片机中的 T0 作为红外脉冲计数器， T1 作为计数时间控制器。 当电路中红外接收管接收到第一个红外脉冲时，外部中断 1被触发，启动计数器 T0 和定时器 T1。 定时溢出，中断程序关闭计数器 T0，读入计数值并进行判断，确定操作对象（遥控按键）对其进行反转操作，控制电路对所控制的负载进行开或关。 还可对接收电路实行上锁功能，对控制电路上锁后，遥控器不能对 控制电路实施遥控功能。 其设计原理方框图如下 图 23 所示 : 毕业设计 7 数码管显示手动按键 AT 89C 51红外接收头控制单元电源V5 交流电源V220整流变压 图 23 红外信号接收设计原理图 红外编码 红外编码标准设计 本设计中采用不同的脉宽宽度来实现二进制信号的编码，编码由发送单片机来完成。 以间隔 、脉宽为 、周期为 “ 1”；以间隔 、脉宽为 、周期为 的组合表示二进制的“ 0”，其波形如图 24所示。 Bit1 Bit 0 图 24 二进制信号“ 1”和“ 0”的编码 遥控编码脉冲信号由引导码、识别码、识别反码、控制码、控制反码信号组成。 引导码也叫起始码，由宽度为 5ms 的高电平和宽度为 3ms 的低电平组成，用来标志遥控编码脉冲信号的开始。 如图 25所示。 高电平ms5 低电平ms3 图 25 信号引导码 识别码 也可称之为 系统 识别 码， 识别码指令可以用来指示当前遥控控制器的操作种毕业设计 8 类，以此区 别各种各样的遥控控制系统，防止与之不相对应的遥控器对当前控制系统进行误操作。 控制码 也可称之为 功能 实现 码， 通过控制码可以实现对被控对象所要实现功能的具体控制，接受端口接受功能实现码的二进制编码，通过查表来实现各种不同的功能操作，系统 识别反码与控制 操作 反码 与之对应的是 识别码与控制码 各自 的反码，串行 二进制 数据码时序图如 下图 26 所示。 引导码 识别码 识别反码 控制码 控制反码 图 26 串行数据码时序图 二进制信号的调制 二进制信号的调制仍由发送单片机 来完成 ,如图 27所示， A是二进制信号的编码波形，B 是频率为 38KHz (周期为 26μs ) 的连续脉冲， C 是经调制后的间断脉冲串 (相当于 C = A B)，用于红外发射二极管发送的波形。 图 27 中，待发送的二进制数据为 101。 图中脉冲个数仅为示意非真实情况。 ”表示“ 1 ”表示“ 0 ”表示“ 1ABC BAC  图 27 二进制信号的调制 二进制信号的解调 HS38B 的解调可理解为 :脉冲 信号 串时 输入时 ,输出端 显示的电平为 低电平 ,否则输出端口电平为 高电平。 可直 接与单片机串行输入口及外中断相联，以实现随时接收遥控信号毕业设计 9 并产生中断，然后由单片机对编码还原。 二进制信号的解码 通过单片机可以实现红外载体所存储的二进制信号码的解码调制，单片机将红外接受端口所接受的信号进行解码识别，然后查表得到与之相对应的具体实现功能， 如图 28，把波形 E 解码还原成原始二进制数据信息 101。 ”原码“ 1 ”原码“ 0 ”原码“ 1DE 图 28 红外接收头接收及输出波形 毕业设计 10 第 3章 硬件设计 时钟电路 时钟电路是单片机控制系统中必不可少的硬件电路，单片机的有效运行的基准频率是通过外界增设的时钟 电路 的振荡来提供的。 石英晶体 振荡性能良好，运行时抗外界干扰能力极强，工作频率极其稳定。 所以， 通常选择 石英晶体 来产生单片机的基准工作频率。 通过基准频率来控制 单片机最小工作系统中 频率的准确性。 同时， 石英晶体 还可产生振荡电流，向单片机 输入 时钟 脉冲 信号。 单片机都可以组成一个内部振荡电路的高增益反相放大器，其中引脚 XTAL1 和 XTAL2 分别对应着此放大电路的输入端口以及输出端口。 这个放大电路与具有反馈 功能的石英晶体或者陶瓷谐振器共同组成了自激振荡器，以此为单片机提供脉冲信号，设置的脉冲信号也就是单片机运行的速度，在此次设计中，我们将晶振频率设置为 12MHz，换句话说就是单片机的工作速度为 12MHZ/S，对于目前单片机来说，其工作频率是存在一定的范围的，最高不能超过 24MHz，否则将会影响系统的稳定性。 图31 为本次设计的单片机 晶振电路 [9]。 本设计中我们采用的是石英晶体，电容为 22pF。 A T 89 C5 11C2C1XX TA L1X TA L222 pF2 2p F 图 31 单片机晶振电路 复位电路 复位电路可以对单片机控制系统的累积误差进行有效消除，是单片机控制系统中必不可少的硬件电路，单片机在工作运行中难免会出现程序运行错误或操作出错等使得整个系毕业设计 11 统难以运行的情况， 复位电路是每一个系统必不可少的电路，它是系统可行与否的先行官，下面就复位电路的作用及其方式展开描述。 在此时必须进行复位操作来弥补，复位操作执行之后，系统重回地址为 0000H 处执行，复位信号需从单片机 RST 引脚输入进来，本次设计利用了按键式电平复位电路，如下图 33 所 示。 导致这些最主要的原因可能是复位电路设计不当造成的，因此设计一个很好的复位电路对于单片机控制系统的运行来说非常的重要，这是控制系统运行的基本点。 RSTVCCsm1RK10Ch1Eu22 图 33 复位电路 按键及其接口电路 （ 1）独立按键接口 如图 28所示为独立按键接口电路，在独立按键接口中，其按键是直接与单片机的输入 /输出 I/O 口相连接的。 T 89 C 图 34 独立式按键接口 毕业设计 12 （ 2）矩阵式按 键接口 T 89 C .7K0K1K2K3K5K6K4K8 K7K9 K1 1K10K12K14K13K15 行线列线5V 图 35 矩阵式按键电路 矩阵式按键键盘中，分为行线和列线两种，行线和列线与矩阵按键开关的两端相连接，其中行线是连接到＋ 5V 电源上。 矩阵键盘相比独立式键盘其扩充的量大大增加，例如常见的 4*4 矩阵键盘占用的 I/O 口为 4+4=8 个，当需要扩充为 20 键输入时只需要 4+5=9 个 I/O口，而采用独立式键盘的时候要分别用掉 16 个 I/O 口和 20个 I/O 口，由于单片机的 I/O口数量有限，很难将大量的 I/O 口用于，显然矩阵键盘能够大大的减少系统 I/O 口的使用，当 没有按键按下时，行线会处于高电平状态；当有按键动作时，行线和列线将导通。 这是矩阵式按键来识别按键是否按下的关键策略。 ，为了识别按键，必须将矩阵键盘中的行线和列线信号进行配合起来，经过适当的处理后，才能按键闭环的位置。 红外遥控原理及其设计 红外线遥控系统的发射端口电路主要组成部分是通过红外发光二极管通以电源，一次驱动其可以发出可被识别的红外线光电波，红外线遥控系统的的 接收 端口 电 的主要组成部分是 由红外 线光波 接收 器件 二极管、三极管 以及 硅 半导体材料的 光电池 所 组成， 它们将发射端所发射的信号通过单片机解码等 操作，转换为可以被识别的信号。 信号发射端口一般是由指令键盘按钮、指令编码调制系统、电源模块以及系统驱动电路等几部分所构成的。 放按下指令键盘按钮，就可以输出不同的功能，实现对被控对象的实时有效的控制。 单片机将所传输的信息进行二进制解码等等操作，就可以保证红外线的顺利可靠的传输，而不易受到外界的影响。 如此保证的红外遥控系统的顺利可靠运行。 红外接收端主要是将发射端所发出的信号进行接收、解码操作，以使得其被系统所识别。 下图 36表示出了红外遥控系统的主要组成部分以及工作原理，如图所示，红外系统主要包括有键盘、解 码与调制、红外遥控器、光电放大电路以及单片机解码电路等几部分组成。 而整个接收部分将完全由上述的 PC838 红外一体化收头来完成，本设计的发射部分采用成品遥控器来发送控制信号。 毕业设计 13 单片机解码键盘光电放大解码解码与调制红外遥控器 红外接收头 图 36 红外遥控系统框图 红外发射电路 红外 信号发射端口的组成部分一般是使用了 Ga、 As 等 金属材料而制成的红外光波发射二极管，其自身能够承载很大的电流，光波发射强度大，在传播的过程中出现损耗小，传输的距离长，抗干扰能力强。 这里采用的 SIR333 是 GaAlAs 红外发射二极管，其特点 是体积小、功耗低、高发射强度、高可靠性、发射角度 45176。 、 SIR333 管子直径 5mm。 红外遥控系统广泛应用于军工、民用、工业制造等等领域，市场占有率高，是现代化生活不可或缺的电子产品之一。 单片机通过软件编程将调制好的脉冲信号从 P3 口第 6 脚（ ）将数据输出。 因此电路由红外发射头，一个 NPN8050 的三极管和两个限流电阻组成。 根据红外发射头工作时的电流需要，采用 280 倍的放大器 S8050。 同时红外发射头的串接电阻在 100 欧姆数量级，这里采用 68 欧姆。 8050 的 基极接千欧级电阻，这里选用 欧姆的电阻。 红外数据射发射电路图如 37 所示。 图 37 红外驱动发射电路 红外遥控接收电路 本部分电路是该设计中硬件电路的重点部分，系统由红外接收电路，单片机电路，设备驱动电路，状态显示电路组成。 整体框图见图 5. 遥控信号的还原是通过 输入二进制脉冲码的高电平与低电平及维持时间，当接毕业设计 14 收头接收信号时，单片机产生中断，并在 口对信号电平进行识别，并还原为原发送数据， 这在后面的软件设计中会具体介绍到。 数据流通过单片机处理后送驱动控制部分。 并通过数码管显示用电设备的个数。 红外信号接收电路 HS38B 是用于红外遥控接收的小型一体化接收头， 它的主要功能包括放大 ,选频 ,解调几大部分 ,要求输入信号需是已经被调制的信号。 经过它的接收放大和解调会在输出端直接输出原始信号 的反相信号。 其不需要任何外接元件，就能完成从红外线接收到输出与 TTL电平信号兼容的所有工作，而体积和普通的塑封三极管大小一样， 从而使电路达到最简化 ,灵敏度和抗干扰性都非常好。 它适合于各种红外线遥控和红外 线数据传输，中心频率。 接收器对外只有 3个引脚：从左至右依次为 OUT、 GND、 VCC。 OUT脚即图示1号脚与单片机 IO 口直接相连。 芯片如图 318 所示。 红外接收头内部放大器的增益很大，很容易引起干扰，依次在接收头的供电脚上必须加上滤波电容。 故红外接收部分电路如下： 123 图 38 HS38B 引脚 GNDVCCpF22321 图 39 红外接收头电路 控制部分电路 单片机收到红外接收头解调后的信号后，对其进行解码，从中解出控制码，此时系统将转至对具体设备的控制工作。 本设计中受控设备为四个，采用 LED 灯模拟，且。