毕业设计论文基于单片机控制的红外线遥控电风扇设计

毕业设计论文基于单片机控制的红外线遥控电风扇设计内容摘要：

使用 液晶和 发光管对应输出显示。 本系统电路设计比较简单，主要是充分利用了 AT89C51 单片机的资源，软件编程实现各功能，成本较低，实用性较强。 湖南铁道职业技术学院毕业设计说明书 5 此外，在某些场合下，比如危险作业区，在人不适合作业的地方，比如有毒气产生的区域，高温或低温的地方，爆破点等危险场合，或者是家庭居室中控制，无线的应用将会得到非常广泛的应用，可见红外遥控的研究也是很有实践意义的。 本论文大致可分为 3 部分：第一部 分包含第一章到第三章，是 课题 论证 ； 第二部分包含第四章至第六章， 给出 设计方案 ； 第三部分包括第七章，是论文总结及未来相关展望。 本文的内容组织安排如下： 第一章主要讲述论文的研究背景、 论文 研究目标 以及章节 安排。 第二章系统地介绍；湖南铁道职业技术学院毕业设计说明书 6 第 3 章 方案论证与设计 总体设计分析 本 课题 设计的是 AT89C51 单片机控制中心 ， 方案的选择与设计 在整个系统中，各个模块的方案是有多种选择的，为此，在这里我们将要作几个主要模块的方案的方案论证和比较。 信号调制及红外信号方案 这部分的主要问题是载波的产生以及信号与载波的调制的方式。 方案－：载波采用外部芯片信号源提供，比如 555 振荡电路， RC 振荡器，桥氏振荡器等后接施密特触发电路整形后可得到较标准的 38KHZ 载波，再用键盘产生按键信号，在外部将这两个信号相与后即可获得调制波。 这种方法比较传统，成本也很低，不过设计起来比较繁琐，这种方法比较适合于一些定点发射的场合。 方案二：信号由键盘或其他传感器产生，比如温度传感器，产生的信号送入专用的发射芯片，专用芯片将完成载波的产生及载波与信号的调制，后接发射末端将调制后红外信号发射出去，些种方法成本也不是很高，电路简洁，只不过灵活性较大，可 扩展性不是很强，此种方法比较适合需要较简单应用且应用较固定的场合，比如温度采集的各个点，如果每个点都用单片机采集并发送，成本会大提高。 方案三：时下许多行业中的专业人士曾预言，软件无线电在不久的将来将成为一种无信通信的一种新的实现手段，它可以采用同一套通用的硬件设备，配备不同的软件即可实现不同模式，不同通信方式的通信，灵活性强，成本大大降低，维护方面也大部分只是软件方面的维护，从而双可借助网络的力量进而发展出远程维护等一系列新的维护方式和手段，可见其前景是如些之广。 因此，在这种背景之下，本系统尝试将这种先 进的设计理念注入本系统信号调制的实现手段中。 湖南铁道职业技术学院毕业设计说明书 7 可以使用单片机作为发射方的主控中心，载波的产生，信号的采集，信号编码，信号与载波的调制，可都由单片机完成，输出的调制波经外接的整形放大电路后发射出去。 这种方式成本稍高，不过设计灵活，保密性也好，可扩展性也强，所以本系统采用此方案。 本系统采用软件调制的方式，在硬件上，只需完成信号的保持及功率放大，信号的载波产生及载波与信号的调制则全部由软件完成。 所以，由程序产生信号与载波调制后的信号由微控制器引脚输出，采用 CD40106 进行缓冲放大并整形 ,经过三极管 9013 进行放大 驱动红外发射管 ,使其发射红外光。 电机调速方案 此部分主要问题是电机的选择，调速方式的选择。 方案－：采用现在通用的多抽头交流电机，通过可控硅控制或都手动直接控制抽头的选择，从而选择不同的电机线圈，电机转速因此而变化，故达到调速的目的。 如图 31所示。 图 3－ 1 此种方式在大多数现行的风扇中都采用到，它成本低，控制方式单一，不能满足用户需求；产品比较成熟固定，挖掘空间不大。 方案二：采用单相交流电机或者直流电机，可控硅的导通角控制电机的开与关，而可控硅导通角可以由可变电阻来调节，这种方法 可以实现无级调速。 不过控制过程不太精确。 如图 3－ 2 湖南铁道职业技术学院毕业设计说明书 8 图 3－ 2 方案三：采用单片机控制 双向 可控硅的导通角来调节电机速度，同时要用光耦将强电隔离开来，使电路更安全，这种方法可以实现无级调速，而且可以采用多种算法，比如直接 PWM， svpwm 算法等，同时也可以达到很精确的控制，便于显示控制。 如图 3－ 3。 成本可能稍高。 综上所述，本系统采用此方案。 图 3－ 3 湖南铁道职业技术学院毕业设计说明书 9 方案确定 本设计 信号调制及红外信号采用软件调制方式，由程序产生信号与载波调制后的信号由微控制器引脚输出，采用 CD40106 进行放大并整 形，经过三极管 9013进行放大驱动红外发射管，使其发射红外光。 电机调速采用 PWM 脉宽调制，可实现无极调速。 第 4 章 硬件 电路设计 原理分析 为了能远离距的控制电风扇，采用了红外遥控器。 通常红外遥控器由发射和接收两部分组成，发射部分由单片机 80C2051 等构成。 接收部分由单片机 89C51等构成。 1． 遥控发射 工作原理 (1) 发射部分包括键盘矩阵、编码调制、红外发送器。 使用 89C2051 芯片 将按键信号调制在 38KHz 的载波信号上通过三极管放大后发射出去。 红外编码为： 全码 =引 导码 +系统码 +系统反码 +数据码 +数据反码。 89C2051 的 P1口构成矩阵式键盘，用 INT0 产生定时中断，驱动 产生一个 38K 的方波，作为红外线的调制基波。 将发送的数据和 进行逻辑与后，经过 40106 整形，用三极管驱动红外发射管发射。 多路控制的红外发射部分一般有许多按键，代表不同的控制功能。 当发射端按下某一按键时，相应地在接收端有不同的输出状态。 接收端的输出状态大致可分为脉冲、电平、自锁、互锁、数据五种形式。 “ 脉冲 ” 输出是当按发射端按键时，接收端对应输出端输出一个 “ 有效脉冲 ” ，宽度一般在100ms 左右。 “ 电平 ” 输出是指发射端按下键时，接收端对应输出端输出 “ 有效电平 ” ，发射端松开键时，接收端 “ 有效电平 ” 消失。 此处的 “ 有效脉冲 ” 和 “ 有效电平 ” ，可能是高、也可能是低，取决于相应输出脚的静态状况，如静态时为低，则 “ 高 ” 为有效；如静态时为高，则 “ 低 ” 为有效。 大多数情况下 “ 高 ” 为有效。 “ 自锁 ” 输出是指发射端每按一次某一个键，接收端对应输出端改变一次状态，即原来为高电平变为低电平，原来为低电平变为高电平。 此种输出适合用湖南铁道职业技术学院毕业设计说明书 10 作电源开关、静音控制等。 有时亦称这种输出形式为 “ 反相 ”。 “ 互锁 ” 输出是指多个输出互相清除，在 同一时间内只有一个输出有效。 （ 2）电源采用 5v 电源来提供电源。 (3)发射部分原理见图 4－ 1 所示。 图 4－ 1遥控发射原理框图 （ 1）遥控发射器及其编码 采用脉宽调制的串行码，以脉宽为 、间隔 、周期为 的组合表示二进制的“ 0”；以脉宽 为 、间隔 、周期为 的组合表示二进制的“ 1”。 “ 0”和“ 1”组成的 32位二进制码经 38kHz 的载频进行二次调制以提高发射效率，达到降低电源功耗的目的。 然后再通过红外发射二极管发射。 遥控编码是连续的 32位二进制码组，其中前 16 位为用户识别码，能区别不同的电器设备，防止不同机种遥控码互相干扰。 该芯片的用户识别码固定为十六进制 0FFH；后 16位为 8位操作码（功能码）及其反码， UPD6121G 最多 有 128种不同组合的编码。 遥控器在按键按下后，周期性地发出同一种 32 位二进制码，周期约为108ms。 一组码本身的持续时间随它包含的二进制 “0” 和 “1” 的个数不同而不同，大约在 45～ 63ms 之间。 当一个键按下超过 36ms，振荡器使芯片激活，将发射一组 108ms 的编码脉冲 ,这 108ms 发射代码由一个起始码（ 9ms） ,一个结果码（ ） ,低 8 位地址码（ 9ms～ 18ms） ,高 8位地址码（ 9ms～ 18ms） ,8 位数据码（ 9ms～ 18ms）和这 8 位数据的反码（ 9ms～ 18ms）组成。 如果 在 键按下超过 108ms 仍未松开，接下来发射的代码（连发代码）将仅由起始码（ 9ms） 和结束码（ ）组成。 代码格式（以接收代码为准，接收代码与发射代码反向） ① 位定义 湖南铁道职业技术学院毕业设计说明书 11 0 . 5 6 m sD a t a P e r i o d ( 1 . 1 2 m s ) 0 . ② 单发代码格式 9 m s4 .5 m s32 位代码 ( 4 .5 m s 6 3m s )( A 0 A 1 5 + D 0 D 7 + D 0 D 7). 注释： 前 16位为用户识别码，后 16位为 8位操作码（功能码）及其反码， ③ 连发代码格式 9 m s2 . 5 m s 图 4－ 2 三种代码格式 （ 2） 代码宽度算法 ： 16 位地址码的最短宽度： 16=18ms 16 位地址码的最长宽度：。