基于单片机的红外遥控电风扇系统设计论文(完整稿

基于单片机的红外遥控电风扇系统设计论文(完整稿内容摘要：

11 1 0 1 01 编码标准（1）RC5在 RC5 标准中的 RC5,应用的是双相位编码。 载波频率为 36kHz。 相似的传输标准可在在 30kHz 到 56kHz 中应用。 一个字的传输由两个起始位开始；而后是翻转位，每按一次键翻转位变化一次，可由翻转位区分用户的按键颤抖；接着是五位地址码；地址码后就是要传输的命令。 每一个字中包含有频率为 36KHz 的 32 个脉冲。 （2）NEC 编码NEC 编码以一个引导码开始，大约是 9 毫秒， 毫秒后，资料到来。 引导码用来指导接受模块判断重复。 只要一个键被按下，只传输重复的引导码，其后跟着一位。 在脉宽调制中，编码的长度是固定的。 地址码和命令码都传输两次，第一次传输正常编码，第二次传输反码。 一组编码包括 22 个脉冲，脉宽为 微秒，周期为 微秒。 脉宽为 代表0，脉宽为 ms 代表 1。 8 位地址码用来区分不同的设备。 下一个 8 位为命令。 如上所述，这些字都是连续传输的，中间没有停顿。 举例来说，传输地址位00110111和命令位00011010的格式如下：（日立、诺基亚、Aver Media、创新）0011011139。 1100100039。 0001101039。 11100101。 资料被发送了两次。 第一个地址字节不等于翻转后的第二个字节的地址码。 为了兼容，两个字节的地址码不会比较是否相等并且都被使用了。 （3）RECS 80 编码RECS 80 编码长度约为 70ms，数据字几乎是 RC 5 编码的 3 倍。 RECS 80 码采用数字脉宽调制。 在 RC5 编码中，用到了翻转字、地址字和命令字。 400kHz的红外载波。 此编码方式为 JVC 和飞利浦所采用。 索尼和松下采用脉宽调制 [13][16]。 bbbbbb 学院本科毕业（设计）论文 12 编码格式现有的红外遥控包括两种方式：PWM（脉冲宽度调制）和 PPM（脉冲位置调制）。 两种形式编码的代表分别为 NEC 和 PHILIPS 的 RCRC6 以及将来的 RC7。 PWM（脉冲宽度调制）：以发射红外载波的占空比代表“0”和“1”。 为了节省能量，一般情况下，发射红外载波的时间固定，通过改变不发射载波的时间来改变占空比。 例如常用的电视遥控器，使用 NEC upd6121，其“0”为载波发射 ,不发射 ；其“1”为载波发射 ,不发射 ；此外，为了解码的方便，还有引导码，upd6121 的引导码为载波发射 9ms，不发射。 upd6121 总共的编码长度为 108ms。 但并不是所有的编码器都是如此，比如 TOSHIBA 的 TC9012，其引导码为载波发射 ，不发射 ，其“0”为载波发射 ,不发射 ,其“1”为载波发射 ,不发射。 PPM（脉冲位置调制）：以发射载波的位置表示“0”和“1”。 从发射载波到不发射载波为“0” ，从不发射载波到发射载波为“1”。 其发射载波和不发射载波的时间相同，都为 ，也就是每位的时间是固定的。 通过以上对编码的分析，可以得出以某种固定格式的“0”和“1”去学习红外，是很有可能不成功的。 即市面上所宣传的可以学习 64 位、128 位必然是不可靠的。 另外，由于空调的状态远多于电视、音像，并且没有一个标准，所以各厂家都按自己的格式去做一个，造成差异更大。 比如：美的的遥控器采用 PWM 编码，码长 120ms 左右；新科的遥控器也采用 PWM 编码，码长 500ms 左右。 如此大的差异，如果按“位”的概念来讲，应该是多少位呢。 64。 128? 显然都不可能包含如此长短不一的编码 [15] [16]。 bbbb：基于单片机的红外摇控电风扇系统设计 13 第 2 章 基于单片机的红外遥控电风扇原理及其程序设计为了能远距离的控制电风扇，采用了红外遥控系统对风扇的运行进行遥控。 通用红外遥控系统由发射和接收两大部分组成，应用编/解码专用集成电路芯片来进行控制操作，发射部分包括键盘矩阵、编码调制、LED 红外发送器；接收部分包括光电转换放大器、解调解码电路。 发射部分由于结构简单，所以现采用单片机 AT89C2051 做主控芯片，接收部分装在电风扇的控制器内，由AT89C51 芯片等构成。 遥控器 遥控器组成(1)CPU 采用 AT89C2051 单片机为主控芯片（2）发射部分包括键盘矩阵、编码调制、LED 红外发送器 [15]。 红外编码为：全码=引导码+系统码+系统反码+数据码+数据反码。 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。 bbbbbb 学院本科毕业（设计）论文 14 89C2051 的 P1 口构成矩阵式键盘，用 T1 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 CD40106 整形，用三极管驱动红外发射管发射。 （4）调制部分：采用 CD40106 38KHz 的载波进行相与，将其调制在一起,整形并缓冲放大,经过 8050 进行放大驱动红外发射管,使其发射红外光。 (5) 红外发射原理见图 21 所示。 键盘 编码 调制 红外发射38KHz 载波发生器图 21 遥控器原理框图(6)按键功能 K1：低档、中档、高档； 键值为 01H K2：彩灯； 键值为 02H K3：自然风、睡眠风、正常风； 键值为 03H K4：定时； 键值为 04H K5：开/关机； 键值为 05H 当无键按下时，延时 10 秒后进入待机状态，系统处于低功耗模式。 当有按键按下时，INT0 中断产生中断，同时唤醒 CPU 进行工作状态。 红外发射的编码方式 遥控发射器专用芯片很多，根据编码格式可以分成两大类，这里以运用比较广泛，解码比较容易的日本 NEC 的 uPD6121G 组成发射电路。 当发射器按键按下后，即有遥控码发出，所按的键不同遥控编码也不同 [18][19][20]。 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”。 bbbb：基于单片机的红外摇控电风扇系统设计 15 “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。 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。 其相关的编码波形图见图 22引导码 0 码 1 码9ms 1687us560us 560us 560us图 22 遥控编码bbbbbb 学院本科毕业（设计）论文 16 C222PC122PC4 104PU1D74F04U1C74F04U1A74F04U1B74F04D1 IN4148D3 IN4148D6D5D2IN4148RES1P3.0/RXD2P3.1/TXD3XTAL14XTAL25P3.2/INT06P3.3/INT17P3.4/T08P3.5/T19GND10P3.711AIN0/P12AIN1/P13P1.214P1.315VCC20P1.416P1.517P1.618P1.719AT89C2051AT89C2051C3 uF/10VR1 10KR4 100KR3 7R2R710KR910KR610KR1110KR510KR10 10KY111MD4 FG作作作作作C uF/10V作作作作作作K5KK1KK2KK4KK3KR810KD4 8050图 23 遥控器电路原理图bbbb：基于单片机的红外摇控电风扇系统设计 17 硬件设计 发射电路以 AT89C2051 单片机为核心，外接红外发送器、按键，电源采用4 节 7 号电池来提供电源，并用一个二极管（IN4148）进行降压。 按键动作执行后产生信号传入 AT89C2051 芯片，执行相应有按键处理程序，进行编码，产生的编码送入 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 [15][17]。 遥控器电路原理图见图 23 软件设计 (1)采用中断的处理程序完成整个系统的操作，INT0 中断处理完成键盘扫描以及发送。 (2)程序流程图： 见下图开始初始化主程序延时 10 秒进入待机模式有键闭合。 Yes进入中断系统No图 24 遥按器主程序流程图bbbbbb 学院本科毕业（设计）论文 18 键盘中断处理程序延时消抖动取按键编号存键值发送RETIYesNoYesNo读行线有键闭合。 读列线有键闭合。 图 25 遥控器按键程序处理流程图 电风扇控制板 工作原理及组成部分红外接收部分包括光电转换放大器、解调电路、解码电路 [16][17]。 (1) CPU 板将单片机、控制、键盘组合在一起完成了人机对话。 用 AT89C51 单片机来作主芯片控制，采用红外 T1838 接收头，用双向可控硅MC97A6 控制电机档位，具有红外遥控功能 [12]。 (2)电源部分：交流 220V 经变压器降压为 28V，全波整流后再由三端稳压器 LM7805 稳压，供给控制板+5V 电源。 (3) 电风扇控制板框图如下bbbb：基于单片机的红外摇控电风扇系统设计 19 红外接收头 AT89C51 状态指示灯键盘 彩灯 风扇电机高、中、低档图 26 电风扇控制板框图 设计方案 (1)控制部分 M公共端 1（低档）2（中档）3（高档）图 27 电机引线图K1：低、中、高档，相应的指示灯亮。 参见图 27K2：控制彩灯，相应的指示灯亮 K3：自然风、睡眠风、正常风控制。 参见图 2图 2图 211K4: 定时 30 分钟，1 小时，2 小时，4 小时。 相应的指示灯点亮。 参见图28K5：具有开机功能和关机功能 30 分钟 1 小时 2 小时 4 小时图 28 定时时循环图(2)风类 bbbbbb 学院本科毕业（设计）论文 20 自然风的处理流程 : 风扇先处于停止状态,开低档 6 秒后再开中档,其后又6 秒后开高档运行完全后停 6 秒后又运行低档弱风,至此循环不止.停 6 秒 弱风 6 秒 中风 6 秒 强风 6 秒图 29 自然风的循环图睡眠风的处理流程 : 停止状态的风扇运行后先过行低档,运行 10 秒后转换为中风,中风运行 10 秒后转为强风运行,强风运行 10 秒后停止 6 秒后再回到弱风运行,从此循环不止停 6 秒 弱风 10 秒 停 6 秒停 6 秒中风 10 秒强风 10 秒图 210 睡眠风的循环图正常风的处理流程 :正常风从弱到强再变弱,不停的变化,模拟出来就是从弱风到中风再到强风不停循环弱风 10 秒 强风 10 秒中风 10 秒图 211 正常风循环图(3)工作方式：分为手动和遥控两种方式。 硬件设计以 AT89C51 单片机为核心部件构成一个具有红外接收放大、解码、自动控制、手动操作、LED 发光管工作状态指示、定时关机指示设定于一体的集成电路。 220V 经 T、DDCCC4 降压限流,形成＋5V 的直流提供给 89C51的引脚和红外接收头。 红外接收头的 2 脚将红外接收头接收到的信号输送到 89C51 的 12 引脚，经解码后去控制各种动作。 该电路外围元件较少，且十分简单、安装方便 [15][17]。 bbbb：基于单片机的红外摇控电风扇系统设计 21 详细硬件接线图参照图 212bbbbbb 学院本科毕业（设计）论文 22 1234ABCD4321D C B ATitleNumberRevisionSize A4 Date:5Jun2007 Sheet of File:D:\Program Files\Design Explorer 99 SE\Examples\Pld\作作作作作作作.DDBDrawn By:123456。