红外遥控设计毕业设计论文

《红外遥控设计毕业设计论文》由会员分享，可在线阅读，更多相关《红外遥控设计毕业设计论文（39页珍藏版）》请在装配图网上搜索。

1、摘 要目前，电风扇的使用十分广泛，面对庞大的市场需求，我们需要提高电风扇的市场竞争力，使之不仅功能多样、安全可靠，而且操作简便；而单片机因其高可靠性和高性价比，在智能化家用电器、仪器仪表等诸多领域得到了极为广泛的应用。因此，基于单片机技术设计一款电风扇遥控开关是大有必要的，不仅方便而且智能化。本设计是基于STC89C52单片机控制的智能电风扇遥控开关，巧妙地利用红外线遥控技术、单片机控制技术、液晶显示电路，具有一定的遥控距离、4级调速、停止、定时等功能，同时LCD12864液晶显示遥控开关状态、LED显示接收端即电风扇状态。 关键词：STC89C52；LCD12864；遥控开关；电风扇8Abs

2、tractCurrently, 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-

3、effective, 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 STC8

4、9C52 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 录摘 要IAbstractII第1章概述11.1 电风扇遥控开关背景及意义11.2 电风扇遥控开关国内外现状21.3 本文研究的主要内容2第2章系统体系结构42.1 设计方案42.2 系统整体框图设计4第3章系统硬件设计63.1 最小系统模块63.2 按键模块73.3 红外遥控发射模块83.4 LCD12864液晶显示模块93.5 红外遥控接收模块103.6 定时模块

6、113.7 指示灯模块123.8 直流电机模块133.9 电源模块14第4章系统软件设计164.1 红外发射及接收的工作原理164.1.1 红外发射工作原理164.1.2 红外接收工作原理174.2 红外发射及接收程序流程图174.2.1 红外发射程序流程图174.2.2 红外接收程序流程图18第5章系统调试205.1 系统调试结果205.2 调试过程总体分析23第6章总结与展望25参考文献26附 录28致 谢36第1章 概述1.1 电风扇遥控开关背景及意义作为一种老牌的电器，电风扇具有价格便宜、摆放方便、使用灵活等特点。虽然现在空调在城市中已经相当普遍，并有替代电风扇的趋势，但由于使用空调时

7、空气不畅通，容易得空调病，而且价格相对较高；冷风机能增加空气湿度，但使用久了，家里电器会受潮，同时也会使关节受到伤害；蒲扇和纸扇价格低廉，但不是自动的；而电风扇不但价格低廉，而且是自动的，吹出的又是舒适的自然风，目前使用极为广泛，作为成熟的家电行业的一员，尤其在中小城市以及乡村仍占有市场的大部分份额。市场的需求促使了电风扇的发展，随着“智能化”的兴起，人们生活水平的提高，对物质有了进一步的要求，特别是电子产品，人们对其有了新的要求，希望他们有着节能、方便以及智能等特点。而先前的产品还存在一些问题，比如电风扇开关无法移动，不能随时随地对其进行控制，这给人们带来诸多不便，已经不能再满足人们的需求，

8、那么就要迫切要求新功能的问世。因此，电风扇开关的智能化必须得以解决，设计一款电风扇遥控开关添加了一些人性化设计，将大大提高电风扇的市场竞争力。电风扇遥控开关使用红外遥控，是目前使用最广泛的一种通信和遥控手段。红外遥控具有抗干扰能力强、不影响周边环境，且不会对周围的电器设备产生干扰电波，同时红外发射接收有范围窄、安全性高等优点，因此红外遥控开关的使用将越来越普遍。随着红外遥控技术的开发与迅速发展，很多电器都应用了遥控开关，电风扇应该也不例外。在现实生活中，遥控开关在使用过程中，由于其无法穿透墙壁，故不同的房间其同一厂商的家用电器可使用通用的遥控器而不产生相互干扰；电路调试简单，只要按给定连接无误

9、，一般无需任何调试即可投入工作，同时可进行多路遥控1-3。但在另一方面，市场上的红外线遥控开关装置一般采用专用的遥控编码及解码集成电路，其灵活性低、应用范围有限。而采用单片机进行红外遥控开关系统的应用设计，此红外遥控装置将同时具有编程灵活、控制范围广、体积小、功耗低、功能强、成本低、可靠性强等特点，因此采用单片机红外遥控开关技术具有广阔的发展前景4,5。1.2 电风扇遥控开关国内外现状中国的第一台电风扇生产自1916年，发明者杨济川在上海四川路横浜桥开办生产变压器的工厂，以“中华民族更生”之意，取名为华生电器制造厂，于1925年华生电扇正式投产，很快成为著名品牌。不管是城市还是农村，电风扇的普

10、及率都比较高，2008年产量超过1亿台，除了国内外市场外，还大批量的出口到世界各地，占全球市场的绝大部分份额。由于电风扇结构较为简单，技术含量相对较低，市场上的品牌较多，主要产地集中在华南和江浙地区，尤以广东最为集中。经过多年的积累，市场上也形成了规模和技术上都较具竞争力的优势品牌，其中以美的、艾美特为市场主导品牌，先锋、联创、格力等风扇品牌紧随其后，占据一席之地。如今，电风扇是夏季家庭必备的电器设备之一。在家电市场上，各种规格、式样的电风扇一直是广大消费者十分关注的商品。随着我国科学技术的发展和人民生活水平的迅速提高，电风扇的品种也开始日益丰富，健康多功能、时尚新外观等特点成为实现市场突破的

11、重要条件，如遥控负离子风扇、氧吧灭蚊风扇、集成吊顶风扇等等，满足现代人健康时尚、个性化和多功能的各种需求，不断涌现的新产品让电风扇这种“老家电”焕发出新活力。台扇、吊扇、壁扇，根据不同场合的需求，电风扇不仅从外型到控制方式都有了不少改变。扇叶材料也从最开始的金属材质换成塑料材质；开关从开始的旋钮、按钮控制方式到之后的触摸式操作，从之前的固定式换成可移动式，从单一遥控器到万能及学习型遥控器。近几年来，电风扇发展速度很快，随着电子技术的发展，电风扇不断向高档次、电子控制发展。因此，电风扇遥控开关的设计具有十分重要的意义。遥控器开关是真正最早进入家庭的无线设备，它是由高产的发明家Robert Adl

12、er在五十年代发明的。市场中的电风扇遥控器较多采用红外遥控，红外遥控是20世纪70年代才开始发展起来的一种远程控制技术，虽然RF遥控器也越来越普及，但是其成本较高、无线规格烦杂6,7。1.3 本文研究的主要内容近年来，随着计算机在社会领域的渗透，单片机的应用正在不断的走向深入，以单片机为核心的遥控开关设备应用越来越广泛。本文设计的电风扇遥控开关，是基于单片机设计制作的智能电风扇遥控开关，以STC89C52单片机为核心，与传统电风扇开关相比，此开关功能更加强大，具体要求实现以下功能：（1）使用遥控开关，具有一定的遥控距离，并且电风扇能够实时控制，信号发射到接收的反映时间小于1s；（2）其中四个按

13、键开关分别对应于电风扇的四档调速功能，即弱风、中风、强风、超强风，风力大小可以根据需要自行选择；（3）一个按键对应于电风扇的停止功能，可以控制电风扇停止；（4）另外三个按键对应于电风扇的定时功能，一个是+1键，一个是-1键，另一个是确定键，例如当按一下+1键，然后按确定键，电风扇将定时1分钟，即1分钟之后电风扇将会自动停止；（4）LCD12864液晶显示遥控开关状态，当电源打开，液晶显示“启动”；根据需要选择按键，液晶会显示当前状态，即显示“1档”或“2档”或“3档”或“4档”或“停止”或“定时 XXX 分钟”或“确定 XXX 分钟”；（5）利用LED作为指示灯，显示接收端电风扇（直流电机）的

14、运行状态；当电风扇第1档运行时，LED第一盏灯亮，第2档运行时，LED第二盏灯亮，其余类推；停止时，LED全灭；第2章 系统体系结构2.1 设计方案本设计是基于单片机的智能电风扇遥控开关的设计，该设计以STC89C52单片机为核心，由24键盘作为遥控开关，具有一定的遥控距离、4级调速、遥控停止、定时等功能，同时LCD12864液晶显示遥控开关状态、LED显示接收端即直流电机状态。2.2 系统整体框图设计电风扇遥控开关采用STC89C52单片机为核心的电路来实现，其总体系统结构框图包括红外发射框图和红外接收框图两部分。红外发射框图如图2.1所示，主要包括按键电路、发射电路以及显示电路，该按键电路

15、是24键盘，用于红外遥控器的开关按键，分别对应于四级调速（1档、2档、3档、4档）以及停止、定时功能，发射电路采用经三极管放大的红外发光二极管，向外界发射经调制的红外信号，同时LCD12864显示遥控开关相应状态。红外接收框图如图2.2所示，主要包括接收电路、直流电机、定时电路以及指示灯，红外接收器使用一种集红外线接收和放大于一体的一体化红外线接收头（VS1838B），定时使用DS12C887实时时钟芯片，直流电机模拟电风扇的功能，同时指示灯显示直流电机状态。图2.1 红外发射框图图2.2 红外接收框图第3章 系统硬件设计电风扇红外遥控开关的基本功能设计主要分为九个部分，包括最小系统模块、按键

16、模块、红外遥控发射模块、LCD12864液晶显示模块、红外遥控接收模块、定时模块、指示灯模块、直流电机模块和电源模块，其具体介绍如下所示。3.1 最小系统模块单片机最小系统原理图如图3.1所示，由核心芯片STC89C52、复位电路及晶振电路组成。图3.1 单片机最小系统STC89C52单片机是一种高性能、低功耗的CMOS控制器，与MCS-51指令系统兼容。在单芯片上，拥有灵巧的8位CPU和8K在系统可编程Flash存储器，为很多嵌入式控制应用提供了非常灵活而又价格适宜的方案，而且其性能价格比远高于同类芯片。它具有以下标准功能：8K字节Flash，512字节RAM，32 位I/O 口线，看门狗定

17、时器，内置4KB EEPROM，MAX810复位电路，2个16位定时器/计数器，一个6向量2级中断结构，全双工串行口。另外STC89C52可降至0Hz 静态逻辑操作，支持2种软件可选择节电模式。空闲模式下，CPU 停止工作，允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。掉电保护方式下，RAM内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。最高运作频率35MHz，6T/12T可选8。电容和晶振与单片机引脚XTAL1和XTAL2相连构成外接晶振电路。STC89C52单片机内部有一个用于构成振荡器的高增益反相放大器，引脚XTAL1和XTAL2分别是此放大器的输入和输出端

18、。在XTAL1和XTAL2两端跨接晶体就构成了稳定的自激振荡器，其发出的脉冲直接送入内部的时钟电路，为单片机的工作提供时序。而XTAL1端和XTAL2端将电容C与内部的反相放大器连接起来组成并联谐振电路，对频率有微调作用。STC89C52单片机有一个复位引脚，复位条件是：在时钟电路工作后，当外部电路在RST引脚施加持续2个机器周期以上的高电平时，使系统复位。一般情况下，只要保持正脉冲的宽度为10微秒，就可使单片机安全复位。本系统采用按键手动复位，在上电瞬间，RST引脚电位与VCC相同，随着电容上充电电压的增加，RST引脚电位逐渐下降。在单片机运行期间，按下按键电容瞬间放电，RST引脚电位与VC

19、C相同，系统复位；随着按键的断开，电容又开始充电，RST引脚电位逐渐下降，系统开始正常工作。3.2 按键模块按键在系统中就是一个开关的作用。在本系统中需要的按键不多，但单片机的I/O口数还是可以满足的，所以采用了24独立式按键。独立式按键是直接用I/O口线构成的单个按键电路，其特点是每个按键单独用一根I/O口线，每个按键的工作不会影响其它I/O口线的状态，如图3.2所示。独立式按键电路配置灵活，软件结构简单，但每个按键必须占用一根I/O口线。因此，在按键较多时，I/O口线浪费较大，不宜采用。按键均低电平有效，此外，上拉电阻保证了按键断开时，I/O口线有确定的高电平。机械式按键在按下或释放时，由

20、于机械弹性作用的影响，通常伴随有一定时间的触点机械抖动，然后其触点才稳定下来，抖动时间的长短与开关的机械性有关，一般为510ms。在触点抖动期间检测按键的通与断状态，可能导致判断出错，即按键一次按下或释放被错误地认为是多次操作，这种情况是不允许出现的。为了克服按键触点机械抖动所致的检测误判，必须采取去抖动问题。常见的去抖动方法有两种：硬件方法和软件方法。在键数较少时，可以采用硬件去抖，在键数较多时，采用软件去抖。在硬件上可采用在键输出端加R-S触发器（双稳态触发器）或单稳态触发器构成的去抖动电路。软件上采取的措施是在检测到有按键按下时，执行一个延时程序后，再确认该键电平是否仍保持闭合状态电平，

21、若仍保持闭合状态电平，则确认该键处于闭合状态。同理，在检测到该键释放后，也应采用相同的步骤进行确认，从而可消除抖动的影响。单片机中常用软件法，因此在硬件方面将不做处理。本设计，按键接在单片机的P0口。图3.2 按键原理图3.3 红外遥控发射模块红外遥控发射器由于其电路简单、工作稳定可靠、功能齐全、操作方便、不产生辐射等优点，已成为遥控发射的主流，被广泛应用在家用电器产品上。红外发射部分由24键盘、编码调制、发射电路等几部分组成。当按下指令键时，指令编码电路产生所需的指令编码信号，指令编码信号与38KHZ载波进行调制，由发射电路向外发射经调制的指令编码信号，示意图如图3.3所示。红外遥控的发射电

22、路就是采用红外发光二极管发出经过调制的红外光波，其电路图如图3.4所示。指令编码信号与38KHZ载波经过74HC08与门进行调制。74HC08是一款高速CMOS器件，74HC08引脚兼容低功耗肖特基TTL（LSTTL）系列，实现2输入与门功能。其主要特性如下：（1）兼容JEDEC标准no.8-1A；（2）ESD保护：HBM EIA/JESD22-A114-A超过2000V，MM EIA/JESD22-A115-A超过200V；（3）温度范围：-40+85摄氏度，-40+125摄氏度。在发射过程中，由于发送信号时的最大平均电流需几十mA（对应mW级发射功率），所以需要三极管放大后去驱动红外发射二

23、极管。红外发光二极管是由特殊的半导体材料制成的，在它的两脚加上电压就能发出不同颜色的可见光。红外发射二极管体积小、功耗低、高发射强度、高可靠性，广泛应用于仪器、仪表、电气设备近距离红外数据传输、电视机、空调机等家用电器9,10。图3.3 红外发射示意图图3.4 发射电路3.4 LCD12864液晶显示模块液晶显示器，简称LCD（Liquid Crystal Display），是一种液晶利用光调制的受光型显示器件。LCD可分为段位式LCD、字符式LCD和点阵式LCD。其中，段位式LCD和字符式LCD只能用于字符和数字的简单显示，不能满足图形曲线和汉字显示的要求；而点阵式LCD不仅可以显示字符、数

24、字，还可以显示各种图形、曲线及汉字，并且可以实现屏幕上下左右滚动、动画功能、分区开窗户、反转、闪烁等功能。LCD的特点主要是体积小、形状薄、重量轻、耗能少（110微瓦/平方厘米）、低发热、工作电压低（1.56伏）、无污染，无辐射、无静电感应，特别是视域宽、显示信息量大、无闪烁，并能直接与CMOS集成电路相匹配，而且还是真正的“平板”式显示设备，近几年来被广泛用于单片片剂控制的智能仪器、仪表和低功耗电子产品中11。本设计使用LCD12864汉字图形点阵式液晶显示模块，可显示汉字和图形，内置8192个中文汉字（1616点阵）、128个字符（816点阵）及64256点阵显示RAM（GDRAM），配置

25、 LED背光，多种软件功能（光标显示、画面移位、自定义字符、睡眠模式等）。主要技术参数如下：电源：VDD 3.3V+5V(内置升压电路，无需负压)；显示内容：128列64行；显示颜色：黄绿屏，蓝屏；显示角度：6：00 钟直视；LCD类型：STN；MCU接口：8 位并口或串行；其中D0-D07数据端口与STC89C52端口P2.0-P2.7相连接，VSS与VEE两端接地；P1.5、P1.6、P1.7作为LCD的RS、R/W、E的控制信号；P1.0与PSB相连选择并行指令模式；P1.3与RST相连，如图3.5为LCD12864的引脚图。图3.5 LCD12864引脚图3.5 红外遥控接收模块红外接

26、收器是一种可以接收红外信号并能独立完成从红外线接收到输出TTL电平信号兼容的器件，体积和普通的塑封三极管差不多，适合于各种红外线遥控和红外线数据传输。红外接收部分包括光电放大、解调、解码，其红外接收示意图如图3.6所示。本次设计使用的接收电路是一种集红外线接收和放大于一体的一体化红外线接收器（VS1838B），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。其主要特性如下：小型设计，内置专用IC，宽角度及长距离接收，抗干扰能力强，能抵挡环境干扰光线，因此广泛应用于视听器材、家庭电器和其他红外线遥控产品。此接收器对外只有3个引脚：DOUT、GND、VCC，与单片机接

27、口非常方便，如图3.7所示12-14： 脉冲信号输出接单片机的I/O 口，本设计接单片机外部中断P3.2； GND接地线（0V）； VCC接电源正极（+5V）；图3.6 红外接收示意图图3.7 VS1838B引脚图3.6 定时模块本设计使用DS12C887实时时钟芯片，功能丰富，如图3.8所示，在各种设备、家电、仪器、工业控制中，可以很容易的用它来组成时间获取单元，以实现各种时间的获取。由于DS12C887能够自动产生世纪、年、月、日、时、分、秒等时间信息，其内部又增加了世纪寄存器，从而利用硬件电路解决了“千年”问题；DS12C887中自带有锂电池，外部掉电时，其内部时间信息还能够保持10年；

28、对于一天内的时间记录，有12小时制和24小时制两种模式。在12小时制模式中，用AM和PM区分上午和下午；时间的表示方法也有两种，一种用二进制数表示，一种用BCD码表示；DS12C887中带有128字节RAM，其中有11字节RAM用来存储时间信息，4字节RAM用来存储DS12C887的控制信息，称为控制寄存器，113字节通用RAM给用户使用；此外用户还可对DS12C887进行编程以实现多种方波输出，并可对其内部的三路中断通过软件进行屏蔽15。主要技术参数如下：功能：Clock，Calendar，Alarm；封装/箱体：eDIP；时间格式：HH：MM：SS，Binary；日期格式：DW：DM：M：

29、Y，Binary；RTC存储容量：113B；电源电压（最大值）：5.5V；电源电压（最小值）：4.5V；最大工作温度：+70C；最小工作温度：0C；安装风格：ThroughHole；RTC总线接口：Multiplexed；图3.8 定时电路3.7 指示灯模块指示灯使用发光二极管，简称LED，如图3.9所示，是一种能发光的半导体电子元件。这种电子元件早在1962年出现，早期只能是低光度的红光，之后发展出其他单色光的版本，除了红色、绿色、黄色外，还出现了蓝色和白色，时至今日能发出的光已遍及可见光、红外线及紫外线，光度也有所提高，高亮度的发光二极管更是可以取代传统灯泡。而随着科技的不断进步，发光二极

30、管技术发展很快，其用途也由当初作为指示灯、显示板等，现已被广泛应用于显示器、电视机采光装饰和照明等，成为家用灯饰、交通灯等发光组件，就连汽车的尾灯，也开始使用发光二极管车灯了。LED只能往一个方向导通（通电），叫正向偏置（正向偏压），当电流流过时，电子与空穴在其内复合而发出单色光，这叫电致发光效应，而光线的波长、颜色跟其所采用的半导体材料种类与掺入的元素杂质有关，具有效率高、寿命长、不易破损、开关速度高、高可靠性等传统光源不及的优点。它与普通的二极管一样，由一个PN结组成，P为正极，N为负极。当正向连接时，即P接正极、N接负极时，二极管导通；反之，二极管截止。这就是二极管的单向导电特性。导通时

31、，若有足够的正向电流通过二极管，发光二极管便会亮。由于其体积小，耗电量低，常作为单片机应用系统的输出指示器件，用以指示系统运行状态。图3.9 指示灯电路3.8 直流电机模块目前，直流电机凭借其速度的可控性，稳定的启动、制动，平滑而经济的调速等特点，而在工业生产、城市建筑、农田水利等多方面得到了广泛的应用。直流电机转速的控制主要采用3种方法，即改变电枢总电阻、改变电枢的供电电压、改变励磁磁通。但是，通过调压的方式进行电机调速，会将一部分电压转化成热能，使得能源利用率降低，造成能源浪费。并且传统调速方式还具有调节精度低、调速不稳定、可控性较差、装置繁杂等缺点。而采用脉宽调制的方式对电机进行调速，不

32、仅实现了对电机速度的实时调节，而且还体现了节约能源、经济实用等特点。所以在这里我们使用脉宽调制（PWM）来实现调速。脉冲宽度调制(Pulse Width Modulator)，是指输出固定的周期信号，通过调整一个周期内工作周期的大小来控制输出功率的方法。方波的有效电压跟电压幅值和占空比有关，我们可以通过占空比实现改变有效电压。在PWM驱动直流电机的系统过程中，通过改变直流电机上电枢的电压占空比来改变平均电压大小，从而控制直流电机的平均速度16,17。用单片机控制直流电机时，需要加驱动电路，以便为直流电动机提供足够大的驱动电流。使用不同的直流电动机，其驱动电流也不同。通常有以下几种驱动电路：三极

33、管电流放大驱动电路、电动机专用驱动模块（如L298）和达林顿驱动电路等。如果是驱动单个电动机，并且电动机的电流不大时，可选用三极管组成驱动电路。如果电动机所需的驱动电流较大，可直接选用市场上现成的电动机专用驱动模块，接口简单，操作方便，但价格较贵。而达林顿驱动器实际上是一个集成芯片，单块芯片同时可驱动八个电动机，每个电动机由单片机的一个I/O口控制。当需要调节直流电动机转速时，使单片机相应的I/O口输出不同占空比的PWM波形即可实现。本设计采用三极管电流放大驱动电路，如图3.10所示，D端控制转向，PWM端控制转速。只要控制D和PWM的电平就可以控制直流电机的正转、反转和停转，可以通过脉冲信号

34、的占空比控制电动机转速；占空比越大，电机速度越快。直流电机在电子设计中有着重要的应用，如何简单、稳定、高效地对直流电机的速度进行精确控制有着重要的意义18。图3.10 直流电机驱动电路3.9 电源模块本设计接收端由7.2V电池组进行供电，由于单片机I/O口输出5V供电，接入一个7805稳压电路，如图3.11所示，输出电压和最大输出电流决定于所选三端稳压器系列。电子产品中，常见的三端稳压集成电路有正电压输出78xx和负电压输出 79xx系列。顾名思义，三端IC是指这种稳压用的集成电路，只有三条引脚输出，分别是输入端、接地端和输出端。它的样子像是普通的三极管，TO-220的标准封装，也有9013样

35、子的TO-92封装。用78/79系列三端稳压IC来组成稳压电源所需的外围元件极少，电路内部还有过流、过热及调整管的保护电路，使用起来可靠、方便，而且价格便宜。该系列集成稳压IC型号中的78/79后面的数字代表该三端稳压电路的输出电压，如7805表示输出电压为5V，7909表示输出电压为负9V。在实际应用中，应在三端集成稳压电路上安装足够大的散热器（当然小功率的条件下不用）。当稳压温度过高时，稳压性能将变差，甚至损坏。图中电容Ci用于抵消输入线较长时的电感效应，以防止电路产生自激振荡，其容量较小，一般小于1uF；电容C0用于消除输出电压中的高频噪声，可取小于1uF的电容，也可取几微法甚至几十微法

36、的电容，以便输出较大的脉冲电流19。图 3.11 7805稳压电路 第4章 系统软件设计基于单片机的电风扇遥控开关的设计包括两个子系统：红外遥控器发射指令和红外遥控接收指令，两个子系统具有很强的互连性，但各个子系统的软件设计还是有一定差别的，本设计的软件分为发射部分和接收部分。 使用C语言编写程序，调用的库函数多，易于移植，编程简单。4.1 红外发射及接收的工作原理4.1.1 红外发射工作原理系统上电初始化，当无按键按下时，系统处于等待状态；当有按键按下时，系统检查按键号，得其按键码值。在发射过程中，将按键码值与38KHZ载波进行调制，经三极管9013放大后驱动红外发射管发射经调制的脉冲信号。

37、发射信号采用脉冲个数编码，不同的脉冲个数代表不同的编码。红外编码组成包括一个引导码、两组8位用户码、一组8位数据码以及一组8位数据码的反码，如图4.1所示。红外通讯数据采用脉冲编码，所谓脉冲编码，就是将每一位数据信号用一个脉冲来表示。采用脉宽调制的串行码的波形如图4.2所示。数据“0”是由0.56ms的高电平和0.565ms的低电平组成，高低电平比约为1:1，脉宽为1.125ms；数据“1”是由0.56ms的高电平和1.69ms的低电平组成，高低电平比约为1:3，脉宽为2.25ms。正是由上述“0”和“1”组成的32位二进制码，和38KHZ的载波进行调制，然后再通过红外发光二极管产生红外线向空

38、间发射。这样做有两点好处：第一，减少了有效的发射时间，有利于降低平均功耗，这对于采用干电池供电的发射器十分重要；第二，外部干扰信号多为缓变信号，这样做也有利于抗干扰20,21。图4.1 编码方式组成图4.2 数据参数示意图4.1.2 红外接收工作原理系统上电初始化，对单片机P3.2口进行检测，当其为高电平时，系统处于等待状态。当其为低电平时，将启动中断服务程序，实现接收数据。需要说明的是：数据采用中断方式进行接收，单片机在外部中断0方式下工作，因为外部中断0优先级最高，这样不至于信息的丢失22。红外线接收时把遥控发送的数据（已调制信号）转换成一定格式的控制指令脉冲，即完成红外线的接收、放大、解

39、调，这些工作由一体化红外接收头完成，输出TTL兼容电平。最后通过解码把脉冲信号转换成数据，从而实现传输。当红外线接收器输出脉冲数据时，第一位码的低电平将启动中断程序，实时接收数据。在数据接收时，先对第一位（起始位），即对引导码的码宽进行验证23,24。4.2 红外发射及接收程序流程图4.2.1 红外发射程序流程图主程序首先是初始化键盘和红外发射端口，然后判断按键是否按下，如果有按键按下就让其相应的按键编码通过红外发射管发射出去；子程序是让单片机等待按键按下发送编码信号，如果检测到信号就让其按循序发射引导码、用户码、用户码、数据码以及数据码的反码，如图4.3所示。图4.3 遥控发射程序流程图4.

40、2.2 红外接收程序流程图主程序首先是初始化红外接收端口，然后检测是否接收到红外信号，如果接收到红外信号就进入中断，延时0.14ms，如果计数N小于等于8、脉宽等于1.125ms就接收“0”；如果计数N大于8，脉宽等于2.25ms就接收“1”；如果计数N大于30，脉宽大于4.2ms则计数过长自动离开25，如图4.4所示。图4.4 遥控接收程序流程图 第5章 系统调试5.1 系统调试结果本设计硬件电路包括发射和接收部分，硬件电路图如图5.1所示。发射部分由单片机最小系统、按键电路、LCD12864、发射电路组成；接收部分由单片机最小系统、接收电路、定时电路、指示灯、直流电机以及驱动电路组成。图5

41、.1 硬件电路图当电源打开，液晶显示“启动”。按键按下，LCD显示遥控开关状态，指示灯显示接收端（直流电机）相应状态，即液晶显示“1档或2档或3档或4档或停止”，指示灯分别“第1盏灯亮或第2盏灯亮或第3盏灯亮或第4盏灯亮或全灭”；按下定时按键+1键或-1键，液晶显示“定时 XXX 分钟”，然后按确定键，液晶显示“确定 XXX 分钟”，如图5.2、5.3、5.4、5.5所示，此时直流电机按相应操作转动，最终实现遥控开关对直流电机的控制。打开电源，液晶显示“启动”，如图5.2所示：图5.2 启动显示 按下按键选择所需档数，液晶显示“1档或2档或3档或4档”，指示灯分别“第1盏灯亮或第2盏灯亮或第3

42、盏灯亮或第4盏灯亮”，如图5.3所示：图5.3 档数显示按下停止键，液晶显示停止，指示灯全灭，如图5.4所示：图5.4 停止显示按一下+1键，液晶显示“定时 001 分钟”，然后按下确定键，液晶显示“确定 001 分钟”，如图5.5所示：图5.5 定时显示5.2 调试过程总体分析一个单片机应用系统经过总体设计，包括硬件设计、软件设计、元器件安装后，在系统的程序存储器中放入编制好的应用程序，系统即可运行。但一次性成功几乎是不可能的，多少会出现一些硬件、软件上的错误，这就需要通过调试来发现错误并加以改正。调试步骤如下：1. 调试前不加电源检查对照电路图和实际线路检查连线是否正确，包括接错、少接、多

43、接等；用万用表检查焊接和连接处是否良好：元器件引脚之间有无短路，连接处有无接触不良，二极管、三极管、集成电路和电解电容的极性是否正确；电源供电，包括极性、信号源连线是否正确；电源对地是否存在短路。2. 静态检测与调试断开信号源，把经过准确测量的电源接入电路，用万用表电压检测电源电压，观察有无异常现象：异常气味、手摸元器件发烫、电源短路等，如果发现，应立即切断电源，排除故障。3. 动态监测与调试动态调试时在静态调试的基础上进行的，调试的方法在电路的输入端加上所需的信号源，并循着信号的注射逐级监测各有关点的波形、参数和性能指标是否满足设计要求，如必要，要对电路参数做进一步调整。发现问题，要设法找出

44、原因，排除故障，继续进行。本次设计遇到的问题及处理方法如下：软件调试过程中，一打开电源，按键没按下，直流电机就立即转动，一开始不知道是什么原因造成的。之后发现了在对直流电机调速时D端为低电平、而PWM端为高电平，这样电机会一直转动。后来在一开始时将PWM端占空比改为0，这样没按下按键电机就不转了。硬件调试过程中，LCD12864一开始出现乱码，程序正确，硬件连接也没有问题，而且汉字有时正确，有时出现乱码，但放在别人的单片机的可以正确显示，后来发现原来是单片机芯片的问题，貌似芯片被烧掉了。而这简单的原因，我在之前的调试中一直没有注意，因此浪费了许多时间。硬件的另一个问题就是我对单片机及各模块的引

45、脚把握不是很好，VCC跟GND一开始不小心可能就会接反掉了，导致无法正常显示。第6章 总结与展望本次设计综合了大学四年所学到的专业知识，把理论联系到实际中去。为了提高自己的综合能力，从收集资料、各模块电路设计、绘制原理图、程序的编制到最后的资料整理都是自己亲自完成的。刚开始，我不知道从哪里入手，自己跑图书馆、上网查资料、向同学请教，之后慢慢地进入状态，最后确定了基本设计方案，再对所用芯片进行查找、调试等。在整个设计的过程中遇到的问题主要有以下三点：一、基础知识掌握的不牢固，主要表现在一些常用的电路的形式和功能不清楚，对书本上的内容遗忘现象严重；二、对一些常用的应用软件缺少应用，体现在画电路图、

46、框图和流程图的时候，对这些软件的操作不熟练；三、相关知识掌握的不够全面，缺少系统设计的经验。本设计虽然已经达到了设计目标及要求，但是其过程是曲折的，在设计的过程中碰到了很多问题，有些是自己粗心导致的，有些是客观因素，记得好几次都是芯片坏了，花了不少时间，但正是这样锻炼了我的耐性。当然本设计仍然还有提升的空间，比如本次设计的遥控距离不是很远，后续也还可以加入更多的功能，比如显示室内温度等。本次毕业设计是一次理论与实际相结合的考验，它使我更加真切地体会到，作为一名电子信息专业的学生，光纸上谈兵是远远不够的，实际动手能力和扎实的理论知识同等重要。本次设计，对我来说，既是一次对理论知识的巩固和提高，让

47、我可以完全运用大学所学知识，更加完整的将所学体现其中，同时也是对实际动手操作能力地锻炼和加强。此外，我对电路设计以及软件控制等方面有了更加深刻的认识，并在实际电路连接中，掌握了很多技能，端正了我的学习态度，对自己更加严格要求，不一知半解，力求明明白白。参考文献1 钱波潮，陈惠英基于单片机的多功能红外遥控器的设计J数字技术与应用，2012，第4期，1292 YU-ChiWu，Bo-SenChangDevelopment of a web-based infrared remote control system for energy managementNDepartment of Electri

48、cal Engineering National United University3 Kong S， Heo J， Abidi B，Paik J，Abidi M.Recent advances in visual and infrared face recognitiona reviewJComputer Vision and Image Understanding：2005，第97卷，第1期，103-135 4 白杉红外遥控：小电器带来大方便J广东科技，2005，第7期，24-245 姜晓微，朱志伟，程宪春，张重盛多功能电风扇造型设计与研究J长春大学学报（自然科学版），2008，第18卷，

49、第5期，36-376 谭煜民电风扇的现代设计方法及发展现状J沿海企业与科技，2009，第5期，42-447杨丕达国内电风扇产品的现状分析J日用电器，2009，第12期，92-968 楼然苗，李光飞51系列单片机设计实例M北京：北京航空航天大学出版社，2003，8-169Shohei Mikami, Ryo Wada, and Tomohiro HaseRemote Control with Switches on FingertipsDJapan：Ryukoku University，201210 朱高中基于单片机的红外遥控解码电路的设计J计算机技术与自动化，2011，第30卷，第2期，68-

50、7111 李金群基于51单片机的12864液晶图文显示研究J机电信息，2010，第36期，139-14012 李经达红外遥控器软件解码及应用J单片机与嵌入式系统应用，2002，第7期，414-41613 李玉江红外遥控接收放大器的抗干扰能力及应用研究A姚飞闪第八届全国LED产业研讨与学术会议论文集C厦门：154-15714 朱志伟，刘湘云基于AT89S51的红外遥控解码的实现J信息科技，2009，第34期，109-11215 陈红，李玮基于单片机和12864LCD模块的万年历设计和仿真J中小企业管理与科技，2011，第34期，227-22816 李经达红外遥控器软件解码及应用J单片机与嵌入式系

51、统应用，2002，第7期，414-41617 李维军，韩小刚，李晋基于单片机用软件实现直流电机PWM调速系统J机电一体化，2004，第10卷，第5期，49-5118 李春雨，李卫平基于51单片机的直流电机驱动J科海故事博览：科技探索，2011，第10期，52-5319 童诗白，华成英模拟电子技术基础M第4版北京市：高等教育出版社，2006，552-55320 肖旸，刘昌屏基于AT89C52的学习型红外遥控器的设计J湖北第二师范学院学报，2011，第28卷，第2期，93-9621 蔡明文红外遥控编码的唯一性研究J兰州工业高等专科学校学报，2008，第15卷，第4期，1-322 王建跃，高守乐，张

52、岩军红外遥控器编码方法J中国矿业大学信电学院学刊，239-24123 凌志斌，邓超平，郑益慧，叶芃生红外遥控技术及其解码方案J微处理机，2003，第6期，59-6224 戴培山，冯成德，刘栋基于keil c51的红外遥控器解码设计J自动化与仪器仪表，2003，第6期，11-2325赵亮跟我学51单片机（六）单片机外部中断及红外遥控解码J电子制作，2011，第6期，76-79附 录（一）部分程序代码（1）发射程序sbit pmm=P37;/设置P3.7为输出uchar system=0xd1;/设置系统码为0xd1uchar code shulie=0x01,0x02,0x04,0x08,0x1

53、0,0x20,0x40,0x80;uint shiyan=0;void PPM_cd(uchar dat)uchar s=0,user=0,shuju=0,hc=0; uchar count0=0;TR0=1;/*引导码*/shiyan=55;/计数延时pmm=1;/输出1count=0; count0=0;do if(count=10)count=0;count0+;/计数while(count0=10)count=0;count0+;/计数while(count0shiyan);/输出引导码4.5ms低电平/*系统码*/user=system;for(s=0;s=10)count=0;co

54、unt0+;/计数while(count0=10)count=0;count0+;while(count0shiyan);/输出计数时间的低电平/*系统反码*/user=system;for(s=0;s=10)count=0;count0+;while(count0=10)count=0;count0+;/计数while(count0shiyan); /输出计数时间的低电平/*数据码*/shuju=dat;for(s=0;s=10)count=0;count0+;/计数while(count0=10)count=0;count0+;/计数while(count0shiyan); /输出计数时间

55、的低电平/*数据反码*/shuju=dat;for(s=0;s=10)count=0;count0+;/计数while(count0=10)count=0;count0+;/计数while(count0shiyan); /输出计数时间的低电平TR0=0;/关定时器中断pmm=0;/关数据输出口R_TIME=0;/关方波输出口（2）接收程序void IR_IN() interrupt 0 using 0unsigned char j,k,N=0;EX0 = 0;/开外部中断 0 delay3(15);if (IRIN=1) /确认IR信号出现 EX0 =1;return; while (!IRI

56、N) /等IR变为高电平，跳过9ms的前导低电平信号。delay3(1);while (IRIN) /等 IR 变为低电平，跳过4.5ms的前导高电平信号。delay3(1);for (j=0;j4;j+) /收集四组数据 for (k=0;k=30)/ EX0=1; /开外部中断 0return; /0.14ms计数过长自动离开。 /高电平计数完毕 IRCOMj=IRCOMj 1; /数据最高位补“0”if(N=8)IRCOMj = IRCOMj | 0x80; /数据最高位补“1” N=0;if(IRCOM2!=IRCOM3) /检验 EX0=1;/开外部中断return; sta=IRCOM2;switch(sta) case 0x0C:/ alarm_hour=read_ds_data(4);