窗簾紅外遙控器的設(shè)計與制作

I 摘 要 隨著電子技術(shù)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，生產(chǎn)工藝的飛速發(fā)展，人們生活水平的不斷提高，家用電器逐漸普及，市場對于紅外遙控控制系統(tǒng)的需求也越來越大。高精度、多功能、低功耗，是現(xiàn)代科技發(fā)展的趨勢。在這種趨勢下，窗簾的數(shù)字化、智能化已經(jīng)成為現(xiàn)代生產(chǎn)研究的主導(dǎo)設(shè)計方向。 萬用遙控器存儲有很多家電遙控器的編碼，最大缺點是靈活性差，即使是采用同一遙控芯片的遙控器可以選取不同的識別碼（客戶碼）和命令碼（數(shù)據(jù)碼），從而構(gòu)成幾乎無數(shù)種具體的用法。新的遙控編碼組合隨新的家電機型層出不窮，導(dǎo)致采用專用集成電路（ ASIC）或掩模型單片 機（ MaskROM MPU)制作的萬用遙控芯片總會對一些設(shè)備，而且是越來越多的設(shè)備無法起作用。學(xué) 習(xí)型遙控器是將原家電遙控器對準(zhǔn)學(xué)習(xí)型遙控器的接收器逐一按鍵，從而準(zhǔn)確地記錄該遙控器的波形，應(yīng)用時再將這一波形再現(xiàn)、發(fā)射出去。這樣的優(yōu)點是通用性強，缺點是遙控器內(nèi)存儲器的容量極基有限，一般只能記錄數(shù)十人鍵的波形，更換設(shè)備就更重新學(xué)習(xí)。 家電控制器不象萬用遙控器那樣具體到芯片的每一種應(yīng)用以及每個碼的功能，也不需要象學(xué)習(xí)型遙控器那樣機械地記錄每個按鍵的波形，而是綜合了遙控編碼方式的諸多因素形成特征字，將需要改變的部分?jǐn)?shù) 據(jù)編碼分離出來由 PC 機軟件去處理，極大地節(jié)省了數(shù)據(jù)存儲量而又完全不失通用性。這樣一來就具備了二者的優(yōu)點而克服了相應(yīng)的缺點。 單片機在電子產(chǎn)品中的應(yīng)用已經(jīng)越來越廣泛，在很多的電子產(chǎn)品中也用到了紅外控制。隨著窗簾紅外控制器應(yīng)用范圍的日益廣泛和多樣，各種適用于不同場合的窗簾控制器應(yīng)運而生。 紅外線窗簾遙控控制器是 最新研制的一種高科技產(chǎn)品，它不但取代原有的無線遙控窗簾控制器，而且工作可靠， 4 種不同的工作方式任意選擇，數(shù)字自動測試環(huán)境亮度，整點報時，電機工作鳴響提示，數(shù)碼時鐘等功能，滿足不同用戶的需要。 窗簾紅外遙控器的設(shè)計與制作 II 目 錄 摘 要 . I 第 1 章 緒 論 . 1 1.1 窗簾紅外遙控器設(shè)計目的 . 1 1.2 窗簾紅外遙控器完成的功能 . 1 第 2 章 總體方案設(shè)計 . 2 第 3 章 硬件設(shè)計 . 4 3.1 紅外接收電路 . 4 3.2 單片機控制電路 . 5 3.2.1 單片機簡介 . 5 3.2.2 時鐘電路和復(fù)位電路 . 6 3.3 顯示電路 . 7 3.4 報警與控制電路 . 8 第 4 章 軟件設(shè)計 . 10 4.1 主程序設(shè)計 . 10 4.2 數(shù)據(jù)處理子程序 . 12 4.3 1602C 顯示子程序 . 13 第 5 章 安裝調(diào)試與結(jié)果 . 16 第 6 章 總 結(jié) . 17 致 謝 . 18 參考文獻 . 19 附錄 . 20 一、電路原理圖 . 20 二、 PCB 圖 . 21 三、源程序 . 21 四、實物圖 . 27 1 第 1 章 緒 論 1.1 窗簾紅外遙控器設(shè)計目的 隨 著社會信息化的加快，人們的工作、生活和通訊、信息的關(guān)系日益緊密。信息化社會在改變?nèi)藗兩罘绞脚c工作習(xí)慣的同時，也對傳統(tǒng)的住宅提出了挑 戰(zhàn)，社會、技術(shù)以及經(jīng)濟的進步更使人們的觀念隨之巨變。人們對家居的要求早已不只是物理空間，更為關(guān)注的是一個安全、方便、舒適的居家環(huán)境。 隨著電子技術(shù)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，生產(chǎn)工藝的飛速發(fā)展，人們生活水平的不斷提高，家用電器逐漸普及，市場對于紅外遙控控制系統(tǒng)的需求也越來越大。高精度、多功能、低功耗，是現(xiàn)代科技發(fā)展的趨勢。在這種趨勢下，窗簾的數(shù)字化、智能化已經(jīng)成為現(xiàn)代生產(chǎn)研究的主導(dǎo)設(shè)計方向。 單片機在電子產(chǎn)品中的應(yīng)用已經(jīng)越來越廣泛，在很多的電子產(chǎn)品中也用到了紅外控制。隨著窗簾紅外控制器應(yīng)用范圍的日益廣泛和多樣，各種適用于 不同場合的窗簾控制器應(yīng)運而生。 紅外線窗簾遙控控制器是我廠最新研制的一種高科技產(chǎn)品，它不但取代原有的無線遙控窗簾控制器，而且工作可靠， 4 種不同的工作方式任意選擇，數(shù)字自動測試環(huán)境亮度，整點報時，電機工作鳴響提示，數(shù)碼時鐘等功能，滿足不同用戶的需要。 1.2 窗簾紅外遙控器完成的功能 本文介紹一款使用微電腦管理的、紅外遙控器控制的多功能窗簾控制器。該窗簾控制器采用 89c2051 單片機的最小系統(tǒng)設(shè)計，控制一個 220v 的可逆、變速電動機控制窗簾的拉開和關(guān)閉。窗簾控制器可以使用紅外遙控器進行遠程手動開、手動關(guān)和手 動?？刂?；可以執(zhí)行事先輸入的開啟時間和關(guān)閉時間進行時間控制；還可以根據(jù)室外環(huán)境亮度實現(xiàn)環(huán)境亮度光控。三種工作方式可以方便地進行選擇，當(dāng)選擇時間控制的方案時，數(shù)碼管還能顯示當(dāng)時小時和分鐘時間，不過時間數(shù)據(jù)只能順序顯示，顯示一遍后，略等片刻再顯示下一遍時間。另外、電機拉動窗簾的工作的時間長度，電機工作的時候是否有鳴響提示，以及光控狀態(tài)下環(huán)境亮度的控制參數(shù)的調(diào)整等等都可以通過遙控器進行設(shè)置。 窗簾紅外遙控器的設(shè)計與制作 2 第 2 章 總體方案設(shè)計 這次設(shè)計題目為 單片機在電子產(chǎn)品中的應(yīng)用已經(jīng)越來越廣泛 ， 在很多的電子產(chǎn)品中也用到了紅外控制。隨著 窗簾紅外控制器應(yīng)用范圍的日益廣泛和多樣，各種適用于不同場合的窗簾控制器應(yīng)運而生。 實現(xiàn)這種控制目的的方案有 3 個。 方案（一） 自動 控制系統(tǒng)。（采用 A/D 轉(zhuǎn)換器） 方案（二） 模擬集成控制器自動 控制系統(tǒng)。（采用 V/F 轉(zhuǎn)換電路） 這二 個方案都是采用單片機控制，液晶顯示模塊 LCD 顯示。 方案（一）的系統(tǒng)框圖如圖 2.1： 圖 2.1 方案一的原理框圖 AT89C2051是 一款采用 ATMEL 高密度非易失存儲器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的 MCS-51指令集和輸出管腳相兼容的單片機，其主要性能特點有： （ 1）高性能、低功耗的 8Byte 微控制器， RISC 精簡指令集機構(gòu)，指令功能強大，且多數(shù)為單周期指令，具有低功耗的閑置和掉電控制模式、 5 個中斷源、兩個 16 位定時器 /計數(shù)器等功能。 （ 2）片內(nèi)集成 4KB 可編程閃爍存儲器，可進行 1000 次以上寫 /擦循環(huán)操作，數(shù)據(jù)保留時間可達 10 年 ， 支持三級程序存儲器鎖定。 （ 3）豐富強大的外部接口性能： 32 可編程 I/O 線，可編程串行通道，片內(nèi)振 3 蕩器和時鐘電路。 采用 LG28 顯示模塊 41BH 數(shù)碼管，動態(tài)掃描， 8550 三極管位選驅(qū)動 ， AT89C51微處理器 P0 口直接段選實現(xiàn)小時、分鐘顯示，具有顯示亮度強、穩(wěn)定性能好、顯示誤差 少等優(yōu)點。 方案（二）的框圖如圖 2.2： 圖 2.2 方案 二 的原理框圖 該窗簾控制器采用 89c2051 單片機的最小系統(tǒng)設(shè)計，控制一個 220v 的可逆、變速電動機控制窗簾的拉開和關(guān)閉。窗簾控制器可以使用紅外遙控器進行遠程手動開、手動關(guān)和手動停控制；還可以根據(jù)室外環(huán)境亮度實現(xiàn)環(huán)境亮度光控。以及光控狀態(tài)下環(huán)境亮度的控制參數(shù)的調(diào)整等等都可以通過遙控器進行設(shè)置。 該紅外遙控窗簾可謂是一款多功能的窗簾控制器窗簾控制器原理圖 。 窗簾紅外遙控器的設(shè)計與制作 4 第 3 章 硬件設(shè)計 3.1 紅外接收電路 筆者設(shè)計的這款紅外遙控器，不僅能設(shè)置控制對象 的給定值或控制參數(shù)，并通過紅外線發(fā)送給對象，而且能接收并顯示對象通過紅外線反饋回的實際值，這是它不同于普通紅外遙控器的地方。因此，實際應(yīng)用中，紅外遙控器和控制對象上都裝有紅外發(fā)送電路和紅外接收電路。紅外遙控器的硬件部分主要包括五個模塊：電源模塊、鍵盤模塊、液晶模塊、紅外發(fā)送模塊和紅外接收模塊?？傮w硬件框圖如圖 1 所示。由于 MSP430、紅外發(fā)送模塊和紅外接收模塊都可采用 3V 電源，所以電源模塊采用兩節(jié) 1.5V 電池供電即可。鍵盤模塊采用 44 行列掃描式鍵盤。液晶模塊由 MSP430F413 直接驅(qū)動。因為發(fā)光二極管的 發(fā)光距離與其發(fā)射功率成正比，為了提高發(fā)光二極管的發(fā)光距離，必須提高它的發(fā)射功率，也就是使紅外發(fā)光二極管工作于脈沖狀態(tài)?？梢杂脙煞N方法來實現(xiàn)：一是用硬件方法，即設(shè)計脈沖電路來產(chǎn)生占空比盡量小的脈沖載波信號；另一種就是用軟件來控制MSP430F413 的輸出端 P2.1，讓其輸出即為 占空比較小的脈沖信號 。 這里利用軟件來實現(xiàn)這個功能。即在需要輸出高電平的時候，讓程序定時把 P2.1 口輸出狀態(tài)反向，其中定時時間是由指令數(shù)和指令周期來決定的，每條指令的指令執(zhí)行周期是固定的，所以如果想讓反向頻率高一些，則讓指令執(zhí)行的少一些， 反之就讓指令多一些。可見輸出信號占空比可以由定時時間的長短來決定，這樣就可以在高電平時輸出占空比盡量小的脈沖信號。因為接收頭對 38KHz 的光信號轉(zhuǎn)換能力比較強，所以把高電平的頻率設(shè)置為 38KHz。在需要輸出低電平的時候，控制 P2.1 口一直為低就可以了。紅外發(fā)光二極管發(fā)射波形如圖 3 所示。先發(fā)一段前導(dǎo)碼，以檢驗這組碼是否為想要的碼。前導(dǎo)碼由一個 9ms 的高電平和一個 4ms 的低電平組成。然后再發(fā) 32 位數(shù)據(jù)代碼，其中高電平為 0.5ms，低電平為 0.5ms 的一個周期為代碼 “0”；高電平為 0.5ms，低電平為 1.5ms 的 一個周期為代碼 “1”。為了提高發(fā)射功率，實際工作時，發(fā)光二極管的高電平用 38kHz 的載波信號載波，低電平則一直為低。紅外發(fā)送程序流程圖如圖 4 所示。即先發(fā)出前導(dǎo)碼，然后再按發(fā)出的是 0或 1來發(fā)出不同的數(shù)據(jù)碼，每發(fā)送完一位，就讓碼長計數(shù)器 num 加 1，直到num 加到 32 時，發(fā)送停止 。 5 3.2 單片機控制電路 3.2.1 單片機簡介 以大規(guī)模集成電路為主組成的微型計算機，簡稱為單片機，又稱為嵌入式微控制器 (Embedded microcontroller)。它的誕生是計算機發(fā)展史上一個新的里程碑。 1） 單 片機的發(fā)展 單片機從誕生至今已經(jīng)經(jīng)歷了 4 個發(fā)展階段，分別是： 第一階段（ 1974 1976 年）：單片機初級階段。因工藝限制，此階段的單片機采用雙片的形式而且功能比較簡單。例如仙童公司生產(chǎn)的 F8 單片機，只包括了 8 位 CPU,64 個字節(jié)的 RAM，和兩個并行口，需要加一塊具有 1KB ROM、定時器/計數(shù)器和兩個并行口的 3851 芯片才能組成一臺完整的計算機。 第二階段（ 1976 1978 年）：低性能單片機階段。此階段的單片機已成為一臺完整的計算機，但內(nèi)部資源不夠豐富，以 Intel公司生產(chǎn)的 MCS-48 系列為代表，片 內(nèi)集成了 8 位 CPU、 8 位定時器 /計數(shù)器、 RAM 和 ROM 等，但無串行口，中斷系統(tǒng)也比較簡單，片內(nèi) RAM 和 ROM 容量較小且尋址范圍不大于 4KB。 第三階段（ 1978）：高性能單片機階段。此階段的單片機內(nèi)部資源豐富，以Intel公司生產(chǎn)的 MCS-51 系列為代表，片內(nèi)集成了 8 位 CPU、 16 位定時器 /計數(shù)器、串行 I/O 口、多級中斷系統(tǒng)、 RAM 和 ROM 等，片內(nèi) RAM 和 ROM 容量加大，尋址范圍可達 64KB。有的型號內(nèi)部還帶有 A/D 轉(zhuǎn)換器。 第四階段（ 1982）： 8 位單片機得鞏固發(fā)展及 16 位、 32 位單片機推出階段。16 位單片機以 Intel公司生產(chǎn)得 MCS-96 系列為代表，在片內(nèi)帶有多通道 A/D 轉(zhuǎn)換器和高速輸入 /輸出（ HSI/HSO）部件，中斷處理和實時處理能力很強。 目前單片機的品種眾多，其中性能優(yōu)良的 8 位單片機在今后若干年內(nèi)仍然將是工業(yè)檢測、控制應(yīng)用領(lǐng)域中的主角。 2） 單片機的特點： （ 1） 小巧靈活、成本低、易于產(chǎn)品化。能利用它方便地組裝成各種智能式測控設(shè)備及各種智能儀器儀表，很容易滿足儀器設(shè)備既智能又微型化的要求。 （ 2） 可靠性高、適用的溫度范圍寬。單片機芯片一般是按工業(yè)測控要求設(shè)計的，能適應(yīng)各種惡劣的環(huán)境。這一點是 其他機種無法比擬的。 （ 3） 易擴展、控制能力強。通過單片機本身或擴展可以方便地構(gòu)成各種規(guī)模地應(yīng)用系統(tǒng)及多機和分布式計算機控制系統(tǒng)。 （ 4） 指令系統(tǒng)相對簡單，較易掌握，且指令中又較豐富地邏輯控制功能指令，能較方便地直接操作外部輸入輸出設(shè)備。 由于單片機具有功能強、體積小、可靠性好和價格便宜等獨特優(yōu)點，已成為傳統(tǒng)工業(yè)技術(shù)改造和新產(chǎn)品更新?lián)Q代的理想機種，具有廣泛的發(fā)展前景。單片機窗簾紅外遙控器的設(shè)計與制作 6 技術(shù)的應(yīng)用，使得許多領(lǐng)域的技術(shù)水平和自動化程度大大提高，可以說，當(dāng)今世界正面臨著一場以單片機（微電腦）技術(shù)為標(biāo)志的新技術(shù)革命。 3.2.2 時鐘電路和復(fù)位電路 1） 時鐘產(chǎn)生電路 片內(nèi)電路與片外器件就構(gòu)成一個時鐘產(chǎn)生電路， CPU 的所有操作均在時鐘脈沖同步下進行。片內(nèi)振蕩器的振蕩頻率非常接近晶振頻率，一般多在 1.2MHz24MHz 之間選取。 C1、 C2 是反饋電容，其值在 20pF 100pF 之間選取，典型值為 30pF。本電路選用的電容為 30pF，晶振頻率為 12MHz。 振蕩周期 s121 ； 機器周期 sSm 1 指令周期 s41 。 XTAL1 和 XTAL2：片內(nèi)振蕩電路輸入線，這兩個端子用來外接石英晶體和微調(diào)電容。在石英晶體的兩個管腳加交變電場時，它將會產(chǎn)生一定頻率的機械變形，而這種機械振動又會產(chǎn)生交變電場，上述物理現(xiàn)象稱為壓電效應(yīng)。一般情況下，無論是機械振動的振幅，還是交變電場的振幅都非常小。但是，當(dāng)交變電場的頻率為某一特定值時，振幅驟然增大，產(chǎn)生共振，稱之為壓電振蕩。這一特定頻率就是石英晶體的固有頻率，也稱諧振頻率。即用來連接 8051 片內(nèi) OSC 的定時反饋回路，如圖 3.5 所示。石英晶振起振后要能在 XTAL2 線上輸出一個 3V 左右的正 弦波，以便使 MCS-51 片內(nèi)的 OSC 電路按石英晶振相同頻率自激振蕩。通常， OSC 的輸出時鐘頻率 fOSC 為 0.5MHz-16MHz，典型值為 12MHz 或者11.0592MHz。電容 C1 和 C2 可以幫助起振，典型值為 30pF，調(diào)節(jié)它們可以達到微調(diào) fOSC 的目的。 2） 單片機復(fù)位電路 圖 3.6 為單片機復(fù)位電路。單片機在開機時都需要復(fù)位，以便中央處理 CPU以及其他功能部件都處于一個 確定的初始狀態(tài)，并從這個狀態(tài)開始工作。單片機的復(fù)位后是靠外部電路實現(xiàn)的，在時鐘電路工作后，只要在單片機的 RST 引腳上出現(xiàn) 24 個時鐘振蕩脈 沖（ 2 個機器周期）以上的高電平，單片機便可實現(xiàn)初始化狀態(tài)復(fù)位。 MCS-51 單片機的 RST 引腳是復(fù)位信號的輸入端。例如：若 MCS-51單片機時鐘頻率為 12MHz，則復(fù)位脈沖寬度至少應(yīng)該為 2 s。 7 圖 3.1 時鐘 電路 圖 3.2 復(fù)位電路 3.3 顯示電路 液晶顯示器以其微功耗、體積小、顯示內(nèi)容豐富、超薄輕巧的諸多優(yōu)點，在袖珍式儀表和低功耗應(yīng)用系統(tǒng)中得到越來越廣泛的應(yīng)用。 此次使用的是 字符型液晶 模 塊 1602C，該模塊是一 種用 5x7 點陣 圖形來顯示字符的液晶顯示器， 能夠顯示2 行 16 個字符。 1602 采用標(biāo)準(zhǔn)的 16 腳接口，其中 ： 第 1 腳： VSS 為地電源 。 第 2 腳： VDD 接 5V 正電源 。 第 3 腳： V0 為液晶顯示器對比度調(diào)整端，接正電源時對比度最弱，接地電源時對比度最高，對比度過高時會產(chǎn)生 “鬼影 ”，使用時可以通過一個 10K 的電位器調(diào)整對比度 。 圖 3.3 液晶顯示接口電路 窗簾紅外遙控器的設(shè)計與制作 8 第 4 腳： RS 為寄存器選擇，高電平時選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平時選擇指令寄存器。 第 5 腳： RW 為讀寫信號線，高電平時進行讀操作，低電平時進行寫操作。當(dāng) RS 和 RW 共同為低電平時可以寫入指令或者顯示地址，當(dāng) RS 為低電平 RW 為高電平時可以讀忙信號，當(dāng) RS 為高電平 RW 為低電平時可以寫入數(shù)據(jù)。 第 6 腳： E 端為使能端，當(dāng) E 端由高電平跳變成低電平時，液晶模塊執(zhí)行命令。 第 7 14 腳： D0 D7 為 8 位雙向數(shù)據(jù)線。 第 15 16 腳：空腳 ，也可以 15 腳接 5V 正電源 16 腳接地，控制 LCD 背景光。 3.4 報警與控制電路 該部分是單片機和外部報警與控制的接口部分，主要起報警、執(zhí)行和電氣隔離作用，其電路圖如圖 3.4 所示。 繼電器采用 SRD-D6VDC-SL-C 型， 240AC 通斷 TA 的 電流。其直流線圈電阻95 歐，三極管 Q1 采用 KTC9012， 輸出 電流 IC 為 150mA，放大系數(shù)為 60 至 1000范圍內(nèi)，若取為 200 則 Ic 在 5V 下為 50mA 左右，則基極電流為 0.25mA。只有P0 口在高點位輸出時才能達到這樣大的電流值。因此把這兩個口分別用 P0 和 P01代替。由于 P0 口屬于三態(tài)輸出輸入口，因此，必須接上拉電阻，其阻值大小可計算為： ( 5 0 . 7 ) 170 . 2 5 V KmA 我們?nèi)?10 千歐的電阻讓 Q1 在高電平時飽和導(dǎo)通，此時，基極電流為 0.44mA。 二極管 D1 主要起保護作用，在 Q1 關(guān)斷時續(xù)流，以免電感線圈斷路時產(chǎn)生過壓損壞三極管。 圖 3.4 繼電器、報警與執(zhí)行電路 由于 DS18B20 自帶了存儲器，能夠?qū)⒃O(shè)定的溫度報警值自動存入 DS18B20 9 的 EEROM 中，永久保存，因此每次開機時系統(tǒng)都會自動從 DS18B20 的 EEROM 讀出溫度報警值 .兩個繼電器中， K1 接的是降溫裝置， K2 接的是加熱裝置，當(dāng)實際溫度大于 TH 的設(shè)定值時，蜂鳴器響，表示超溫，此時繼電器 K1 吸合，接通降溫裝 置進行降溫；當(dāng)實際溫度處于 TL 與 TH 的設(shè)定值之間時，繼電器常閉。 總的原理圖和 PCB 圖見附錄 1、附錄 2 所示。 窗簾紅外遙控器的設(shè)計與制作 張淑海 10 第 4 章 軟件設(shè)計 4.1 主程序 設(shè)計 主程序完成系統(tǒng)初始化及各個程序之間的聯(lián)系任務(wù) ，如下圖所示 。 11 4.1 主程序流程圖 主程序流程說明： 電路分為 8 個部分，分別是電源部分、顯示部分、鳴響提示部分、紅外線接收部分、數(shù)據(jù)儲存部分、光控電路測光部分、電機控制執(zhí)行部分、單片機主控器件部分。 電源部分通過外接插座輸入交流 12v 或者直流 13-14v 電 壓，交流電經(jīng)過整流濾波后，輸出電壓為 12v 的 vdd，為控制繼電器提供工作電壓。同時經(jīng)過 3 端集成穩(wěn)壓器 ic2 穩(wěn)壓后輸出 5v 電壓 vbb,為訊響電路、紅外接收電路、顯示電路提供電源， 5v 電源經(jīng)過二極管 d4、限流電阻 r18 后，為單片機提供 vcc 電壓， e1 是直流供電電源，電壓為 3v 3.6v,在本電路中為了節(jié)省成本，使用兩節(jié) 5 號普通電池，c6 和 c7 是單片機電源濾波電容。平時交流電正常的情況下， 5v電源為單片機供電的同時，也為電池浮充電，大大延長了電池的使用壽命，當(dāng)交流電停電的時候，電池僅為單片機供電，單片機在掉電狀態(tài) 下維持時鐘的正常走時， vbb 供電被 d4隔斷。在控制器設(shè)置成手動控制時，單片機除執(zhí)行任務(wù)外，均處于睡眠狀態(tài)，遙控器信號的到來，單片機從睡眠中喚醒，恢復(fù)正常工作，所以手動狀態(tài)下當(dāng)交流停電時，電池的耗電電流更小。 顯示電路使用一個 0.56 英寸的共陽高亮度數(shù)碼管，限流電阻取用 11.5k. 鳴響電路由單片機的 p1.0 兼用，除驅(qū)動數(shù)碼管的數(shù)點之外，兼用音頻信號輸出，音頻信號通過 r20、 c10 輸入到三極管 v6 的基極上，三極管驅(qū)動發(fā)聲器發(fā)聲。二極管 d3 用來提供 c10 的放電回路，保證交流信號的正常耦合。發(fā)聲器發(fā)出的聲音有單 片機軟件來實現(xiàn)和控制，不同的情況下發(fā)出不同音調(diào)、不同時間長度的鳴響來，也可以編制樂音聲音發(fā)聲。 紅外線接收電路使用一個集成紅外接收器，型號是 hs3008，靜態(tài)時輸出端輸出高電平，當(dāng)接收到紅外信號后，按紅外信號的數(shù)據(jù)波形輸出負脈沖數(shù)據(jù)信號。紅外信號輸出到單片機的 p3.2 ，該口對應(yīng)的第二功能是外部中斷 0 (int0)，利用該口的第二功能，一旦紅外線信號到來， p3.2 被拉低，單片機中止當(dāng)前的工作轉(zhuǎn)移到接收、處理紅外信號。開啟中斷功能的目的，既減輕了單片機的工作負擔(dān)，又保證接收到的紅外信號的完整性，同時在手動工 作狀態(tài)下，單片機進入睡眠后，利用外部中斷功能完成對單片機的喚醒。 光控電路有 gm1、 c5、 v3 組成，利用了單片機的 p3.4 和 p3.5 完成對環(huán)境亮度的測試工作。 gm1 可以使用光敏電阻或者光敏二極管，本電路中使用光敏二極管。 c3 和 gm1 組成 rc 充放電回路， p3.4 處于高電平的時候， p3.4 的高電壓用過gm1 的正向電阻向 c3 充電，當(dāng) p3.4 被單片機拉低后， c3 通過光敏元件放電，光敏二極管工作在反向電壓狀態(tài)下，此時環(huán)境亮度決定了光敏二極管的光阻值，光阻值大， c3 放電速度慢，反之放電速度快。適當(dāng)控制 p3.4 的拉低脈沖 寬度，使得 c3窗簾紅外遙控器的設(shè)計與制作 12 放電工作在線性比較好的一個工作段上。 p3.5 用來檢測 c3 在 p3.4 拉低期間放電的電壓狀態(tài)，當(dāng) c3 電壓下降到 1/2vcc 以下后， p3.5 測得數(shù)據(jù) “0”，反之測得數(shù)據(jù) “1”，為了減小 p3.5 對 c3 充放電的影響， c3 充放電電壓通過三極管 v3 組成的射極輸出器連接到 p3.5 上，射極輸出器的高輸入阻抗減小了 p3.5 對 rc 充放電電路的影響。 電機執(zhí)行部分完全受單片機的控制，通過單片機的 p3.0 和 p3.1 完成。單片機復(fù)位狀態(tài)下 p3.0 和 p3.1 輸出高電平，三極管 v1、 v2， v4、 v5 截止，兩個繼電器j1、 j2 釋放狀態(tài)，方向可逆的電動機因無電源供電而停止。當(dāng) p3.0 或者 p3.1 其中有一個被拉低后，兩個繼電器便會有一個導(dǎo)通，例如 p3.0 拉低后 v1 導(dǎo)通、 v4 導(dǎo)通， j1 吸合，電機得電轉(zhuǎn)動，當(dāng)只有 p3.1 拉低后，電機則反方向轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)了窗簾的拉開和關(guān)閉。 兩個繼電器的工作狀態(tài)受單片機控制，在同一個時間內(nèi)兩個繼電器僅能有一個吸合。即便是在電機工作期間，操作了反向轉(zhuǎn)動按鍵，單片機也是先釋放當(dāng)前工作的繼電器，并延時一段時間后再吸合另外一個繼電器，防止了電機正反工作線圈同時通電的冒險。 單片機是本電路中的核心器件，擔(dān)負整個電路的 管理。電路中使用 p1 口的 8個 i/o 口分別驅(qū)動數(shù)碼管的 7 個筆劃和數(shù)點。這樣做的目的是 at89c2051 用于本電路中，其 i/o 口比較富裕，這樣的驅(qū)動顯示節(jié)省一個顯示驅(qū)動電路，同時顯示的數(shù)字和字符完全通過軟件編寫的，可以編寫更多的字符。所以數(shù)碼管除顯示 0 9 數(shù)字外，還可以顯示軟件編輯的任意字符，數(shù)點用來指示工作狀態(tài)和不同的設(shè)置狀態(tài)。單片機的復(fù)位腳使用 c1、 r14 組成上電復(fù)位電路， k1 是手動復(fù)位按鍵，實踐中得知本復(fù)位按鍵用到的時候很少。 數(shù)點控制腳兼用鳴響信號輸出端，輸出的音頻信號通過 r20、 c10 輸入到 v6的基極 ，放大后推動發(fā)聲器 y1 發(fā)聲。 d3 是 c10 的泄放電阻，保證交變信號的正常耦合。 單片機的 p3.3 和 p3.7 口作為 iic 儲存器的總線，本電路使用 at24c02 完成對設(shè)置狀態(tài)和設(shè)置數(shù)據(jù)的儲存。 4.2 數(shù)據(jù)處理子程序 數(shù)據(jù)處理部分使用的器件是 MCS-51 系列單片機 AT89C51，它自帶 8K 的FLASH 程序存儲器，它的核心處理單元為 8 位。數(shù)據(jù)處理主要是對數(shù)字溫度傳感器采集溫度數(shù)據(jù)，并進行邏輯判斷，根據(jù)數(shù)據(jù)的具體情況輸出到 LCD 顯示和使繼電器動作。這部分包括三個方面的工作，主要由三個子程序來完成，分別為GETWD、 DATA-PRO 和 ZTBJ。從這個子程序讀出的數(shù)據(jù)由兩個字節(jié)組成，高字節(jié)為 35H，低字節(jié)為 34H，數(shù)據(jù)格式如表 4.3 所示。 處理過程如框圖 4.2 所示。 13 首先，把高位字節(jié)不帶進位位 Cy 左移四位，再與 F0H 相與，最后把低四位置零，高四位保持不變，將所得結(jié)果存儲起來。低位字節(jié)的處理是：先將該字節(jié)高低四位相互交換，存儲該字節(jié)在 R3 中，然后將這個數(shù)據(jù)與 0FH 相與去除高四位，最后將這個低位字節(jié)與處理后的高位字節(jié)相或，將高低位字節(jié)最后處理為一個字節(jié)，除去最高位符號位，后七位就是要顯示的數(shù)據(jù)，存儲在 36H 中。最后把R3 中數(shù) 據(jù)取出，帶進位位左移一位，判斷其進位標(biāo)志位 C 是否為“ 1”，若為“ 1”則把數(shù)字 5 存儲在 37H 中，供 LC D 顯示測量值小數(shù)部分。否則把 37H 中置零。到此，整個數(shù)據(jù)處理過程到此結(jié)束。 圖 4.2 數(shù)據(jù)處理子程序 4.3 1602C 顯示子程序 液晶顯示器采用目前使用的比較廣泛的字符型液晶顯示器 1602C。 1602 液晶模塊內(nèi)部的字符發(fā)生存儲器（ CGROM)已經(jīng)存儲了 160 個不同的點陣字符圖形，這些字符有：阿拉伯?dāng)?shù)字、英文字母的大小寫、常用的符號、和日文假名等，每一個字符都有一個固定的代碼，比 如大寫的英文字母 “A”的代碼是 01000001B（ 41H），顯示時模塊把地址 41H 中的點陣字符圖形顯示出來，我們就能看到字母“A”。 1602 液晶模塊內(nèi)部的控制器共有 11 條控制指令，如表 4.1 所示 ， 它的讀寫操作、屏幕和光標(biāo)的操作都是通過指令編程來實現(xiàn)的。（說明： 1 為高電平、 0 為低電平） 指令 1：清顯示，指令碼 01H,光標(biāo)復(fù)位到地址 00H 位置 。 指令 2：光標(biāo)復(fù)位，光標(biāo)返回到地址 00H。 處理測量數(shù)據(jù)高位 數(shù)據(jù)保存 字節(jié)合并 處理測量數(shù)據(jù)低位 返回 開始 窗簾紅外遙控器的設(shè)計與制作 14 指令 3：光標(biāo)和顯示模式設(shè)置 I/D：光標(biāo)移動方向，高電平右移，低電平左移 。 指令 4：顯示開關(guān)控制。 D：控制整體顯示的開與關(guān)， 高電平表示開顯示，低電平表示關(guān)顯示 C：控制光標(biāo)的開與關(guān)，高電平表示有光標(biāo)，低電平表示 無 光標(biāo) B：控制光標(biāo)是否閃爍，高電平閃爍，低電平不閃爍 。 指令 5：光標(biāo)或顯示移位 S/C：高電平時移動顯示的文字 低電平時移動光標(biāo) 。 指令 6：功能設(shè)置命令 DL：高電平時為 4 位總線，低電平時為 8 位總線 N：低電平時為單行顯示，高電平時雙行顯示 F: 低電平時顯示 5x7 的點陣字符，高電平時顯示 5x10 的點陣字符 。 表 4.1 控制指令 指令 7：字符發(fā)生器 RAM 地址設(shè)置 。 指令 8： DDRAM 地址設(shè)置 。 指令 9：讀忙信號和光標(biāo)地址 BF：為忙標(biāo)志位，高電平表示忙，此時模塊不能接收命令或者數(shù)據(jù)，如果為低電平表示不忙 。 指令 10：寫數(shù)據(jù) 。 指令 11：讀數(shù)據(jù) 液晶顯示模塊是一個慢顯示器件，所以在執(zhí)行每條指令之前一定要確認(rèn)模塊的忙標(biāo)志為低電平，表示不忙，否則此指令失效。要顯示字符時要先輸入顯示字符地址，也就是告訴模塊在哪里顯示字符 。 表 4.2 是 DM-1602 的內(nèi)部顯示地址 。 表 4.2 DM-1602內(nèi)部顯示地址 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 00 01 02 03 04 05 06 07 08 09 0A 0B 0C 0D 0E 0F 第一行 指令 RS R/W D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 清顯示 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 光標(biāo)返回 0 0 0 0 0 0 0 0 1 * 置輸入模式 0 0 0 0 0 0 0 1 I/D S 顯示開 /關(guān)控制 0 0 0 0 0 0 1 D C B 光標(biāo)或字符移位 0 0 0 0 0 1 S/C R/L * * 置功能 0 0 0 0 1 DL N F * * 置字符發(fā)生存儲器地址 0 0 0 1 字符發(fā)生存儲器地址（ ACG） 置數(shù)據(jù)存儲器地址 0 0 1 顯示 數(shù)據(jù)存儲器地址（ ADD） 讀忙標(biāo)志或地址 0 1 BF 計數(shù)器地址（ AC） 寫數(shù)到 CGRAM 或DDRAM 1 0 要寫的數(shù)據(jù) 從 CGRAM 或 DDRAM 讀數(shù) 1 1 讀出的數(shù)據(jù) 表 4.4 1602 控制指令 15 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 4A 4B 4C 4D 4E 4F 第二行 初始化子程序的框圖如圖 4.3 所示。在初始化子程序中，操作非常簡單，主要是對 LCD 發(fā)出初始化控制命令，然后開顯示器，寫入數(shù)據(jù)，初始化過程就算完成。 圖 4.3 LCD 初始化子程序 初始化子程序說明：首先開始，然后清屏并光標(biāo)復(fù)位，單片機發(fā)寫命令，再液晶顯示應(yīng)答。如果回答否，再回到清屏并光 標(biāo)復(fù)位， 開始以為是繼電器壞了，經(jīng)檢查，原來是沒有給控制加熱和降溫裝置的繼電器供電，后來接上電源后問題就得到了解決。 單片機發(fā)寫命令，再液晶顯示應(yīng)答，如果回答是，再準(zhǔn)備寫入數(shù)據(jù)，最后執(zhí)行顯示命令 。 執(zhí)行顯示命令 清屏并光標(biāo)復(fù)位 液晶顯示應(yīng)答否 單片機發(fā)寫命令 開始 準(zhǔn)備寫入數(shù)據(jù) 否 是 窗簾紅外遙控器的設(shè)計與制作 16 第 5 章 安裝調(diào)試與結(jié)果 紅外遙控按鍵的功能分為三部分，直接操作部分 窗簾電機的正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)和停止操作。設(shè)置部分 輸入定時打開窗簾的時間；定時關(guān)閉窗簾的時間；輸入當(dāng)時的時間；開關(guān)整點報時功能；開關(guān)電機工作的時候聲音提示功能；設(shè)置電機運行的時間長度；選擇定時、光控、手動控制的方式；查詢現(xiàn)在預(yù)設(shè)工作狀態(tài)和預(yù)設(shè)定時時 間以及光控級別等。第三部分是系統(tǒng)復(fù)位，不論在任何的工作狀態(tài)下，總復(fù)位操作能將窗簾控制器恢復(fù)到開始狀態(tài)下。 工作方式的選擇是選擇時控、光控和僅僅手動控制方式之一，在時控和光控狀態(tài)下，手動控制仍然有效，在手動狀態(tài)下僅能手動遙控操作。手動狀態(tài)下的單片機非工作期間進入睡眠狀態(tài)。 電機工作時間長度設(shè)置，是根據(jù)用戶窗簾的長度不同，設(shè)置對應(yīng)的電機一次運行時間，保證在時控和光控狀態(tài)下窗簾拉開或者關(guān)閉到位。 測試環(huán)境亮度是根據(jù)不同用戶窗簾安裝位置處的環(huán)境亮度不同，以及用戶光控拉開和光控關(guān)閉窗簾的環(huán)境亮度的要求不同，讓用戶自 行選擇環(huán)境亮度。 聲音開關(guān)是開啟或者關(guān)閉電機在運行的時候，鳴響器是否配合運行發(fā)出一種“嘀 嘀 嘀 嘀 ”的斷續(xù)提示音，以便用戶聽覺感知窗簾的工作。 當(dāng)工作在時控和光控狀態(tài)下，并進行當(dāng)時時間校正以后，內(nèi)部的時鐘開始走時，而且時間數(shù)據(jù)在一個數(shù)碼管上，按時分方法順序顯示當(dāng)時時間的小時和分鐘，顯示一遍之后，停止 1 秒鐘，以便區(qū)分一個完整的時間顯示完畢。在此時如果開啟整點報時功能，一旦時鐘到達整點，鳴響器發(fā)出聲音報時，長聲音表示 10 個點，短促聲音表示一個點 。 17 第 6 章 總 結(jié) 本次設(shè)計 讓我學(xué)到了許多知 識，培養(yǎng)了我的調(diào)查研究、查閱文獻、收集資料和理論分析的能力；分析問題和解決問題的能力。提高自身實踐技能，達到理論知識和實際應(yīng)用的 統(tǒng)一，讓我受益匪淺。通過這次畢業(yè)設(shè)計 ，讓我深深地感覺到我們在學(xué)校所學(xué)知識的重要性。設(shè)計知識在實際工程設(shè)計環(huán)節(jié)中必不可少，這也讓我感覺到自己所學(xué)知識的優(yōu)勢及不足，覺得平時的知識積累的還不夠，仍然有好多東西等著我去學(xué)習(xí)！今后要不斷地提高自身的綜合素質(zhì)；同時認(rèn)識到實踐也是一個不可缺少環(huán)節(jié)，只有不斷地通過理論與實踐 相結(jié)合，不斷發(fā)現(xiàn)問題解決問題，才能創(chuàng)作出更好的畢業(yè)設(shè)計作品。本次設(shè)計 使我對課 題在理論上有了一個深層次的研究，開闊了自己的設(shè)計 思路。最后我感謝在本次設(shè)計過程中給我提供幫助的老師和同學(xué)。 窗簾紅外遙控器的設(shè)計與制作 18 致 謝 在此次的設(shè)計過程中，周全老師對我精心輔導(dǎo)與嚴(yán)格要求，使我的設(shè)計得以順利完成。她 的嚴(yán)謹(jǐn)治學(xué)的態(tài)度、創(chuàng)新的思維、無私奉獻的精神深深影響著我。讓我知道了如何成為一名科學(xué)工作者、如何做學(xué)問、如何合理的設(shè)計自己的學(xué)習(xí)和工作計劃。在此表示衷心的感謝！ 其次要 感謝所有教育過我的老師！你們傳授給我的專業(yè)知識是我不斷成長的源泉，也是完成本論文的基礎(chǔ)。 我還要向關(guān)心和支持我學(xué)習(xí)的朋友們表示真摯的謝意！感謝他 們對我的關(guān)心、關(guān)注和支持！ 并在此感謝我們實驗室的同學(xué)的熱心幫助，在他們的協(xié)助下我圓滿完成這次畢業(yè)設(shè)計。 19 參考文獻 1 楊恢先 ,黃輝先 .單片機原理及應(yīng)用 .長沙 :國防科技大學(xué)出版社 ,2003. 2 陽憲惠 .現(xiàn)場總線技術(shù)及其應(yīng)用 .北京 :清華大學(xué)出版社 ,1999. 3 張友德 ,等 .單片機原理應(yīng)用與實驗 .上海 :復(fù)旦大學(xué)出版社 ,2000. 4 李朝青 .單片機原理及接口技術(shù) .北京 :北京航空航天大學(xué)出版社 ,1996. 5 閻石 .數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ) .北京 :高等教育 出版社 ,1998. 6 陳玉宏 ,向鳳紅 .自動控制原理 .重慶 :重慶大學(xué)出版社 ,2003. 7 楊幫文 .新編傳感器實用寶典 .北京 :機械工業(yè)出版社 ,2005. 8 鄭啊奇 .Visual Basic 教程 .清華大學(xué)出版社 ,2007. 9 杜文潔 .電路基礎(chǔ) .科學(xué)出版社 ,2007. 10 俞志根 .傳感器與檢測技術(shù) .科學(xué)出版社 ,2007. 11 王法輪 .單片機原理及應(yīng)用 .科學(xué)出版社 ,2007. 12 于安紅 .簡明電子元器件手冊 .上海交通大學(xué)出版社 ,2005. 13 楊愛琴 .數(shù)字電子技術(shù) .科學(xué) 出版社 ,2007. 窗簾紅外遙控器的設(shè)計與制作 20 E1 3VC6 0.6uC120.001uC4 30p C3 30p1 2B112VD4 DIODED5 DIODED8 DIODED6 DIODED7 DIODEC7 10uC9 1000uC8 10uC1147uC5 1uC1010uC1 22uVin1GND2Vout3U8 VOLTREGR185kVCCVDDVBB12345678IC324C01VBBR1110kR191k1 2 3H1 HWFSVBBR1 1kR2 1kR3 1kR4 1kR5 1kR6 1kR7 1kR151kVCCR162kR172kR8 10kVCCV3 9015Y1 CRYSTALR141kVCCK1SW-PBVBBR9 10kV5 PNP1VCCR131kQ5 NPN1J1 4098J2 4098D2 DIODED1 DIODEVDDVDDQ4 NPN1R121KQ1PNP1VCCD3 DIODEQ6 NPN1Y5 15VCCP1 PLUGACMALE12IN 220VD10PHOTOR1010K1202193184175166157148139121011IC189C2051abfcgdeDPY1 2 3 4 5 6 7a b c d e f g8dpdpDS1DPY_7-SEG_DP附錄 一、 電路原 理圖 21 二、 PCB 圖 、 、 三、 源程序 PUSHACC PUSH PSW 窗簾紅外遙控器的設(shè)計與制作 22 CLRTR1 MOV RM TLEN， TH1 、 MOVTH1， #00H MOV TL1， #00H SETBTR1 MOV A， RMJLEN JNZ LBL RM DAT BIT MOV RM ADDR #00H MOV RM RADDR， #00H MOV RM DAT， #00H MOV RM RDAT， #00H MOV RM BIT_CNT， #00H CLR RM OK CLR RM GUIDE