紅外遙控電風(fēng)扇

1、 學(xué) 生 課 外 科 技 作 品 競 賽 題 目： 學(xué) 院： 電子信息學(xué)院專 業(yè)： 電子信息工程班 級： 作 者： 完成日期： 目錄1 摘要-22 引言-23 功能要求-24方案論證-35 系統(tǒng)框圖-46 硬件說明-4 6.1 主控芯片STC12C5410單片-4 6.2 液晶屏使用SMC1602-4 6.3數(shù)字溫度傳感器DS18B20-5 6.4遙控信號接收頭-5 6.5信號發(fā)生電路-5 6.6風(fēng)扇調(diào)速電路-67軟件說明-6 7.1 DS18B20程序框圖-6 7.2紅外接收程序設(shè)計-78系統(tǒng)參數(shù)-89制作與調(diào)試-9 9.1總體特點(diǎn)-9 9.2 電路劃分-9 9.3 硬件調(diào)試-9 9.4 軟

2、件調(diào)試-910參考文獻(xiàn)-1011遙控使用說明-1112附錄 系統(tǒng)原理圖-12摘要：本科技作品是基于STC12C5410單片機(jī)開發(fā)的電扇遙控調(diào)速系統(tǒng)。電扇遙控系統(tǒng)主要包括普通紅外遙控發(fā)射器、紅外接收電路、液晶顯示模塊電路、D18B20溫度讀取模塊、信號分頻電路、電源電路、PWM控制風(fēng)扇接口電路。本系統(tǒng)具有遠(yuǎn)距離遙控開、關(guān)、3檔手動調(diào)速、定時、實時溫度液晶顯示、智能調(diào)速等功能。本系統(tǒng)采用單片機(jī)PWM給電風(fēng)扇調(diào)速，具有無污染、節(jié)能、高效的特色，并且使用方便，功能豐富，具有一定的市場前景。Abstract :This technical work is based on the STC12C5410

3、monolithic integrated circuit development electric fan remote control velocity modulation system. The electric fan external guidance system mainly includes the ordinary infrared remote control launcher, the infrared accepting circuit, the liquid crystal display modular circuit, the D18B20 temperatur

4、e read module, the signal frequency dividing circuit, the power circuit, the PWM control ventilator interface circuit. This system has the long-distance range to control remotely, closes, 3 grades of manual velocity modulation, fixed time, real-time temperature functions and so on liquid crystal dis

5、play, intelligent velocity modulation. This system uses monolithic integrated circuit PWM to the electric fan velocity modulation, has without the pollution, the energy conservation, the highly effective characteristic, and the easy to operate, the function is rich, has certain market prospect.關(guān)鍵詞:

6、STC12C5410、紅外遙控、PWM、DS18B20引言：隨著人們生活水平的提高，各電子產(chǎn)品進(jìn)行著突飛猛進(jìn)的發(fā)展，電子測量儀也逐漸豐富起來，原來的模擬產(chǎn)品逐步向數(shù)字化轉(zhuǎn)化，并且不斷走向人性化。紅外線遙控是目前使用最廣泛的一種通信和遙控手段。由于紅外線遙控裝置具有體積小、功耗低、功能強(qiáng)、成本低等特點(diǎn)，因而，繼彩電、錄像機(jī)之后，在錄音機(jī)、音響設(shè)備、空凋機(jī)以及玩具等其它小型電器裝置上也紛紛采用紅外線遙控。工業(yè)設(shè)備中，在高壓、輻射、有毒氣體、粉塵等環(huán)境下，采用紅外線遙控不僅完全可靠而且能有效地隔離電氣干擾。且價格便宜，市場上非常容易買到。如果能將遙控器上許多的按鍵解碼出來，用作單片機(jī)系統(tǒng)的輸入，則解

7、決了常規(guī)矩陣鍵盤線路板過大、布線復(fù)雜、占用I/O口過多的弊病。而且通過使用遙控器，操作時可以實現(xiàn)人與設(shè)備的分離，從而更加方便使用。1功能要求   設(shè)計一個普通電扇的紅外遙控調(diào)速電路（1）遙控距離10m以上。  （2）3級調(diào)速，高，中，低。  （3）遙控開機(jī)，關(guān)機(jī)。 （4）能夠遙控設(shè)定時間定時關(guān)閉電扇。（5）設(shè)手動檔和自動擋，自動檔時由室溫自動調(diào)速。（6）液晶屏顯示風(fēng)扇運(yùn)行狀態(tài)。2方案論證方案1：繼電器選通調(diào)速基本結(jié)構(gòu)如圖一風(fēng)速1單片機(jī)光耦光耦光耦繼電器1繼電器2繼電器3風(fēng)速2風(fēng)速3 圖一這種調(diào)速方式需要電風(fēng)扇內(nèi)部的線圈有三個

8、抽頭，分別由單片機(jī)的三個I/0口來控制三個繼電器的導(dǎo)通與截至達(dá)到調(diào)速的目的。從理論上講沒有問題，但是這樣的調(diào)速方式會增加硬件電路的成本，而且每種速度電扇始終處于導(dǎo)通狀態(tài)，浪費(fèi)了電能。方案2：PWM脈寬調(diào)速基本結(jié)構(gòu)如圖二單片機(jī)光耦雙向晶閘管風(fēng)速1風(fēng)速2風(fēng)速3PWMM 圖二PWM控制技術(shù)就是對半導(dǎo)體開關(guān)器件的導(dǎo)通和關(guān)斷進(jìn)行控制, 使輸出端得到一系列幅值相等而寬度不相等的脈沖, 用這些脈沖來代替正弦波或其他所需要的波形。目前, 數(shù)字PWM 技術(shù)以其控制靈活、高效節(jié)能等優(yōu)勢, 被廣泛應(yīng)用于分時多路復(fù)用系統(tǒng)、射頻傳輸、光數(shù)據(jù)存儲器、通信系統(tǒng)和數(shù)字音頻系統(tǒng)。它克服了模擬調(diào)制中的不足, 實現(xiàn)了調(diào)制過程的全數(shù)

9、字化, 有利于參數(shù)整定和變參數(shù)調(diào)節(jié), 便于通過改變程序軟件或調(diào)制算法來實現(xiàn)多種方案及完成對不同領(lǐng)域的控制, 提高了控制的可靠性和精度, 實現(xiàn)了控制的靈活性。這種調(diào)速方式只需要電扇內(nèi)部線圈的一個抽頭就可以了，僅用單片機(jī)的一路PWM，通過改變巨型脈沖的占空比，利用一個周期內(nèi)開通和關(guān)斷晶閘管達(dá)到風(fēng)扇調(diào)速的目的。這種調(diào)速方式，硬件電路簡單，可以降低成本，而且節(jié)約電能。綜合上述兩種方案，這里選取方案二為風(fēng)扇調(diào)速。3系統(tǒng)框圖系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖三STC12C5410單片機(jī)LCD1602顯示CD4060分頻電路DS18B20紅外接收電風(fēng)扇AC220V變壓、濾波整流遙控發(fā)射MOC3041BTA12-600B蜂鳴器

10、PWM 圖三4硬件說明4.1主控芯片選用宏晶公司的STC12C5410單片機(jī)，該單片機(jī)價格低性能好，有如下特點(diǎn)：l 高速：1個時鐘/機(jī)器周期，增強(qiáng)型8051內(nèi)核，速度比普通8051單片機(jī)快812倍l 寬電壓：3.3V5.5Vl 10K字節(jié)的片內(nèi)Flash程序存儲器，擦寫10萬次以上l 512字節(jié)的片內(nèi)RAM數(shù)據(jù)存儲器l 4通道捕獲比較單元（PWM）l ISP/IAP，在系統(tǒng)可編程/在應(yīng)用可編程，無需編程器/仿真器l 硬件看門狗（WDT）l 通用I/O口可以設(shè)置成四種模式：準(zhǔn)雙向口/弱上拉，推挽/強(qiáng)上拉，僅為輸入/高阻，開漏 每個I/O口區(qū)動能力均可達(dá)到20mA，但整個芯片最大不得超過55mA4

11、.2 液晶屏使用SMC1602l 顯示容量16×2個字符l 芯片工作電壓4.55.5Vl 工作電流2.0mA (5V)4.3數(shù)字溫度傳感器DS18B20DS18B20 是美國Dallas 公司生產(chǎn)的一線式數(shù)字溫度傳感器，具有3 引腳TO-92 小體積封裝形式；溫度測量-55+125，可編程為912 位A/D 轉(zhuǎn)換精度，測溫分辨率可達(dá)0.0625，被測溫度用符號擴(kuò)展的16 位數(shù)字量方式串行輸出；其工作電源既可在遠(yuǎn)端引入，也可以采用寄生電源方式產(chǎn)生；多個DS18B20 可以并聯(lián)到3 或2 根線上，CPU 只需要一根端口線就能與諸多DS18B20 通信，占用微處理器的端口較少，可節(jié)省微處理

12、器的端口。4.4遙控信號接收頭接收電路可以使用一種集紅外線接收和放大于一體的一體化紅外線接收器，不需要任何外接元件，就能完成從紅外線接收到輸出與TTL電平信號兼容的所有工作，而體積和普通的塑封三極管大小一樣，它適合于各種紅外線遙控和紅外線數(shù)據(jù)傳輸。接收器對外只有3個引腳：Out、GND、Vcc與單片機(jī)接口非常方便 脈沖信號輸出接，直接接單片機(jī)的IO 口。 GND接系統(tǒng)的地線（0V）； Vcc接系統(tǒng)的電源正極（+5V）；4.5信號發(fā)生電路這里用CD4060BE分頻，產(chǎn)生1024HZ的信號，為單片機(jī)的PWM輸出提供基準(zhǔn)信號。CD4060電壓范圍為 3 18V，靜態(tài)電流隨電壓提高而上升，在 +5V

13、供電時，靜態(tài)電流約 0.25 5uA4.6風(fēng)扇調(diào)速電路光耦MOC3041的驅(qū)動電流為15mA雙向晶閘管 BTA12-600B: IT(RMS) 12 A VDRM/VRRM 600 and 800 V IGT (Q1) 5 to 50 mA5軟件說明5.1 DS18B20程序框圖：發(fā)DS18B20復(fù)位命令跳過ROM命令發(fā)讀取溫度命令N9字節(jié)讀完沒？YNCRC校驗正確?Y移入溫度暫存器結(jié)束5.2 紅外接收程序設(shè)計：采用脈寬調(diào)制的串行碼，以脈寬為0.565ms、間隔0.56ms、周期為1.125ms的組合表示二進(jìn)制的“0”；以脈寬為0.565ms、間隔1.685ms、周期為2.25ms的組合表示二

14、進(jìn)制的“1”，其波形如圖所示。圖為遙控碼的“0”和“1” （注：所有波形為接收端的與發(fā)射相反）上述“0”和“1”組成的32位二進(jìn)制碼經(jīng)38kHz的載頻進(jìn)行二次調(diào)制以提高發(fā)射效率，達(dá)到降低電源功耗的目的。然后再通過紅外發(fā)射二極管產(chǎn)生紅外線向空間發(fā)射 紅外接收程序框圖：外部中斷0 開定時器1N 大于20ms 引導(dǎo)碼？YN 大于20ms 等待外部0中斷YN32位數(shù)據(jù)讀完？Y鍵碼讀取成功關(guān)閉定時器1結(jié)束紅外讀取代碼：int0() interrupt 0 if(TH1=0xb1)TR1=1; / TH1的初值為0xb1 第一次中斷，開定時器1 if(j=8)a=0x01;k+;j=0; if(TH1&g

15、t;0xe4&&TH1<0xe8) TR1=0;TL1=0xdf;TH1=0xb1;TR1=1;a=0x01;j=0;k=0;b0=0x00;b1=0x00;b2=0x00;b3=0x00; / 如果是引導(dǎo)碼則計數(shù)開始if(TH1>0xb4&&TH1<0xb7) /判斷讀取的數(shù)據(jù)是不是0 TR1=0;a<<=1;j+;TL1=0xdf;TH1=0xb1;TR1=1; if(TH1>0xb8&&TH1<0xbb) /判斷讀取的數(shù)據(jù)是不是1TR1=0;bk+=a;a<<=1;j+;TL1=0xdf

16、;TH1=0xb1;TR1=1; /當(dāng)計數(shù)值溢出時中斷 time1() interrupt 3 EA=0; TR1=0; TH1=0xb1;TL1=0xdf; if(b0=0x80&&b1=0x7f)&&(b2+b3)=0xff) /判斷本次讀數(shù)是否有效 ab9=b3; a=0x01;j=0;k=0;b0=0x00;b1=0x00;b2=0x00;b3=0x00; IE0 = 0; EA = 1; 系統(tǒng)參數(shù)系統(tǒng)靜態(tài)功耗：7mA（5V）測溫范圍：-55溫度測量最小單位：0.1；測量溫度：-55+125；溫度測量最小單位：0.1；背光顯示時間： 10S;系統(tǒng)工作電壓

17、：AC 220V系統(tǒng)運(yùn)行功耗：小于45瓦制作與調(diào)試：總體特點(diǎn)：電路系統(tǒng)原理不復(fù)雜，由于有強(qiáng)弱電之分，應(yīng)當(dāng)合理布局，隔離強(qiáng)電與弱電，防止相互干擾。電路劃分：STC12C5410單片機(jī)主板電路，電源電路， PWM控制風(fēng)扇接口電路，液晶顯示電路。硬件調(diào)試 ：CPS1   CPS0            0      0    內(nèi)部時鐘, fosc/12。

18、            0      1    內(nèi)部時鐘, fosc/2。            1      0    Timer0 溢出。  &#

19、160;       1      1    由 ECI/P3.4 腳輸入的外部時鐘。PWM是8位的，所以：PWM的頻率=PCA時鐘輸入源頻率/256占空比 = ( pulse_width/256 ) * 100%  由于采用外部ECI輸入，輸入信號頻率為1024 Hz所以：PWM的頻率=PCA時鐘輸入源頻率/256=4Hz用示波器測量單片機(jī)PWM輸出的頻率和占空比，實測頻率為4Hz，運(yùn)行以下程序時高電平占25%.測

20、試結(jié)果與理論值符合。軟件調(diào)試：Keil 軟件經(jīng)過反復(fù)調(diào)試解決了軟件的各種問題以下是PWM的軟件的調(diào)試程序：#include<reg52.h>sfr CH = 0xF9; sfr CL = 0xE9;sfr CCON = 0xD8;sfr CMOD = 0xD9;sfr CCAP0L = 0xEA; sfr CCAP0H = 0xFA;sfr CCAPM0 = 0xDA; sfr CCAPM1 = 0xDB;sbit CR = 0xDE; void main(void) CMOD = 0x06; / Setup PCA timer CL = 0x00; CH = 0x00; CCAP

21、0L = 0xc0; /Set the initial value same as CCAP0H CCAP0H = 0xc0; /25% Duty Cycle CCAPM0 = 0x42; /0100,0010 Setup PCA module 0 in PWM mode CR = 1; /Start PCA Timer. while(1); 參考文獻(xiàn)【1】王兆安 黃俊 電力電子技術(shù) 西安交通大學(xué)出版，2000【2】李群芳 萬世明 單片機(jī)原理與應(yīng)用嵌入式系統(tǒng)開發(fā)基礎(chǔ)，2006【3】電子制作合訂本 電子制作雜志社，2005【4】樓然苗 李光飛 單片機(jī)課程設(shè)計指導(dǎo)，2007【5】 手把手教單片機(jī)【6】 芯片資料搜索【7】