電風(fēng)扇遙控電路設(shè)計

四川師范大學(xué)成都學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計PAGEPAGE31電風(fēng)扇遙控電路設(shè)計學(xué)生：丁強指導(dǎo)教師：康萬新內(nèi)容摘要：該設(shè)計主要由單片機控制模塊、液晶顯示模塊、溫度傳感模塊、紅外收發(fā)模塊、電機驅(qū)動模塊模塊組成；能夠?qū)崿F(xiàn)溫度檢測并在液晶顯示器上顯示以及設(shè)定上下限溫度報警閥值，同時能根據(jù)紅外遙控器遙控電機轉(zhuǎn)速，實現(xiàn)紅外控制風(fēng)扇快速、中速、慢速三級檔位功能。在應(yīng)用方面，憑著紅外遙控操作方便，實用性高，成本低廉特點足可取的廣泛的市場好評，隨著消費性電子智能化發(fā)展的趨勢，紅外遙控電子系產(chǎn)品將會有廣闊的發(fā)展空間。關(guān)鍵詞：電風(fēng)扇紅外遙控三級檔位溫度傳感器液晶顯示

DesignforElectricfancontrolcircuitAbstract:ThedesignofMCUcontrolmodule,theLCDmoduleLCD1602,thetemperaturesensingmodule,theinfraredtransceivermodule,motordrivemoduleandthekeyboardmodule;canrealizetemperaturedetectionandtheLCDdisplayandthesettingoftheupperandlowerlimitsoftemperaturealarmthreshold,atthesametimeaccordingtotheinfraredremotecontrolmotorspeed,inordertoachieveinfraredcontrolfanfast,slowspeed,levelthreefilefunction.Ontheapplicationofinfraredremotecontrol,withconvenientoperation,highpracticality,lowcostfeaturesfootdesirablewidepraiseofthemarket,withtheconsumerelectronicsintelligentdevelopmenttrend,infraredremotecontrolofelectronicproductswillhaveabroadspacefordevelopment.Keywords:ElectricfanInfraredremotecontrolThreestagegearTemperaturesensorLCDDisplay.

目錄前言 11紅外遙控電風(fēng)扇的介紹 21.1紅外遙控電風(fēng)扇功能分析 21.2MCU的選型 31.3MCS-51的概述 31.3.1單片機的產(chǎn)生 41.3.2單片機的定義及功能特點 51.3.3單片機的發(fā)展趨勢 61.4AT89C51單片機的基本結(jié)構(gòu)及原理 62紅外遙控電風(fēng)扇硬件系統(tǒng)設(shè)計 62.1各單元模塊功能介紹及電路設(shè)計 62.1.1AT89C51控制系統(tǒng)設(shè)計 72.1.2電源模塊設(shè)計 92.1.3電風(fēng)扇驅(qū)動電路設(shè)計 102.1.4溫度傳感模塊設(shè)計 122.1.5紅外接收模塊設(shè)計 122.1.6液晶顯示模塊設(shè)計 132.2系統(tǒng)硬件電路總結(jié) 143紅外遙控電風(fēng)扇軟件設(shè)計 153.1軟件設(shè)計原理 153.2設(shè)計任務(wù)的確定 153.3程序設(shè)計部分 153.3.1遙控發(fā)射部分軟件結(jié)構(gòu)圖及其功能說明 153.3.2遙控接收部分軟件結(jié)構(gòu)圖及其功能說明 174紅外遙控電風(fēng)扇總體設(shè)計 184.1紅外遙控電風(fēng)扇控制要求 184.2總控制程序設(shè)計 184.3運行 185結(jié)束語 196致謝 20附錄1：紅外遙控電風(fēng)扇完整原理圖 21附錄2：紅外遙控電風(fēng)扇PCB圖 22附錄3：紅外遙控電風(fēng)扇實物圖 23附錄4：紅外遙控電風(fēng)扇部分源程序 24參考文獻(xiàn) 30電風(fēng)扇遙控電路設(shè)計前言電子快速發(fā)展的今天，家居智能化設(shè)備應(yīng)運而生，電風(fēng)扇從原始的人觸動電源開關(guān)到現(xiàn)在設(shè)計研究的電風(fēng)扇遙控電路及紅外遙控技術(shù)，它可以實現(xiàn)一定距離無接觸式控制方式來喚醒智能化風(fēng)扇，同時溫度傳感器和熱釋紅外模塊將自動采集環(huán)境溫度和感應(yīng)人體熱釋紅外來更好的服務(wù)于大眾，于此電風(fēng)扇遙控電路主要采用到紅外線通信方式。紅外遙控技術(shù)是一種直線通信的技術(shù)，它相應(yīng)的軟硬件發(fā)展都相當(dāng)成熟；由于無線電波的波長遠(yuǎn)大于紅外線波長，故在使用紅外遙控方式時，對附近的電器不會有所干擾，當(dāng)然也不會影響周圍無線設(shè)備。紅外遙控是用0.76μm-1.5μm長度的近紅外線波來傳遞控制信號的。有如下特點：1．肉眼觀察不到紅外線，對環(huán)境的影響??；同時不會影響周圍的無線設(shè)備和電器。2．紅外線隱蔽性高，在防盜方面成效卓越。3．紅外線遙控有工作可靠性高、抗干擾能力強、結(jié)構(gòu)簡單、方便制作、低廉成本等諸多列優(yōu)點。同時，紅外遙控電路，所需工作電壓低，低功耗，外圍電路簡單，因此在生活中得到廣泛應(yīng)用。其技術(shù)上的主要優(yōu)點：不需專門申請?zhí)囟l率的使用執(zhí)照；具有體積小、功率低的特點；傳輸速率適合于辦公室和家庭使用的網(wǎng)絡(luò)；信號無干擾，傳輸精度高。不足處在于：它的通訊具有方向限制，進行紅外遙控時，中間不能有物體阻擋;還有就是傳送距離較短。自1950年初，一些發(fā)達(dá)國家著手于研究基于民用產(chǎn)品的遙控技術(shù)，但由于受到時代技術(shù)的限制，阻礙其快速發(fā)展。70年代末，隨著計算機技術(shù)和大規(guī)模集成電路的發(fā)展，遙控技術(shù)才隨著快速發(fā)展。在遙控方式上主要經(jīng)歷了有線到無線的超聲波、振動子到紅外線、總線的微機紅外遙控這三階段。不管哪種方式，重要在于準(zhǔn)確傳輸信號數(shù)據(jù)。最初的無線遙控電路使用的是電磁波傳輸信號，因電磁波易產(chǎn)生干擾和受到外界干擾，故逐漸采用紅外線來傳輸信號。最近幾年紅外遙控技術(shù)取得高速發(fā)展，尤其在家電領(lǐng)域如彩電、DVD、空調(diào)等，同時在電子領(lǐng)域也應(yīng)用廣泛，隨著社會的發(fā)展，人們對生活質(zhì)量的追求，促使產(chǎn)品更方便、更具智能化，紅外遙控技術(shù)正是一個熱門的發(fā)展方向?，F(xiàn)在紅外遙控在家用電器中得到了較廣的應(yīng)用。隨著紅外光電器的大量出現(xiàn),紅外遙控已經(jīng)廣泛應(yīng)用在家用電器,防盜系統(tǒng)中；如電風(fēng)扇的遙控、音響設(shè)備的遙控、電視機的遙控、錄像機的遙控、安全保衛(wèi)報警器、遙控空調(diào)器、自動門等均可采用紅外遙控技術(shù)來實現(xiàn)。紅外遙控電路可以設(shè)計多個按鈕以實現(xiàn)不同的控制功能。當(dāng)發(fā)射端鍵入某一值時，相應(yīng)的接受端點就會有不同地輸出狀態(tài)。接收端地輸出狀態(tài)總體可分為數(shù)據(jù)、脈沖、電平、自饋、互鎖五種形式?！皵?shù)據(jù)”輸入時指在發(fā)射端不同按鍵上施加不同的編號，在幾個不同的輸出端用二進制來代表不同的輸入?！懊}沖”輸出是當(dāng)按下發(fā)射端鍵時，接收端對應(yīng)輸出端輸出一個寬度在100ms左右“有效脈沖”?！半娖健笔侵父叩碗娖?，一般為TTL電平?！白责仭陛敵鍪侵冈谳敵鲆粋€數(shù)據(jù)有對應(yīng)的反饋來說明數(shù)據(jù)傳輸出去?！盎ユi”輸出時指多個輸出相互清除，在同一時間內(nèi)只保留一個輸出信號。1紅外遙控電風(fēng)扇的介紹1.1紅外遙控電風(fēng)扇功能分析這部分闡述了紅外遙控電風(fēng)扇各種動作功能和控制要求，給出了完整的紅外遙控運作規(guī)程，并介紹了紅外遙控電風(fēng)扇系統(tǒng)中所包括的人工操作步驟：紅外遙控電風(fēng)扇是一種方便生活的智能化系統(tǒng)，不需要人工與風(fēng)扇的直接接觸而在遠(yuǎn)距離進行控制。在本設(shè)計中，紅外遙控電風(fēng)扇系統(tǒng)由單片機控制模塊、LCD1602液晶顯示模塊、溫度傳感模塊、紅外收發(fā)模塊、電機驅(qū)動模塊和鍵盤模塊組成；能實現(xiàn)溫度檢測并在液晶顯示器上顯示和設(shè)定上下限溫度報警閥值，同時能根據(jù)紅外遙控器遙控電機轉(zhuǎn)速，實現(xiàn)紅外控制風(fēng)扇快速、中速、慢速三級檔位功能，工作流程圖如下：開始開始初始化按顯示亮度數(shù)據(jù)設(shè)定調(diào)光脈沖延時值P0口輸出顯示調(diào)延時程序NY風(fēng)扇工作圖1.1-1紅外遙控電風(fēng)扇工作流程圖1.2MCU的選型使用C2000作控制器，TI公司開發(fā)了種類最全面的高性能、高效率代碼數(shù)字控制解決方案。憑借TI功能強大而低價格的C2000控制器，設(shè)計人員現(xiàn)在擁有了可推進技術(shù)創(chuàng)新、縮短產(chǎn)品上市場進程并降低系統(tǒng)成本的有利工具。在數(shù)據(jù)處理上，C2000有足夠的優(yōu)勢，有專門的PWM進行控制。并且是32Bit的MCU，但是編寫程序和系統(tǒng)控制有較高的要求，并且仿真較貴，也不易自己制作，不便使用。故不采用此方案。使用StellarisCortex-m3作控制器，Stellaris基于實現(xiàn)了革命性突破的ARMCortex-m3技術(shù)之上，是業(yè)界領(lǐng)先的高可靠性實時微處理器產(chǎn)品系列。優(yōu)點：實現(xiàn)單周期閃存應(yīng)用最優(yōu)化；準(zhǔn)確快速的中斷處理，始終不超過12個周期，使用末尾連鎖（tail-chaining）技術(shù)則為6個周期；具有低功耗時鐘門控（ClockGating）的3種睡眠模式；單周期乘法指令以及硬件除法；ARMThumb2混合16/32位指令集；1.25DMIPS/MHZ——優(yōu)于ARM7與ARM9；包括數(shù)據(jù)觀察點與閃存補?。╢lashpatching）等在內(nèi)的額外故障調(diào)試支持。功能超越ARM7，可充分滿足微處理器市場需求所需的閃存（代碼空間）約為ARM7應(yīng)用的一半；MCU控制應(yīng)用的速度提升2至4倍；不再需要匯編代碼。Cortex-m3是32位的ARM，處理速度快，可以倍頻，并且每個管腳的輸出驅(qū)動電流可以調(diào)整，可以根據(jù)使用的具體情況進行設(shè)置。但是其開發(fā)成本較高，不適用與普通系統(tǒng)，故在此設(shè)計中不適用。AT89C51是一種帶4K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器（FPEROM—FalshProgrammableandErasableReadOnlyMemory）的低電壓，高性能CMOS8位微處理器，俗稱單片機。該器件采用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-AT89C51指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能8位CPU和閃爍存儲器組合在單個芯片中，ATMEL的AT89C-AT89C51是一種高效微控制器，為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價廉的方案。本設(shè)計所編寫的程序比較簡單，功能也比較少，如用TMS320C2000和Cortex-m3過于麻煩，大材小用，本設(shè)計所用到的輸入輸出端口也不是很多，所以我們決定用AT89C51單片機來完成本設(shè)計，既方便也很實用。本設(shè)計所用到的輸入輸出端口不多，用AT1.3MCS-51的概述AT89C51是一種帶4K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器（FPEROM—FalshProgrammableandErasableReadOnlyMemory）的低電壓，高性能CMOS8位微處理器，俗稱單片機。該器件采用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-AT89C51指令集和輸出管腳相兼容。主要特性：·4K字節(jié)可編程閃爍存儲器·三級程序存儲器鎖定·128*8位內(nèi)部RAM·兩個16位定時器/計數(shù)器·5個中斷源·可編程串行通道低功耗的閑置和掉電模式圖1.3-1單片機硬件結(jié)構(gòu)圖1.3.1單片機的產(chǎn)生在1970年微型計算機研制成功之后，單片微型計算機就應(yīng)運而生。1976年，Intel公司首先推出了MCS-48系列的單片微型計算機，它具有價格低、功能強、體積小等特點，獲得了廣泛應(yīng)用，為單片機的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)，其發(fā)展可分為三個階段：★第一階段（1976年至1978年）：是單片機剛出現(xiàn)的階段，以Intel公司的MCS-48系列單片機為代表，此系列單片微型計算機具有8位CPU、并行I/O端口、8位時序同步計數(shù)器，尋址范圍不大于4KB，沒有串口?！锏诙A段（1978年至1982年）：這是高性能單片微型計算機階段，如Intel公司推出的MCS-51、Motorola公司推出的6801和Zilog公司的Z-8系列。該單片微型計算機有多級中斷處理系統(tǒng)、串口和16位時序同步計速器，RAM和ROM容量加大，尋址范圍可達(dá)64，有的芯片還有A/D轉(zhuǎn)換接口。★第三階段（1982年至今）：8位單片微型計算機優(yōu)化型及16位與32位單片微型計算機階段，如Intel公司的16位單片機MCS-96系列，32位單片機ARM系列；Intel公司在20世紀(jì)80年代初發(fā)布了MCS-51系列單片機，其芯片包括8051、8031、8052、8032、8751、8752，這些統(tǒng)稱為51系列單片機。截至目前，世界各地廠商研制出大概50個系列、300多個品種的單片機產(chǎn)品，其中有Mototola公司的6801和6802、Zilog公司的Z-8系列等一系列單片機。盡管目前單片機的品種繁多，但其中最具典型的MSC-51單片機應(yīng)用很廣，在單片機中很流行。國內(nèi)尤其以MSC-51單片機應(yīng)用最為廣泛。1.3.2單片機的定義及功能特點單片機的定義：即微型計算機，是集控制器、RAM/ROM、輸入輸出I/O口于一塊硅片上的微型計算機。單片機的功能特點：單片機除了具備體積小、價格低、性能強大、速度快、用途廣、靈活性強、可靠性高等優(yōu)點外，它與普通微型計算機相比，在硬件結(jié)構(gòu)和指令功能方面還具有以下獨特之處：存儲器ROM和RAM嚴(yán)格分工：ROM用作程序存儲器，只存放程序、常數(shù)和數(shù)據(jù)表格：而RAM用作數(shù)據(jù)存儲器，存放臨時數(shù)據(jù)和變量。這樣的設(shè)計方案使單片機更適合用于實時控制系統(tǒng)。配置較大的程序存儲空間，將以調(diào)試好的程序固化（即對ROM編程，也稱為燒錄或者燒寫），這樣不僅掉電時程序不會丟失，防止了程序被破壞，從而保證了程序的安全性。實時控制僅需容量較小的RAM，用于存放少許的隨機數(shù)據(jù)，這樣有助提高單片機的操作速度。采用面向控制的指令系統(tǒng)：單片機的指令系統(tǒng)有很強的端口操作和位操作能力，在實時控制方面，尤其是位操作方面單片機有著不俗的表現(xiàn)。I/O端口引腳具有多用功能:I/O端口引腳通常設(shè)計有多種功能，以充分利用數(shù)量有限的芯片引腳。在應(yīng)用時，究竟使用多功能具體某功能，這由用戶決定。品種規(guī)格的系列化：屬于同一個品種系列、不同信號的單片機，常具有相同的內(nèi)核、相同或兼容的指令系統(tǒng)，其主要的差別僅次于片內(nèi)配置了一些不同種類或不同數(shù)量的功能部件和容量大小不同的ROM或RAM，以適應(yīng)不同的應(yīng)用場合。硬件具有廣泛的通用性：單片機硬件具有廣泛的通用性。同一種單片機可以用在不同的控制系統(tǒng)中，只是其中配置的軟件不同而已。換言之，給單片機固化上不同的軟件，便可以形成用途不同的智能產(chǎn)品。1.3.3單片機的發(fā)展趨勢單片機具備計算機的基本結(jié)構(gòu)，按照裸計算機基本工作機制運行，是針對一個特定任務(wù)群而設(shè)計的數(shù)?；旌想娐烦笠?guī)模集成芯片；從而根據(jù)這些特點，單片機前景光明，發(fā)展趨勢多為產(chǎn)品的智能化處理和智能化控制；如智能化產(chǎn)品，智能化儀表，智能化測控系統(tǒng)，智能化接口等（例如數(shù)控機床，電機控制，工業(yè)機器人，微波爐，電視機，復(fù)印機等）。1.4AT89C51單片機的基本結(jié)構(gòu)及原理單片機的基本結(jié)構(gòu)原理如下圖所示，中央處理器（CPU）包含了控制器和運算器；只讀存儲器（ROM）和隨機存儲器（RAM）分別存放程序和數(shù)據(jù)；I/O接口是輸出和輸入功能，另外單片機內(nèi)部還集成了定時/計數(shù)器（T/C）、中斷控制器和系統(tǒng)時鐘電路等。單片機用總線實現(xiàn)CPU,ROM,RAM,I/O各個模塊之間的信息傳遞。圖示如下：外部時鐘振蕩器外部時鐘振蕩器定時/計數(shù)器ROM并行I/ORAM系統(tǒng)時鐘CPU串行I/O復(fù)位電源中斷圖1.4-1單片機的基本結(jié)構(gòu)2紅外遙控電風(fēng)扇硬件系統(tǒng)設(shè)計2.1各單元模塊功能介紹及電路設(shè)計本部分闡述了紅外遙控電風(fēng)扇各個硬件模塊功能與控制要求，詳細(xì)闡述了各模塊原理知識，并介紹了紅外遙控電風(fēng)扇系統(tǒng)的的人工操作步驟。紅外發(fā)射紅外發(fā)射風(fēng)扇檔位狀態(tài)和溫度顯示紅外接收單片機溫度采集按鍵控制電機驅(qū)動報警電路電源管理圖2.1-1紅外遙控電風(fēng)扇硬件框圖2.1.1AT89C51控制系統(tǒng)設(shè)計圖2.1.1-1AT89CAT89C51最小系統(tǒng)包括了晶振電路、復(fù)位電路、程序下載口、I/O口擴展、AT89S51芯片部分。如上圖2.1.1-1所示，使用11.0592M晶振，XTAL1和XTAL2分別用作晶體振蕩電路的反相器輸入端和輸出端，兩端之間跨接晶體振蕩器和微調(diào)電容，從而構(gòu)成一個穩(wěn)定的自激振蕩器。時鐘電路產(chǎn)生的振蕩脈沖經(jīng)過觸發(fā)器進行二分頻之后，才成為單片機的時鐘脈沖信號。這個部分給單片機提供工作節(jié)拍，可稱為單片機的主頻。上圖2.1.1-1中RST為復(fù)位信號輸入端，復(fù)位是單片機的初始化操作，其主要功能是把PC初始化為0000H,使單片機從0000H單元開始執(zhí)行程序，并使其它功能單元處于一個確定的初始狀態(tài)。本復(fù)位電路采用的是按鍵復(fù)位，它是通過復(fù)位端經(jīng)電阻與VCC電源接通而實現(xiàn)的，它兼具上電復(fù)位功能。因本系統(tǒng)的晶振的頻率為12MHz，所以，復(fù)位信號持續(xù)時間應(yīng)當(dāng)超過2μS才能完成復(fù)位操作程序下載口采用10針JTAG;能對此設(shè)計進行在線調(diào)試，在軟件燒寫方面相當(dāng)方便。I/O口擴展可用于系統(tǒng)外圍電路后期在擴展升級同時在P0口接上拉電阻。在AT89C51單片機方面，兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS-51指令系統(tǒng)；其是一個低功耗、高性能CHMOS的單片機，片內(nèi)含4KB在線可編程Flash存儲器的單片機。它與通用80C51系列單片機的指令系統(tǒng)和引腳兼容。AT89P0口可作為通用I/O口，但須外接上拉電阻；作為輸出口，每個引腳可吸收8個TTL的灌電流。作為輸入時，首先應(yīng)將引腳置1。P0也可用做訪問外部程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器時的低8位地址/數(shù)據(jù)總線的復(fù)用線。在該模式下，P0口含有內(nèi)部上拉電阻。在FLASH編程時，P0口接收代碼字節(jié)數(shù)據(jù)；在編程效驗時，P0口輸出代碼字節(jié)數(shù)據(jù)(需要外接上拉電阻)。P1口：8位、雙向I/0口，內(nèi)部含有上拉電阻。P1口可作普通I/O口。P2口：具有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口。P3口：具有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向口。P3口除了通用I/O口功能外，還有替代功能，如表2.1.1-1所示。表2.1.1-1P3口的替代功能引腳符號說明P3.0RXD串行口輸入P3.1TXD串行口輸出P3.2/INT0外部中斷0P3.3/INT1外部中斷1P3.4T0T0定時器的外部的計數(shù)輸入P3.5T1T1定時器的外部的計數(shù)輸入P3.6/WR外部數(shù)據(jù)存儲器的寫選通P3.7/RD外部數(shù)據(jù)存儲器的讀選通RST：復(fù)位端。當(dāng)振蕩器工作時，此引腳上出現(xiàn)兩個機器周期的高電平將系統(tǒng)復(fù)位。ALE/：當(dāng)訪問外部存儲器時，ALE（允許地址鎖存）是一個用于鎖存地址的低8位字節(jié)的輸出脈沖。在Flash編程期間，此引腳也可用于輸入編程脈沖（）。在正常操作情況下，ALE以振蕩器頻率的1/6的固定速率發(fā)出脈沖，它是用作對外輸出的時鐘，需要注意的是，每當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，將跳過一個ALE脈沖。如果希望禁止ALE操作，可通過將特殊功能寄存器中位地址為8EH那位置的“0”來實現(xiàn)。該位置的“1”后。ALE僅在MOVE或MOVC指令期間激活，否則ALE引腳將被略微拉高。若微控制器在外部執(zhí)行方式，ALE禁止位無效。：外部程序存儲器讀選取通信號。當(dāng)AT89C51在讀取外部程序時，每個機器周期將PSEN激活兩次。在此期間內(nèi)，每當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，將跳過兩個信號。/Vpp：訪問外部程序存儲器允許端。為了能夠從外部程序存儲器的0000H至FFFFH單元中取指令，必須接地，然而要注意的是，若對加密位1進行編程，則在復(fù)位時，的狀態(tài)在內(nèi)部被鎖存。執(zhí)行內(nèi)部程序應(yīng)接VCC。不當(dāng)選擇12V編程電源時，在Flash編程期間，這個引腳可接12V編程電壓。XTAL1：振蕩器反向放大器輸入端和內(nèi)部時鐘發(fā)生器的輸入端。XTAL2：振蕩器反相放大器輸出端。2.1.2電源模塊設(shè)計如圖2.1.2-1和圖2.1.2-2為紅外遙控電風(fēng)扇電源供電部分：圖2.1.2-1穩(wěn)定輸出直流12V圖2.1.2-2穩(wěn)定輸出直流5V變壓器原邊為工頻交流220V電壓，經(jīng)過變壓后，變壓器副邊的電壓變?yōu)榻涣?V，9V交流電壓經(jīng)過橋式整流電路整流后變?yōu)橹绷?5V電壓，直流15V電壓作為LM7812的輸入電壓，LM7812輸出+12V電壓，其作為電風(fēng)扇（模擬）工作電壓；同時輸出的+12V直流電壓經(jīng)過LM7805且穩(wěn)定輸出+5V直流電壓，這為單片機和系統(tǒng)中液晶顯示、紅外接收頭、溫度傳感器等提供工作電壓，圖中D6為整流橋，它由長方形模塊封裝電橋形式。為了防止電源的干擾信號，加入C5、C6、C11、C12濾波電容進行雜波濾除；C7、C8、C9、C10用于防止自激振蕩和抑制電源的高頻脈沖干擾。一般取0.1——1μF。2.1.3電風(fēng)扇驅(qū)動電路設(shè)計電風(fēng)扇驅(qū)動電路主要由光耦、NPN型三極管、繼電組成；其中，光耦原理即是：當(dāng)輸入端加電信號時，發(fā)光器發(fā)出光線，照射到受光器上，受廣器接受關(guān)系后導(dǎo)通，產(chǎn)生光電流從輸出端輸出，從而實現(xiàn)了‘電-光-電‘的轉(zhuǎn)換。普通光電耦合器智能傳輸數(shù)字信號（開關(guān)信號），不適合傳輸模擬信號。線性光電耦合器是一種新型的光電耦合器件，能夠傳輸連續(xù)變化的模擬電壓或電流信號，這樣隨著輸入信號的強弱變化會產(chǎn)生相應(yīng)的光信號，從而使光敏晶體管的導(dǎo)通成都也不同，輸出的電壓或電流也隨之不同。該設(shè)計中的PC817光耦不但可以起到反饋作用，還可以起到上下級電路隔離作用，保護電路。三極管在該電路中主要是電流放大作用。繼電器簡答來講就是一種用弱電控制強點的裝置：當(dāng)電磁繼電器線圈兩端加上一定的電壓或電流，線圈產(chǎn)生的磁通通過鐵心、軛鐵、銜鐵、磁路工作氣隙組成的磁路，在磁場的作用下，銜鐵吸向鐵心極面，從而推動觸點常閉觸點斷開，常開觸點閉合；當(dāng)線圈兩端電壓或電流小于一定值時，機械反力大于電磁吸力時，銜鐵回到初始狀態(tài)，常開觸點斷開，常閉觸點接通。根據(jù)以上器件特性，設(shè)計電路如圖2.1.3-1所示：圖2.1.3-1電風(fēng)扇驅(qū)動電路從圖2.1.3-1可知，由P20和P21NET標(biāo)號端輸入TTL電平信號，在此我們以P20NET標(biāo)號端輸入低電平，則光耦內(nèi)部發(fā)光器導(dǎo)通放光，內(nèi)部受光器感光后導(dǎo)通，光耦整體工作有電流輸出，輸出地電流經(jīng)過三極管放大后，結(jié)合外部電壓驅(qū)動繼電器工作，然后繼電器的常開觸點與12V電壓導(dǎo)通，形成回路，LED燈亮，驅(qū)動電風(fēng)扇的轉(zhuǎn)動，達(dá)到弱電控制強電的效果；圖中的D1/D2二極管在起到保護電路的作用（防止電感中線圈產(chǎn)生的反向電動勢對電路造成影響）。2.1.4溫度傳感模塊設(shè)計在現(xiàn)代電子行業(yè)如溫度控制、工業(yè)系統(tǒng)、消費品、溫度計或任何熱感測系統(tǒng)，溫度傳感器擔(dān)任重要角色，它能根據(jù)系統(tǒng)任務(wù)，實時監(jiān)測環(huán)境溫度并通過系統(tǒng)MCU判斷做出相應(yīng)的處理，其中應(yīng)用廣泛的單總線DS18B20溫度傳感器具有如下特點：獨特的單線接口僅需一個端口引腳進行通訊可通過數(shù)據(jù)線供電零待機功耗測溫范圍-55~+125℃，以0.5溫度以9位數(shù)字量讀出報警搜索命令識別并標(biāo)志超過程序限定溫度（溫度報警條件）的器件DS18B20設(shè)計電路圖2.1.4-1所示：圖2.1.4-1DS1820溫度傳感器接口電路圖2.1.5紅外接收模塊設(shè)計隨著家用電器、視聽產(chǎn)品的普及，自動化智能設(shè)備的廣泛應(yīng)用，紅外遙控在一些手動操作不太方便的場合，可以使用其代替手動操作，比如可以利用家中現(xiàn)有的彩電遙控器，控制其它沒有遙控功能的電器（如電燈、計算機、音響、電腦、打印機、飲水機、熱水器等），方便生活。在特性參數(shù)方面紅外接收探頭，接收紅外信號頻率為38kHz，周期約26μs；因此要想實現(xiàn)紅外遙控功能，就需要對其進行解碼，其中解碼分為硬件解碼和軟件解碼兩大部分；但硬件解碼需要使用與遙控器相配套的專用的解碼器芯片，而解碼芯片一般不易得到，價格也較貴，或者自行開發(fā)解碼電路（但電路太復(fù)雜，性能欠佳）；相反軟件解碼可以不考慮遙控器的芯片是什么型號的，因為我們只需檢測到它的發(fā)射編碼，然后用軟件方式來對它進行處理，從而得到所要的信息。軟件解碼具有靈活、硬件精簡（僅需集成紅外接收頭和一片單片機）、可靠性高，成本低等特點。經(jīng)以上的論證，可以采用軟件解碼方案，成本低，方便實現(xiàn)，并且系統(tǒng)整體性能和可靠性高。本設(shè)計即采用軟件解碼方案，以下是紅外接收模塊電路原理圖2.1.5-1：圖2.1.5-1HS0038接口電路圖2.1.6液晶顯示模塊設(shè)計在單片機通用數(shù)碼管作為顯示的情況下，考慮到數(shù)碼管顯示效果不佳且顯示信息不全面且硬件電路設(shè)計復(fù)雜的缺點，本設(shè)計輸出終端運用LCD1602液晶顯示模塊；此液晶顯示有人機界面友好，編程簡單且硬件電路簡潔等優(yōu)點，能隨溫度值的變化和遙控電風(fēng)扇檔位變化可在液晶屏上動態(tài)顯示出相應(yīng)值和狀態(tài)；此液晶顯示模塊設(shè)置16*2顯示，5*7點陣，8位數(shù)據(jù)接口，其引腳定義如下表所示：表2.1.6-1字符型LCD引腳定義引腳號引腳名電平輸入/輸出作用1Vss電源地2Vcc電源（+5V）3Vee對比調(diào)整電壓4RS0/1輸入0，輸入指令；1，輸入數(shù)據(jù)5RW0/1輸入0，向LCD寫入指令或數(shù)據(jù)；1，從中讀信息6E1,1-0輸入1時讀取信息，1-0（下降沿）執(zhí)行指令7-14DB0-DB70/1輸入/輸出數(shù)據(jù)總線15A+VCCLCD背光電源正極16K接地LCD背光電源負(fù)極熟悉了LCD1602的引腳定義，下面是此顯示模塊硬件原理圖2.6.1-2：圖2.1.6-2LCD1602電路接口原理圖從圖2.1.6-2可知，該模塊第一腳和第十六腳接地，第二腳由+5V電源供電；第三腳接入阻值為10k的滑動變阻器，通過調(diào)節(jié)滑動變阻器可以調(diào)節(jié)液晶顯示屏幕的亮度和對比度；第四五六總體稱為段選引腳，通過編程實現(xiàn)顯示器讀查忙：輸入RS=L,RW=H,E=L-H；寫命令RS=L,RW=L,E=L-H：寫數(shù)據(jù)：RS=H,RW=L,E=L-H.第七至第十四腳為數(shù)據(jù)接口引腳（數(shù)據(jù)總線），用于輸入輸出數(shù)據(jù)。2.2系統(tǒng)硬件電路總結(jié)該系統(tǒng)首先由紅外遙控器發(fā)射信號，緊接著主板上的一體化紅外接收頭接受到數(shù)據(jù)并送入單片機進行解碼，單片機通過解碼后做出相應(yīng)的控制判斷，把某管腳電平置低，從而控制了電風(fēng)扇遙控電路工作，風(fēng)扇轉(zhuǎn)動；同時系統(tǒng)采用LCD1602顯示，時尚大方，溫度采集系統(tǒng)也是附加部分，能實時采集當(dāng)前溫度并可設(shè)置溫度上下限報警閥值。3紅外遙控電風(fēng)扇軟件設(shè)計3.1軟件設(shè)計原理該遙控器采用脈沖個數(shù)編碼，為了使接收可靠，第一位碼寬為3ms，其余為1ms，遙控碼數(shù)據(jù)幀間隔大于10ms。當(dāng)某個被控電器的電源開關(guān)被按下時,單片機先讀出鍵值,然后根據(jù)鍵值設(shè)定遙控碼的脈沖個數(shù),再調(diào)制成40kHz方波由紅外線發(fā)光管發(fā)身出去。當(dāng)紅外線接收器輸出脈沖幀數(shù)據(jù)時,第一位碼的低電平將啟動中斷程序,實時接收數(shù)據(jù)幀.在數(shù)據(jù)幀接收時,將對第一位(起始位)碼的碼寬進行驗證.若第一位低電平碼的脈寬小于2ms,將作為錯誤碼處理.當(dāng)間隔位的高電平脈寬大于3ms時,結(jié)束接收,然后根據(jù)累加器A中的脈沖個數(shù),執(zhí)行相應(yīng)輸出口的操作.3.2設(shè)計任務(wù)的確定根據(jù)設(shè)計硬件確定軟件設(shè)計任務(wù)3.3程序設(shè)計部分此設(shè)計中的程序設(shè)計分為總程序設(shè)計部分和子程序設(shè)計部分，這樣避免了一個程序流程圖表述整個系統(tǒng)的繁雜性，通過主流程圖和子程序模塊，很清晰明了的闡述了系統(tǒng)軟件設(shè)計流程。3.3.1遙控發(fā)射部分軟件結(jié)構(gòu)圖及其功能說明開始開始初始化調(diào)用鍵掃描子程序圖3.3.1-1主程序圖上圖3.3.1-1遙控發(fā)射的主程序，首先初始化程序,然后調(diào)用鍵掃描處理子程序如圖3.3.1-2所示：掃鍵開始掃鍵開始返回逐行掃描，按P口值查鍵號按鍵號轉(zhuǎn)至相應(yīng)的發(fā)射程序鍵按下？NY圖3.3.1-2鍵掃描子程序掃鍵過程:首先判斷控制鍵是否按下,若有控制鍵按下則進行逐行掃描,按照P口值查找鍵號.最后按照鍵號轉(zhuǎn)至相應(yīng)的發(fā)射程序如圖所示。發(fā)射開始發(fā)射開始裝入發(fā)射脈沖個數(shù)（R1）發(fā)3ms脈沖停發(fā)1ms發(fā)1ms脈沖（R1）-1=0返回停發(fā)1msYN圖3.3.1-3紅外信號發(fā)射子程序紅外信號發(fā)射過程:首先裝入發(fā)射脈沖個數(shù)(發(fā)射時為3ms脈沖,停發(fā)時為1ms脈沖),此時若發(fā)射脈沖個數(shù)為1則返回主程序,若不為1則發(fā)1ms脈沖,然后停發(fā)1ms脈沖,這樣便結(jié)束整個發(fā)射過程.在實踐中,采用紅外線遙控方式時,由于受遙控距離,角度等影響,使用效果不是很好,如采用調(diào)頻或調(diào)幅發(fā)射接收碼,可提高遙控距離,并且沒有角度影響,流程如3.3.1-3紅外發(fā)射子程序圖：3.3.2遙控接收部分軟件結(jié)構(gòu)圖及其功能說明紅外接收解碼應(yīng)用中斷原理，于中斷過程:首先判斷低電平脈寬度是否大于2ms,若脈寬不到2ms,則中斷返回，如圖3.3.2-1接收子程序流程圖：中斷開始中斷開始接收并對低電平脈沖計數(shù)中斷返回按脈沖個數(shù)至對應(yīng)的功能程序低電平脈寬>2ms高電平脈寬>3ms？NNYY圖3.3.2-1接收子程序若低電平大于2ms,則接收并地低電平脈沖計數(shù),接下來看判斷高電平脈寬度沖是否大于3ms,若脈寬不到3ms,則返回上一接收計數(shù)過程;若高電平脈寬大于3ms,則按照脈沖個數(shù)至對應(yīng)功能程序.此時中斷返回.4紅外遙控電風(fēng)扇總體設(shè)計4.1紅外遙控電風(fēng)扇控制要求本設(shè)計需實現(xiàn)溫度檢測并在液晶顯示器上顯示以及設(shè)定上下限溫度報警閥值，同時能根據(jù)紅外遙控器遙控電機轉(zhuǎn)速，實現(xiàn)紅外控制風(fēng)扇快速、中速、慢速三級檔位功能。4.2總控制程序設(shè)計如圖4.2-1總控制程序流程：開始開始紅外接收解碼結(jié)束溫度采集顯示、閥值報警紅外發(fā)射電機驅(qū)動，電風(fēng)扇檔位調(diào)整圖4.2-1總控制程序圖4.3運行程序仿真編譯通過，經(jīng)下載到本硬件設(shè)計中，能實現(xiàn)紅外遙控電風(fēng)扇功能和附加溫度采集功能，各項功能達(dá)標(biāo)如圖4.3-1：圖4.3-1溫度仿真5結(jié)束語在設(shè)計制作紅外遙控電風(fēng)扇的過程中，深切體會到，實踐是理論運用的最好檢驗。本次設(shè)計是對自身所學(xué)知識的一次綜合性檢測和考驗，無論是動手能力還是理論知識運用能力都得到了提高，同時加深了對網(wǎng)絡(luò)資源認(rèn)識，大大提高了查閱資料的能力和效率，有充足的時間投入到電路設(shè)計當(dāng)中。本系統(tǒng)的研制主要應(yīng)用到了模擬電子技術(shù)、數(shù)字電子技術(shù)、單片機控制技術(shù)、電子工藝等多方面的知識，所設(shè)計的基于單片機程序控制的紅外遙控，達(dá)到了應(yīng)用要求。在數(shù)據(jù)測試和調(diào)試方面，本系統(tǒng)各項功能指標(biāo)達(dá)標(biāo)滿足設(shè)計要求。在這次設(shè)計中我明白了紅外線的基本的特點，不僅在家用電器方面有足夠的發(fā)展，在許多領(lǐng)域更有發(fā)展前途，可以高溫殺菌，紅外線夜視儀，監(jiān)控設(shè)備，手機的紅外口，賓館的房門卡，汽車、電視機的遙控器、洗手池的紅外感應(yīng)，飯店門前的感應(yīng)門等更多的領(lǐng)域有發(fā)展空間，讓人們的生活更加方便。此外在軍事上有較大的發(fā)展空間，它可以在晚上很好的可見性，這是其它的光線所沒有的特點，能在未來軍事上有不可小覷的優(yōu)勢?？傊?，本次設(shè)計我的紅外線家用開關(guān)控制系統(tǒng)不僅使我對紅外線有了較大的認(rèn)識，而已讓我認(rèn)識到一個系統(tǒng)設(shè)計的具體過程；這是很具有影響力的。6致謝最后，我要感謝我們的指導(dǎo)老師康萬新老師，在大四這幾個月內(nèi)他一直耐心的指導(dǎo)我做設(shè)計?？道蠋煹膶I(yè)知識淵博寬廣、治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)科學(xué)、待人和藹可親幽默風(fēng)趣無不影響著我，同時還為我們解答各種疑難問題經(jīng)過幾個月的設(shè)計，留給我印象最深的是要設(shè)計一個成功的電路，必須要有堅實的理論基礎(chǔ)和有過實際動手調(diào)試電路的經(jīng)驗。此次的設(shè)計在老師的幫助和自己的努力下能完成各項任務(wù)功能，同時，不足之處還希望各位評委老師給

附錄1：紅外遙控電風(fēng)扇完整原理圖附錄2：紅外遙控電風(fēng)扇PCB圖

附錄3：紅外遙控電風(fēng)扇實物圖附錄4：紅外遙控電風(fēng)扇部分源程序紅外解碼程序：/**********************外部中斷0函數(shù)**********************/voidex0_isr(void)interrupt0using0//外部中斷0服務(wù)函數(shù){staticunsignedchari;//接收紅外信號處理staticbitstartflag;//是否開始處理標(biāo)志位if(startflag){ if(irtime<63&&irtime>=33)//引導(dǎo)碼TC9012的頭碼，9ms+4.5ms i=0; irdata[i]=irtime;//存儲每個電平的持續(xù)時間，用于以后判斷是0還是1 irtime=0; i++; if(i==33) { irok=1; i=0; }} else { irtime=0;startflag=1; } }/******************************定時器0初始化********************************/voidISPInit(void)//定時器0初始化{TMOD=0x12;//定時器0工作方式2，TH0是重裝值，TL0是初值TH0=0x00;//重載值TL0=0x00;//初始化值TH1=(65536-100)/256;TL1=(65536-100)%256;//定時0.1mSET0=1;//開中斷ET1=1;TR0=1;IT0=1;//指定外部中斷0下降沿觸發(fā)，INT0(P3.2)EX0=1;//使能外部中斷EA=1;//開總中斷}/*******************************紅外鍵值處理*************************************/voidKeyPro(void)//紅外鍵值散轉(zhuǎn)程序{ switch(IRcord[2]) { case0x44: { speed++; if(speed==6) speed=1; break; } case0x40: { speed--; if(speed==0) speed=5; break; } case0x43: { run=~run; break; } default:break; } irpro_ok=0;//處理完成后清楚標(biāo)志位} /******************************紅外解碼函數(shù)處理****************************/voidIrcordpro(void)//紅外碼值處理函數(shù){unsignedchari,j,k;unsignedcharcord,value;k=1;for(i=0;i<4;i++)//處理4個字節(jié){for(j=1;j<=8;j++)//處理1個字節(jié)8位{cord=irdata[k];if(cord>7)