智能红外遥控电风扇系统的设计毕业论文
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智能红外遥控电风扇系统的设计毕业论文目录1 引言 (1)1.1课题设计目的及意义 (1)1.2课题研究容和预期目的 (2)2 总体方案的设计和工作原理 (2)2.1设计方案的选择 (2)2.2总体硬件设计 (3)2.3工作原理 (3)3 硬件设计 (4)3.1发射端电路设计 (4)3.1.1红外发射电路设计 (7)3.1.2键盘电路设计 (8)3.1.3显示电路设计 (9)3.1.4电源电路设计 (10)3.2接收端电路设计 (12)3.2.1红外接收电路设计 (13)3.2.2键盘电路设计 (14)3.2.3显示电路设计 (14)3.2.4电源电路设计 (14)3.2.5控制电路设计 (15)4 软件设计 (16)4.1红外发射 (17)4.1.1发射端程序设计 (17)4.1.2遥控码的发射 (18)4.2红外接收 (19).专业.专注.4.2.1接收端程序设计 (19)4.2.2数码帧的接收处理 (19)4.3 调速单元 (20)4.3.1 调速原理 (20)4.3.2 调速方法 (20)4.4按键抖动问题 (21)5 系统的调试 (23)5.1系统的硬件调试 (23)5.2系统的软件调试 (24)附录 (25)1.红外发射电路 (25)2.红外接收电路 (26)3.红外发射程序 (27)4.红外接收程序 (31)参考文献 (37)致谢 (38).专业.专注.1 引言红外线又被称为红外光波,它的波长围为0.01um-1000um。
根据其波长的不同,可以将其分为两种:可见光和不可见光。
可见光的波长为0.38um-0.76um,有七种颜色,为红、橙、黄、绿、青、蓝、紫。
紫外线光波的波长为0.01um-0.38um,红外线的波长为0.76um-1000um。
红外光线根据波长围的不同可分为四类:近红外、中红外、远红外、极红外。
选用近红外光线作为红外遥控的遥控指令,是因为红外发射器件与红外接收器件光谱正好重合,能够进行来良好地匹配,发光与受光峰值波长为0.8um-0.94um,这样就可以获得较高的可靠性和较高的传输效率。
目前来讲,红外线的传输技术在家电遥控器中广泛应用。
红外线是无线局域网的传输方式之一,优点是不受无线电干扰和国家无线管理委员会所限。
红外数据协会(IRDA)成立后,为了保证不同厂商的红外产品能够获得最佳的通信效果,红外通信协议将红外数据通信所采用的光波波长的围限定在850至900nm之。
1.1课题设计目的及意义科技的发展,使得人们生活的节奏也越来越快,随之人们对方便,快捷的要求也不断增高。
遥控器的出现,在一定程度上满足了人们的要求。
红外遥控实现了对控制对象的远距离控制,原理是利用红外线来传递控制信号,具体来说,就是由发射器发出红外线指令信号,接收器接收下来并对信号进行处理,最终实现对控制对象的远程控制功能。
红外遥控具有隐蔽性、独立性、无穿透障碍物的能力、物理特性与可见光相似性等特点。
随着红外遥控技术的开发和迅速发展,大部分电器应用了红外遥控,电风扇也不例外。
从由通过按钮控制电风扇面板,到短距离(10M以)的遥控,虽然改变不大,但是带来的便利无疑是巨大的。
红外遥控技术的成熟,也使得遥控电风扇的设计变得简单,价格低廉。
作为一种常用的电器,电风扇具有体积轻巧、价格便宜、摆放方便等特点。
空调虽然现在在城市中已经相当普遍,而且有替代电风扇的趋势,但是由于家庭消费水平所限,在将来的一段时间里,电风扇在中小城市和农村仍有较大的市场份额。
.专业.专注.市场的需求促使了电风扇的发展。
“智能化”的兴起,使得电风扇的功能也越来越多,越来越贴进人们生活。
在现有市场多功能红外遥控电风扇的基础上,提出了一种新型的智能电风扇,相对于旧式电风扇,智能电风扇设置了很多人性化的设计,如智能照明,安全保护,倾倒保护,智能照明等功能,使得电风扇更加人性化,相信其丰富的功能、人性化的设计将会大大提高电风扇的市场竞争力。
1.2课题研究容和预期目的本设计方案就是以电风扇为对象,通过红外遥控系统来实现电风扇的几种常用功能,如:开关功能、调速功能、定时功能等的控制,相对于传统的机械控制,体现出了更加方便、更加快捷的优点。
2 总体方案的设计和工作原理2.1设计方案的选择红外编码有很多种方式,下面列举两种实现方案:第一方案:脉宽调制的串行码。
这种遥控码具有以下特征:以脉宽为0.565ms、间隔0.56ms、周期为1.125ms的组合表示二进制的“0”;以脉宽为0.565ms、间:隔1.685ms、周期为2.25ms的组合表示二进制的“1”。
其相关的波形图如下第二方案:码分制。
采用脉冲个数编码,不同的脉冲个数代表不同的被控对象,最小为2个脉冲。
为了使接收可靠,第一位码宽为3ms,其余为1ms,遥控码数据帧间隔大于10ms,如图2所示。
.专业.专注..专业.专注.图2 码分制编码波形图本设计采用第二方案,码分制编码编程简单,在按键较少的情况下优势明显。
2.2总体硬件设计 AT89C51电机调速控制输出键盘功能输入遥控功能输入图3 硬件总体结构框图 2.3工作原理红外遥控是单项的红外通信方式,整个信号传输中,需要一个发射端和一个接收端。
发送端采用单片机将待发送的二进制信号编码调制为一系列的脉冲串信号,通过红外发射管发射红外信号。
红外接收端普遍采用价格便宜,性能可靠的一体化红外接收头接收红外信号,它对信号进行放大后送解调电路将以调制的指令编码信号解调出来,即还原为编码信号,再送给单片机,经单片机解码并控制相关对象。
图4 遥控器原理图3 硬件设计3.1发射端电路设计发射端电路:单片机系统及显示电路、红外发射电路、按键电路和稳压电路等组成。
其设计原理图如图5所示:图5 手持式遥控器方框图CPU采用AT89C51单片机。
1.AT89C51的功能:.专业.专注.(1)和 MCS-8051产品兼容(2)2KB可重编程闪速存储器(3)耐久性:1000写/擦除周期(4)2.7V-6V的操作围(5)全静态操作:0Hz-24MHz(6)两级加密程序存储器(7)128×8位部RAM(8)15根可编程I/O引线、6个中断源(9)可编程串行UART通道(10)直接LED驱动输出(11)片模拟比较器(12)低耗空载和掉电方式。
2.AT89C51的引脚及功能图6 AT89C51引脚.专业.专注.(1) 主要电源引脚① VSS 电源端② GND 接地端(2) 外接晶体引脚XTAL1和XTAL2① XTAL1 接外部晶体的一个引脚。
在单片机部,它是构成片振荡器的反相放大器的输入端。
当采用外部振荡器时,该引脚接收振荡器的信号,既把此信号直接接到部时钟发生器的输入端。
② XTAL2 接外部晶体的另一个引脚。
在单片机部,它是上述振荡器的反相放大器的输出端。
采用外部振荡器时,此引脚应悬浮不连接。
(3) 输入/输出引脚 P0.0~ P0.7、P10.~P1.7、P2.0~ P2.7 和P3.0~P3.7。
① P0端口(P0.0~ P0.7) P0是一个8位漏极开路型双向I/O端口。
作为输出口用时,每位能以吸收电流的方式驱动8个TTL输入,对端口写1时,又可作高阻抗输入端用。
在访问外部程序和数据存储器时,它是分时多路转换的地址(低8位)/数据总线,在访问期间激活了部的上拉电阻。
② P1端口(P1.0~ P1.7) P1是一个带有部上拉电阻的8位双向I/O端口。
P1的输出缓冲器可驱动(吸收或输出电流方式)4个TTL输入。
对端口写1时,通过部的上拉电阻把端口拉到高电位,这时可用作输入口。
作输入口时,因为有部的上拉电阻,那些被外部信号拉低的引脚会输出一个电流。
③ P2端口(P2.0~P2.7) P2是一个带有部上拉电阻的8位双向I/O端口。
P2的输出缓冲器可驱动(吸收或输出电流方式)4个TTL输入。
对端口写1时,通过部的上拉电阻把端口拉到高电位,这时可用作输入口。
P2作输入口使用时,因为有部的上拉电阻,那些被外部信号拉低的引脚会输出一个电流。
在访问外部程序存储器和16位地址的外部数据存储器(如执行MOVX DPTR指令)时,P2送出高8位地址。
在访问8位地址的外部数据存储器(如执行MOVX Ri , A指令)时,P2口引脚上的容(就是专用寄存器(SFR)区中P2寄存器的容),在整个访问期间不会改变。
④ P3端口(P3.0~P3.7) P3 是一个带有部上拉电阻的8位双向I/O端口。
P2 .专业.专注.的输出缓冲器可驱动(吸收或输出电流方式)4个TTL输入。
对端口写1时,通过部的上拉电阻把端口拉到高电位,这时可用作输入口。
P3作输入口使用时,因为有部的上拉电阻,那些被外部信号拉低的引脚会输出一个电流。
在AT89C51中,P3端口还用于一些专门功能,这些兼用功能如下:(1) P3.0 RXD(串行输入口)(2) P3.1 TXD(串行输出口)(3) P3.2 /INT0(外部中断0)(4) P3.3 /INT1(外部中断1)(5) P3.4 T0(记时器0外部输入)(6) P3.5 T1(记时器1外部输入)(7) P3.6 /WR(外部数据存储器写选通)(8) P3.7 /RD(外部数据存储器读选通)(9) P3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号3.1.1红外发射电路设计本遥控发射器采用码分制遥控方式。
码分制红外遥控就是指令信号产生电信号以不同的脉冲编码(不同的脉冲数目及组合)代表不同的控制指令。
在确定选择AT89C51作为本设计发射电路核心芯片和点触式开关作为控制键后,加上一个简单红外发射电路和12M晶体震荡器便可实现红外发射。
红外发光二极管为发射部分的主要元件。
由于红外发光二极管的部材料与普通二极管不同,所以它是一个特殊的发光二极管,在它的两端加上一定的电压时,其发出来的是红外线不再是可见光。
现在市面上常用的红外发光二极管的波长为940nm,其与普通Φ5的发光二极管外形相同,但是颜色不同。
遥控发射通过键盘,每按下一个键,即产生具有不同的编码数字脉冲,这种代码指令信号调制在40KHz的载波上,激励红外光二极管产生不同的脉冲,通过空间传送到受控机的遥控接收器。
P1口作为按键部分,P0.7口作为发射部分。
电路图如图7所示:本系统采用PH303红外发射二极管,波长为940,正向电压在1.5V以下。
.专业.专注.图7 红外发射电路3.1.2键盘电路设计单片机系统的键盘主要有两种:一种是有编码键盘,另一种是非编码键盘。
编码键盘:包括按键和产生键码的硬件电路。
当使用时,按下键盘上的按键,硬件电路就会产生这个键的代码(简称键码),在此时还会产生一个脉冲信号,脉冲信号传递给CPU以接收键码。
编码键盘的优点是编写程序简单而且使用方便;缺点所使用的硬件复杂。