电子遥控窗帘系统设计(29)

1、课题七：电子遥控窗帘系统设计一、主要实现功能1、利用红外发射器与接收器，实现遥控打开与关闭。窗帘系统采用控制直流电机运转模拟。2、窗帘的运行速度可以控制。3、为防止窗帘拉坏或者烧毁电机，要有限位开关设计。二、原理图三、主要器件（模块）介绍（1）红外通信简介红外通信具有控制简单、实施方便、传输可靠性高的特点，是一种较为常用的通信方式。实现单片机系统红外通信的关键在于红外接口电路的设计以及接口驱动程序的设计。1、红外通信的基本原理红外通信是利用950nm近红外波段的红外线作为传递信息的媒体，即通信信道。发送端采用脉冲相位调制（PPM）方式，将二进制数字信号调制(调制作用的实质就是使相同频率范围的信

2、号分别依托于不同频率的载波上，接收机就可以分离出所需的频率信号，不致互相干扰,这也是在同一信道中实现多路复用的基础)成某一频率的脉冲序列，并驱动红外发射管以光脉冲的形式发送出去；接收端将接收到的光脉转换成电信号，再经过放大、滤波等处理后送给解调电路进行解调，还原为二进制数字信号后输出。2、红外发送器红外发送器电路包括脉冲振荡器、驱动管Q1和Q2、红外发射管Q3等部分。其中脉冲振荡器用以产生38kHz的脉冲序列作为载波信号；红外发射管Q3用来向外发射950nm的红外光束。红外发送器的工作原理为：串行数据由单片机的串行输出端DATA送出并驱动Q1管，数位“0”使Q1管导通，通过Q2管调制成38kH

3、z的载波信号，并利用红外发射管Q3以光脉冲的形式向外发送。数位“1”使Q1管截止，红外发射管Q3不发射红外光。若传送的波特率设为1200bps，则每个数位“0”对应32个载波脉冲调制信号的时序，如图所示。序图3、红外接收器红外接收电路选用专用红外接收模块。该接收模块是一个三端元件，使用单电源+5V电源，具有功耗低、抗干扰能力强、输入灵敏度高、对其它波长（950nm以外）的红外光不敏感的特点，其内部结构框图如图所示。红外接收模块内部结构框图接收模块的工作原理为：首先，通过红外光敏元件将接收到的载波频率为38kHz的脉冲调制红外光信号转化为电信号，再由前置放大器和自动增益控制电路进行放大处理。然后

4、，通过带通滤波器和进行滤波，滤波后的信号由解调电路进行解调。最后，由输出级电路进行反向放大输出。红外接收头接收后的数据刚好是跟发送相反，引导码是9ms低电平加4.5ms的高电平接下来是8位客户码和8位客户码的反码，再接下来就是8位数据码和八位数据码的反码“0”是0.56ms 的低电平和0.56ms的高电平表示“1”是0.56ms 的低电平和1.69ms的高电平表示先接收低位后高位二、原理图（2）直流电机直流电机（direct current machine）是指能将直流电能转换成机械能（直流电动机）或将机械能转换成直流电能（直流发电机）的旋转电机。它是能实现直流电能和机械能互相转换的电机。当它

5、作电动机运行时是直流电动机，将电能转换为机械能；作发电机运行时是直流发电机，将机械能转换为电能。1、 工作原理直流电机里边固定有环状永磁体，电流通过转子上的线圈产生安培力，当转子上的线圈与磁场平行时，再继续转受到的磁场方向将改变，因此此时转子末端的电刷跟转换片交替接触，从而线圈上的电流方向也改变，产生的洛伦兹力方向不变，所以电机能保持一个方向转动。直流发电机的工作原理就是把电枢线圈中感应的交变电动势，直流电机靠换向器配合电刷的换向作用，使之从电刷端引出时变为直流电动势的原理。感应电动势的方向按右手定则确定（磁感线指向手心，大拇指指向导体运动方向，其他四指的指向就是导体中感应电动势的方向）。导体

6、受力的方向用左手定则确定。这一对电磁力形成了作用于电枢一个力矩，这个力矩在旋转电机里称为电磁转矩，转矩的方向是逆时针方向，企图使电枢逆时针方向转动。如果此电磁转矩能够克服电枢上的阻转矩（例如由摩擦引起的阻转矩以及其它负载转矩），电枢就能按逆时针方向旋转起来。（3）最小单片机系统单片机最小系统介绍单片机最小系统主要由电源、复位、振荡电路以及扩展部分等部分组成。最小系统原理图如图4.1所示。图4.1最小系统电路图电源供电模块图4.1.1 电源模块电路图对于一个完整的电子设计来讲，首要问题就是为整个系统提供电源供电模块，电源模块的稳定可靠是系统平稳运行的前提和基础。51单片机虽然使用时间最早、应用范

7、围最广，但是在实际使用过程中，一个和典型的问题就是相比其他系列的单片机，51单片机更容易受到干扰而出现程序跑飞的现象，克服这种现象出现的一个重要手段就是为单片机系统配置一个稳定可靠的电源供电模块。此最小系统中的电源供电模块的电源可以通过计算机的USB口供给，也可使用外部稳定的5V电源供电模块供给。电源电路中接入了电源指示LED，图中R11为LED的限流电阻。S1 为电源开关。复位电路图4.1.2 复位电路图单片机的置位和复位，都是为了把电路初始化到一个确定的状态，一般来说，单片机复位电路作用是把一个例如状态机初始化到空状态，而在单片机内部，复位的时候单片机是把一些寄存器以及存储设备装入厂商预设

8、的一个值。单片机复位电路原理是在单片机的复位引脚RST上外接电阻和电容，实现上电复位。当复位电平持续两个机器周期以上时复位有效。复位电平的持续时间必须大于单片机的两个机器周期。具体数值可以由RC电路计算出时间常数。复位电路由按键复位和上电复位两部分组成。(1)上电复位：STC89系列单片及为高电平复位，通常在复位引脚RST上连接一个电容到VCC，再连接一个电阻到GND，由此形成一个RC充放电回路保证单片机在上电时RST脚上有足够时间的高电平进行复位，随后回归到低电平进入正常工作状态，这个电阻和电容的典型值为10K和10uF。(2)按键复位：按键复位就是在复位电容上并联一个开关，当开关按下时电容

9、被放电、RST也被拉到高电平，而且由于电容的充电，会保持一段时间的高电平来使单片机复位。振荡电路图4.1.3 振荡电路图单片机系统里都有晶振，在单片机系统里晶振作用非常大，全程叫晶体振荡器，他结合单片机内部电路产生单片机所需的时钟频率，单片机晶振提供的时钟频率越高，那么单片机运行速度就越快，单片接的一切指令的执行都是建立在单片机晶振提供的时钟频率。在通常工作条件下，普通的晶振频率绝对精度可达百万分之五十。高级的精度更高。有些晶振还可以由外加电压在一定范围内调整频率，称为压控振荡器(VCO)。晶振用一种能把电能和机械能相互转化的晶体在共振的状态下工作，以提供稳定，精确的单频振荡。单片机晶振的作用

10、是为系统提供基本的时钟信号。通常一个系统共用一个晶振，便于各部分保持同步。有些通讯系统的基频和射频使用不同的晶振，而通过电子调整频率的方法保持同步。晶振通常与锁相环电路配合使用，以提供系统所需的时钟频率。如果不同子系统需要不同频率的时钟信号，可以用与同一个晶振相连的不同锁相环来提供。STC89C51使用11.0592MHz的晶体振荡器作为振荡源，由于单片机内部带有振荡电路，所以外部只要连接一个晶振和两个电容即可，电容容量一般在15pF至50pF之间。四、主程序流程图 五、结果直流电机能够实现开始停止以及加速按下遥控板的1开始运行，2停止，4加速运行。由于无法做到反转，需要将窗帘上的杆子设计成环

11、形，并加上限位开关，来满足窗帘能够拉开合上。 附件/* 实验名 : 数码管显示红外线值实验* 使用的IO : 红外使用P3.2数码管使用P0,P2.2,P2.3,P2.4* 实验效果 : 数码管显示出读取到的红外线的值*注意 ：*/ #include<reg52.h>#define GPIO_DIG P0sbit LSA=P22;sbit LSB=P23;sbit LSC=P24;sbit k1=P33;sbit PWM=P13;sfr P_SW1 = 0xA2;sfr CCON = 0xD8;sbit CR = CCON6;sbit CF = CCON7;sfr CMOD = 0

12、xD9;sfr CL = 0xE9;sfr CH = 0xF9;sfr CCAPM1 = 0xDB;sfr CCAP1L = 0xEB;sfr CCAP1H = 0xFB;sfr PCA_PWM1 = 0xF3;#define CCP_S0 0x10#define CCP_S1 0x20unsigned char code DIG_CODE17=0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f,0x77,0x7c,0x39,0x5e,0x79,0x71,0X76;/0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、A、b、C、d、E、F的显示码unsig

13、ned char DisplayData8;unsigned char timer1; sbit IRIN=P32;unsigned int count,a,b,value;unsigned char miao;unsigned char IrValue6;unsigned char Time;void IrInit();void DelayMs(unsigned int );void DigDisplay();void Time1Config();void de();/* 函数名 : main* 函数功能 : 主函数* 输入 : 无* 输出 : 无*/ void PCA_Init(void)

14、 unsigned char temp; temp = P_SW1; /- 配置PCA的复用引脚 - temp &=(CCP_S0 | CCP_S1); temp |= CCP_S1; /- P2.5,P2.6,P2.7为PCA复用引脚 - P_SW1 = temp; CCON = 0; /- 初始化PCA控制寄存器 - CL = 0; /- 复位PCA寄存器 - CH = 0; CMOD = 0x02; /- 设置PCA时钟源，禁止PCA定时器溢出中断 - PCA_PWM1 = 0x00; /- PCA1工作于8位PWM模式 - CCAP1H = CCAP1L = 102; /- 设

15、置PCA1的PWM1占空比40% CCAPM1 = 0x42; /- PCA1设置为8位模式 - CR = 1; /- PCA定时器开始工作 -void main() IT0=1;/下降沿触发EX0=1;/打开中断0允许IRIN=1;/初始化端口 TMOD = 0x20; /- 配置T1为定时模式,工作于方式0，16位装载模式 - TH1 = 255; /重新赋初值TL1 = 255; TR1 = 1; /- 启动T1工作 - ET1 = 1; /- 使能T1中断 - EA = 1;value=0;while(1)DisplayData0 = DIG_CODE15;DisplayData1 =

16、 DIG_CODEIrValue2%16;DisplayData2 = DIG_CODEIrValue2/16; DigDisplay();if(k1=0)de(); if(k1=0) value=0; /*TR1=TR1;*/if(k1=1)if(IrValue2=0x0c)/改变30这个值可以改变直流电机的速度 value=1000;IrValue2=0; if(IrValue2=0x18) value=0;IrValue2=0; if(IrValue2=0x08)de();if(IrValue2=0x08) value=value+200;if(value>=10000)value

17、=0;IrValue2=0; elsePWM=0; /* 函数名 : DelayMs()* 函数功能 : 延时* 输入 : x* 输出 : 无*/void DelayMs(unsigned int x) /0.14ms误差 0us unsigned char k; while(x-) for (k = 0; k<13; k+) void de()for(a=0;a+;a<100)for(b=0;b+;b<50);/* 函 数 名 : DigDisplay* 函数功能 : 使用数码管显示* 输 入 : 无* 输 出 : 无*/void DigDisplay()unsigned

18、char i;unsigned int j;for(i=0;i<8;i+)switch(i) /位选，选择点亮的数码管，case(0):LSA=0;LSB=0;LSC=0; break;/显示第0位case(1):LSA=1;LSB=0;LSC=0; break;/显示第1位case(2):LSA=0;LSB=1;LSC=0; break;/显示第2位case(3):LSA=1;LSB=1;LSC=0; break;/显示第3位case(4):LSA=0;LSB=0;LSC=1; break;/显示第4位case(5):LSA=1;LSB=0;LSC=1; break;/显示第5位cas

19、e(6):LSA=0;LSB=1;LSC=1; break;/显示第6位case(7):LSA=1;LSB=1;LSC=1; break;/显示第7位GPIO_DIG=DisplayDatai;/发送段码j=10; /扫描间隔时间设定while(j-);GPIO_DIG=0x00;/消隐/* 函数名 : IrInit()* 函数功能 : 初始化红外线接收* 输入 : 无* 输出 : 无*/* 函数名 : ReadIr()* 函数功能 : 读取红外数值的中断函数* 输入 : 无* 输出 : 无*/void ReadIr() interrupt 0unsigned char j,k;unsigne

20、d int err;Time=0; DelayMs(70);if(IRIN=0)/确认是否真的接收到正确的信号 err=1000;/1000*10us=10ms,超过说明接收到错误的信号/*当两个条件都为真是循环，如果有一个条件为假的时候跳出循环，免得程序出错的时侯，程序死在这里*/while(IRIN=0)&&(err>0)/等待前面9ms的低电平过去 DelayMs(1);err-; if(IRIN=1)/如果正确等到9ms低电平err=500;while(IRIN=1)&&(err>0) /等待4.5ms的起始高电平过去DelayMs(1);err-;for(k=0;k<4;k+)/共有4组数据for