基于单片机的红外遥控电风扇控制系统设计

1、安庆职业技术学院2015届毕业生毕业论文（设计）安庆职业技术学院毕业论文（设计）任务书题 目： 基于单片机的红外遥控电风扇控制系统设计姓 名： 张兵 学 号： 1120131033 系 别： 电子信息系 专 业： 应用电子技术 班 级： 2012级电子 指导教师： 杜青 2014年 6 月 10日（1） 课题意义及主要内容： 随着社会的发展，人们生活水平的提高，对物质要求有了进一步的提高，特别是电子产品这样的东西，人们对其有了新的要求，希望他们有着，节能，使用方便以及智能等要求，若于是电器也向着智能化方向发展，各种智能电风扇，电饭锅，电磁炉，等层出不穷。本文专对智能电风扇进行了一系类的阐述和全

2、面的设计方案。 2014年 6月10日（二）目的要求：红外遥控电风扇控制系统的总体方案设计是根据其功能和设计要求，从全局的角度，以系统的观点而进行整体方面的设计，主要包括无线收发模块设计，信号触发模块设计和报警电路模块设计等。2014年6月15日（三）进度计划：1第1周第4周：查阅资料，消化内容，形成方案，写出开题报告。 2第5周第6周：根据开题报告进行设计，设计出各功能模块并画出其原理图。 3第7周第8周：焊接出各主要功能模块并进行调试，发现问题并对原理图做进一步的修改。 4第9周第10周：用protel99 SE软件制做出整个实验仪的功能模块PCB图。5第11周第12周：根据整个系统，写出

3、毕业设计报告。6第13-14周：论文文本打印，交老师审阅，进一步修改完善。进行答辩。 2014年6月15日（四）审批意见：系（专业）负责人签字： 2014年6月15日（五）学生开始执行任务书日期：2014年6月15日（六）学生提交全部论文日期：2014年9月10日（七）学生签名：2014年9月10日（八）指导教师签名：2014年9月10日（九）注意事项：1、本任务书一式二份，各系留存一份，交教务处一份；任务书第（一）、（二）、（三）、（五）、（六）、（八）项由指导教师认真填写；第（四）项由系或专业负责人认真填写；第（七）项由学生本人填写。2、学生应在指导教师指导下根据本任务书的要求制定具体实施

4、计划并按时完成任务。21目 录【摘要】【关键词】Key words: - 60. 引 言 - 61. 遥 控 器 - 7 1.1 工 作 原 理 及 组 成 部 分 - 7 1.2 红外发射 - 7 1.3 红外发射的编码方式 - 8 1.4 硬 件设计 - 8 1.5 软件设计 - 92. 电 风 扇 控 制 板 - 9 2.1工 作 原 理 及 组 成 部 分 - 9 2.2设计方案 - 10 2.3硬 件设计 - 11 2.4软件设计 - 113 结束语 - 21参考文献 - 21红外遥控电风扇控制系统设计摘 要：遥控电风扇是90年代初期在广东珠江三角洲地区作做大量的研发和生产，并有专门

5、的掩模芯片作为主控芯片使用，现本人用单片机作了接收和发射的配套使用的系统方案。红外遥控电路现在已成为一种设计电路的时尚,现简单地介绍了红外线遥控发射、接收系统的原理，给出用 89C2051作为遥控接收系统解码器的一种巧妙实现方法，以及完整的51汇编程序代码。包括发射、接收的原理图及其编程的主程序、发送程序、接收程序、定时中断程序的流程过程，从而完成此设计的要点，参考流程方框图的构思过程，可以编写应用软件。遥控电风扇控制系统分为两大部分：遥控器和电风扇控制板，下面分别加以描述。关键词：89c2051;编码;解码;电风扇控制. The design of Infrared remotecontro

6、l electric fan control systemAbstract:Electric remote control is the early 90's for the Pearl River Delta region in Guangdong, a great deal of R & D and production, as well as a dedicated control chip chip mask use, is I made use of single-chip receive and transmit system supporting the use

7、of program. Infrared remote control circuit design has become a fashion circuit, it is a simple introduction to infra-red remote control launching, the principle of the receiving system is given by 89C2051 system as a remote control decoder to receive an ingenious method, as well as a complete compi

8、lation of the 51 program code. Including the launch, receive the schematic diagram of the main program and its programming, sending process, receiving process, from time to time interrupted the course of processes in order to complete the design of the main points of reference the idea of the proces

9、s flow block diagram, you can prepare applications. Remote fan control system is divided into two major parts: a remote control and electric control panel,respectively, are described below. Key words: 89c2051; encoding; decoding; electric fan control. 0引言随着社会的发展，人们生活水平的提高，对物质要求有了进一步的提高，特别是电子产品这样的东西，

10、人们对其有了新的要求，希望他们有着，节能，使用方便以及智能等要求，于是电器也向着智能化方向发展，各种智能电风扇，电饭锅，电磁炉，等层出不穷。本文专对智能电风扇进行了一系类的阐述和全面的设计方案。现代电子设计技术的核心是EDA(Electronic DesignAutomation)技术。就是依赖功能强大的计算机，使设计者的工作仅限于利用软件的方式，即利用硬件描述语言和EDA软件来完成对系统硬件功能的实现。在这样的背景下，传统的电子电路的设计方法发生了革命性的变化。在现代高新电子产品的设计和生产中，微电子技术和现代电子设计技术是相互促进、相互推动又相互制约的两个技术环节。微电子技术代表了物理层在

11、广度和深度上硬件电路实现的发展，现代电子设计技术则反映了现代先进的电子理论、电子技术、仿真技术、设计工艺和设计技术与最新的计算机软件技术有机的融合和升华。EDA技术应用是这二者的结合，是这两个技术领域共同孕育的奇葩。1遥控器为了能远离距的控制电风扇，采用了红外遥控器。通常红外遥控器由发射和接收两部分组成，发射部分由单片机 80C2051等构成。接收部分装在电风扇的控制器内，由89C51等构成。11工作原理及组成部分 (1)CPU采用AT89C2051单片机，AT89C2051的功能:MCS-8051产品兼容、2KB可重编程闪速存储器、耐久性:1000写/擦除周期、2.7V6V的操作范围、全静态

12、操作：0Hz24MHz、两级加密程序存储器、128×8位内部RAM、15根可编程I/O引线、6个中断源、可编程串行UART通道、直接LED驱动输出、片内模拟比较器、低耗空载和掉电方式。（2）电源采用4节7号电池来提供电源，并用一个二极管（IN4148）进行降压。（3）调制部分：采用CD40106进行缓冲放大并整形.发送的数字信号与38K的载波进行相与，将其调制在一起,整形并缓冲放大,经过8050进行放大驱动红外发射管,使其发射红外光。(4)红外发射方原理见图（1）所示。 （图1）遥控器原理框图12红外发射 （1）发射部分包括键盘矩阵、编码调制、红外发送器。使用89C2051芯片 将按

13、键信号调制在 38KHz 的载波信号上通过三极管放大后发射出去。红外编码为： 全码 =引导码+系统码+系统反码+数据码+数据反码。89C2051 的 P1口构成矩阵式键盘，用T1产生定时中断，驱动P3.3产生一个38K的方波，作为红外线的调制基波。将发送的数据和P3.0进行逻辑与后，经过40106整形，用三极管驱动红外发射管发射。(2)按键功能 K1：低档、中档、高档；键值为 01H K2彩灯：键值为 02H K3：自然风、睡眠风、正常风键；值为03H K4定时；键值为04H K5开/关机；键值为05H (3)当无键按下时，延时10秒后进入待机状态，系统处于低功耗模式。当有按键按下时，INT0

14、中断产生中断，同时唤醒CPU进行工作状态。13红外发射的编码方式 遥控发射器专用芯片很多，根据编码格式可以分成两大类，这里我们以运用比较广泛，解码比较容易的一类来加以说明，现以日本 NEC的uPD6121G组成发射电路为例说明编码原理。当发射器按键按下后，即有遥控码发出，所按的键不同遥控编码也不同。这种遥控码具有以下特征：(1)采用脉宽调制的串行码，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”。 “0”和“1”组成的32位二进制码经38kHz的载频进行二次调制以提高

15、发射效率，达到降低电源功耗的目的。然后再通过红外发射二极管发射。(2)遥控编码是连续的32位二进制码组，其中前16位为用户识别码，能区别不同的电器设备，防止不同机种遥控码互相干扰。该芯片的用户识别码固定为十六进制0FFH；后16位为8位操作码（功能码）及其反码。 (3)遥控器在按键按下后，周期性地发出同一种32位二进制码，周期约为108ms。一组码本身的持续时间随它包含的二进制“0”和“1”的个数不同而不同，大约在4563ms之间。(4)其相关的波形图如下图2:（图2）遥控编码14.硬件设计 硬件设计见电路原理图（3）所示。 (图3)遥控器电路原理图15软件设计(1)采用中断的处理程序完成整个

16、系统的操作，INT0中断处理完成 键盘扫描以及发送。(2)程序流程图：见图4:遥控器软件流程图 （图4）遥控器软件流程图2 电风扇控制板21工作原理及组成部分红外接收部分包括光电转换放大器、解调、解码电路。 (1)CPU板将单片机、控制、键盘组合在一起完成了人机对话。用AT8C51单片机来作主芯片控制，采用红外T1838接收头，用双向可控硅MC97A6控制电机档位，具有红外遥控功能。(2)电源部分：交流220V经变压器降压为2×8V，全波整流后再由三端稳压器LM7805稳压，供给控制板。(3)电风扇控制板框图如图5（图5）电风扇控制板框图22设计方案 (1)控制部分，如下图6（图6）

17、电机引线图K1：低、中、高档，相应的指示灯亮。参见（图6）K2：控制彩灯，相应的指示灯亮 K3：自然风、睡眠风、正常风控制 。参见图8、图9、图10 K4: 定时30分钟，1小时，2小时，4小时。相应的指示灯亮。见图7K5：具有开机功能和关机功能(图7)定时时循环图(2)风类自然风的处理流程 : （图8)自然风的循环图睡眠风的处理流程: (图9)自然风的循环图正常风的处理流程: (图10)正常风循环(3)工作方式：分为手动和遥控两种方式。23硬件设计：参见（图11） （图11）电风扇控制板电路原理图24软件设计: (1)红外遥控输入在P3.2（INT0），面板按键P3.3（INT1）。(2)

18、遥控的解码过程： (图12) 编码 (图13)数据帧图形单片机收到一个中断后,开始计数，然后在主程序有一个判断子程序,首先判断是否8MS,是否有高电平，再判断是否>4MS的低电平，然后再判断是否是0或1，循环32次完成,32个码的接收和存储。(3)程序流程图: (图14)控制板主程序流程 (图15)键值处理流程电风扇红外发射（遥控器）程序;按键说明：K1：低风档，键值为 01K2：中风档，键值为 02K3：高风档，键值为 03K4：彩灯档，键值为 04K5：自然风档，键值为05K6：睡眠风档，键值为06K7：正常风档，键值为07K8：定时档，键值为08K9：开关机，键值为9采用4

19、5;1.5V供电，用89C2051作CPU芯片，当没有按键按下时，入待机状态,按键采用INT0进行中断，只采用了8个按键include(2051RAM.INC)ORG 0000H JMP MAINORG 0003H JMP KEY_INT0ORG 000BH JMP FM_T0ORG 0100HMAIN:MOV R0,#7FHCLR AMAIN 0MOV R0,ADJNZ R0,MAIN0清缓冲地址单元值MOV SP,#60HMOV P1,#00001111B 将P1置输入CLR KEYONCLR IT0设置电平触发SETB PT0SETB EX0 SETB EA MOV 40H,#0FFH

20、MOV 41H,#0FFH MOV 42H,#0FFHCLR DATAOUT CLR FMOUT 38K的中断初始值 MOV TMOD,#02H MOV TH0,#0F7HSETB FMOUT CLR TR0 1/3的高电平标志 MOV R2,#02H2/3的循环次数DJNZ 40H,LOOP1 DJNZ 41H,LOOP1DJNZ 42H,LOOP1 MOV PCON,#01H;进入待机LOOP1:JMP MAIN中断程序：完成其按键按下的标志位KEY_INT0: PUSH ACCPUSH PSWCLR EX0MOV A,P1CPL AANL A,#0FHMOV R2,A 将行号存

21、入R2中MOV P1,#0F0H 将列置输入端MOV A,P1CPLAANL A,#0F0H取列号并存入A中MOV R1,#03H置列初号MOV R3,#03H 置循环次数 CLR  CPINT01: RLC A   取列号JC PINT01   DEC R1DJNZ R3,PINT01PINT02: MOV A,R2  取行号MOV R2,#00HMOV R3,#03H  置循环次数PINT03

22、: RRC A  JC PINT04INC  R2DJNZ R3,PINT03PINT04: MOV A,R2CLR  CRLC  A RLC  AADD  A,R1MOV SENDBUF+2,A 键号存32H单元CPL AMOV SENDBUF+3,A  存键号的反码MOV SENDBUF,#0FFH  系统码在30H单元中MOV SENDBUF+1,#00H系统反码在31H

23、单元中LCALL SENDSETB ET0  发送引导码SETB TR0  启动T0LCALL PP  发送一帧数据.包括系统码和数据码CLR TR0   当发送完后关断定时器CLR ET0   关T0的中断SETB EX0  执行完后打开外INT0MOV 40H,#0FFHMOV 41H,#0FFHMOV 42H,#0FFHPOP PSWPOP&

24、#160;ACCRETIFM_T0: JB F0,IT01DJNZ R2,GRETMOV R2,#2IT01: CPL FMOUTCPL F0GRET: RETI引导脉冲子程序SEND: SETB DATAOUTLCALL DY9000usCLR DATAOUTLCALL DY4500usRET发送四个缓冲单元中的内容程序：PP: MOV R3,#4  发送的字节数 MOV R1,SENDBUF 

25、PP0: MOV R2,#08H  让其循环8次MOV A,R1  将数据首址 CLR C  清CYPP1: RRC A  右环移带进位 JC ONE  若C等1ZER0: SETB DATAOUT  若C等0 CALL DY562us CLR DATAOUT CALL DY562us ONE:&#

26、160;SETB DATAOUT CALL DY562us CLR DATAOUT CALL DY1687us DJNZ R2,PP1  INC  R1DJNZ R3,PP0 等四个字节的发送完 RET DY1687us:  MOV R31,#38L2:     PUSH    R31L3:     DJNZ 

27、0;  R31,L3        POP     R31        DJNZ    R31,L2 RETDY562us: MOV R31,#20L22:    PUSH    R31L33:    DJNZ    R31,L33

28、60;       POP     R31 DJNZ    R31,L22        RET 延时9000us子程序: DY9000us: MOV R31,#91L2A:    PUSH    R31L3A:    DJNZ    R31,L3A 

29、;       POP     R31        DJNZ    R31,L2A        RET 延时4500us子程序 DY4500us: MOV R31,#67L2B:    PUSH    R31L3B: 

30、;   DJNZ    R31,L3B        POP     R31        DJNZ    R31,L2B        RET  DY10S: MOV R6,#10 L2C: MOV R4,#2 L3C

31、: MOV R5,#248 DJNZ R5,$ DJNZ R4,L3C DJNZ R6,L2C RETENDINC文件内容AT89C2051 内存RAM分配  Fiel = 2051ram.INCSAVENOLISTR31  DATA 1FHKEYON  BIT 20H按键按下的标志RESTOR电风扇红外接收(控制板)程序用89C51单片机来作主芯片控制，采用红外1838接收头,可控硅采用MC97A6风扇具有红外遥控功能K1：低档，中档

32、, 高档，相应的指示灯亮K2：彩灯，相应的指示灯亮K3：自然风控制 睡眠风的控制 正常风的控制K4：定时30分钟，1小时，2小时，4小时K5:开关机功能自然风的处理流程：停->开低档->延时6秒->开中档->延时6秒->开高档->循环睡眠风的处理流程：停6S->开低档10S->停延时10S->开中档10S->停延时10S->开高档10S->循环正常风的处理流程：开低档10S-> 开中档10S-> 开高档10S-> 循环INCLUDE(REG51.INC) INCLUDE(89C51RAM.INC

33、) ORG 0000HJMP STARTORG 0003HJMP JISH_INT0;红外遥控中断设置ORG 000BHJMP LP0 定时中断ORG 0013HJMP KEY_INT1 按键中断ORG 0100HSTART: MOV R0,#7FH  预使用单元清0CLR AMAIN0: MOV R0,ADJNZ R0,MAIN0MOV SP,#60HMOV TMOD,#01HMOV TH0,#

34、3CH  定时50MSMOV TL0,#0B0HSETB LLOW   关低风SETB MDI   关中风SETB HIGHT   关高风SETB LLAP   关彩灯MOV P0,#0FFH  关所有的指示灯SETB EX0SETB EX1SETB EA   CPU开中MAIN:JB LKEYON,KEYH

35、ANDLE 检按键标志位JB REC,KEYHANDLE检接收中断标志位JMP MAIN   转主程序键值的处理的程序键盘处理程序K1键:完成弱、中、强控制,相应的指示灯点亮K2键:完成彩灯控制,相应的指示灯点亮K3键:完成自然风、睡眠风、正常风的控制,相应的指示灯点亮K4键:完成定时的控制,同时0.5H,1H,2H,4H,相应的指示灯点亮K5键:开/关机定时控制KEY4: CJNE A,#04H,KEY5 K4的定时处理程序JB SJ01,DY1H JB SJ02,DY2H

36、JB SJ03,DY4HJNB SJ00,FAN4CLR SJSETB TR05H JMP MAINDY1H: JNB SJ01,FAN4CLR SJ01SETB TR0JMP MAINDY2H: JNB SJ02,FAN4CLR SJ02SETB TR0JMP MAINDY4H: JNB SJ03,FAN4CLR SJ02SETB TR0FAN4: JMP MAIN  INC MIN MOV A,MIN JB SJ01,LO

37、OP_1H  定时1h JB SJ02,LOOP_2H  定时2h  JB SJ03,LOOP_4H  定时4h CJNE A,#30,GRET 0.5h到向下执行 MOV P1,#0FFH 关断所有档位MOV P0,#0FFHSETB SJ01   将1H的标志位置 1 JMP GRETLOOP_1H: CJNE A,#60,GRET  h到,向下执行MOV P1,#0FFHMOV P

38、0,#0FFHCLR SJ01   将1H的标志位置 0SETB SJ02  将2H的标志位置 1JMP GRETLOOP_2H: CJNE A,#60,GRET 1h到,向下执行INC HOURMOV A,HOURCJNE A,#2,GRET MOV P1,#0FFH  关断MOV P0,#0FFHLR SJ02   关断2H的标志位SETB SJ03 将

39、4H的标志位置位JMP GRET   中断返回LOOP_4H: CJNE A,#60,GRET 1小时到,向下执行 INC HOUR MOV A,HOUR CJNE A,#4,GRET 4小时到,向下执行 MOV P1,#0FFH  关断 MOV P0,#0FFH CLR SJ03   将4H的标志位清零 JMP GRET &#

40、160; 中断返回GRET:  CLR TR0 POP PSW POP ACC RETIINT0中断处理程序：对接收数据进行接收  JISH_INT0:  PUSH ACC PUSH PSWCLR EX0   关断中断 MOV R6,#10  避开9MS时间的引导码SB: CALL DY882USJB P3.2,EXIT  EX

41、检测为1时退出DJNZ R6,SB   检测为0时,引导码过JNB P3.2,$检测为0时，等待ACALL DY4700US  避开4.5MS时间的引导码MOV R7,#16   避开系统码JJJJA: JNB P3.2,$ LCALL DY882USMOV C,P3.2   将P3.2送C中JNC UUUA 若C=0则转LCALL DY1000USUUUA: DJNZ R7,JJJJA MOV R1,#MRD MOV R2,#2PP: MOV R3,#8   右移的次数JJJJ: JNB P3.2,$