PAGE10摘要目前，電風扇的使用十分廣泛，面對龐大的市場需求，我們需要提高電風扇的市場競爭力，使之不僅功能多樣、安全可靠，而且操作簡便；而單片機因其高可靠性和高性價比，在智能化家用電器、儀器儀表等諸多領域得到了極為廣泛的應用。因此，基于單片機技術設計一款電風扇遙控開關是大有必要的，不僅方便而且智能化。本設計是基于STC89C52單片機控制的智能電風扇遙控開關，巧妙地利用紅外線遙控技術、單片機控制技術、液晶顯示電路，具有一定的遙控距離、4級調速、停止、定時等功能，同時LCD12864液晶顯示遙控開關狀態、LED顯示接收端即電風扇狀態。關鍵詞：STC89C52；LCD12864；遙控開關；電風扇AbstractCurrently,theuseofelectricfansisveryextensive.Inthefaceofthehugemarketdemand,weneedtoimprovethemarketcompetitivenessofthefans,sothattheyarenotonlyversatile、safe、reliable,butalsoeasytooperate;yetthemicrocontrollerbecauseofitshighreliabilityandcost-effective,hasbeenverywidelyusedinintelligenthouseholdappliances、instrumentsandmanyotherareas.Therefore,wedesignaremotefanswitchbasedonMCUtechnologyisverynecessary,it’snotonlyconvenientbutalsointelligent.ThedesignofsmartfanremotecontrolswitchbasedontheSTC89C52microcontroller-controlled,cleverusesofinfraredremotecontroltechnology、MCUcontroltechnology、liquidcrystaldisplaycircuit,hasacertaindistanceoftheremotecontrol、4speed、stop、timingetc.Atthesametime,theLCD12864displaysthestatusoftheremotecontrolswitch,andtheLEDdisplaysthereceivingendthatthestatusofthefan.Keywords:STC89C52;LCD12864;remotecontrolswitch;fans

目錄摘要 IAbstract II第1章 概述 11.1電風扇遙控開關背景及意義 11.2電風扇遙控開關國內外現狀 21.3本文研究的主要內容 2第2章 系統體系結構 42.1設計方案 42.2系統整體框圖設計 4第3章 系統硬件設計 63.1最小系統模塊 63.2按鍵模塊 73.3紅外遙控發射模塊 83.4LCD12864液晶顯示模塊 93.5紅外遙控接收模塊 103.6定時模塊 113.7指示燈模塊 123.8直流電機模塊 133.9電源模塊 14第4章 系統軟件設計 164.1紅外發射及接收的工作原理 164.1.1紅外發射工作原理 164.1.2紅外接收工作原理 174.2紅外發射及接收程序流程圖 174.2.1紅外發射程序流程圖 174.2.2紅外接收程序流程圖 18第5章 系統調試 205.1系統調試結果 205.2調試過程總體分析 23第6章 總結與展望 25參考文獻 26附錄 28致謝 36概述1.1電風扇遙控開關背景及意義作為一種老牌的電器，電風扇具有價格便宜、擺放方便、使用靈活等特點。雖然現在空調在城市中已經相當普遍，并有替代電風扇的趨勢，但由于使用空調時空氣不暢通，容易得空調病，而且價格相對較高；冷風機能增加空氣濕度，但使用久了，家里電器會受潮，同時也會使關節受到傷害；蒲扇和紙扇價格低廉，但不是自動的；而電風扇不但價格低廉，而且是自動的，吹出的又是舒適的自然風，目前使用極為廣泛，作為成熟的家電行業的一員，尤其在中小城市以及鄉村仍占有市場的大部分份額。市場的需求促使了電風扇的發展，隨著“智能化”的興起，人們生活水平的提高，對物質有了進一步的要求，特別是電子產品，人們對其有了新的要求，希望他們有著節能、方便以及智能等特點。而先前的產品還存在一些問題，比如電風扇開關無法移動，不能隨時隨地對其進行控制，這給人們帶來諸多不便，已經不能再滿足人們的需求，那么就要迫切要求新功能的問世。因此，電風扇開關的智能化必須得以解決，設計一款電風扇遙控開關添加了一些人性化設計，將大大提高電風扇的市場競爭力。電風扇遙控開關使用紅外遙控，是目前使用最廣泛的一種通信和遙控手段。紅外遙控具有抗干擾能力強、不影響周邊環境，且不會對周圍的電器設備產生干擾電波，同時紅外發射接收有范圍窄、安全性高等優點，因此紅外遙控開關的使用將越來越普遍。隨著紅外遙控技術的開發與迅速發展，很多電器都應用了遙控開關，電風扇應該也不例外。在現實生活中，遙控開關在使用過程中，由于其無法穿透墻壁，故不同的房間其同一廠商的家用電器可使用通用的遙控器而不產生相互干擾；電路調試簡單，只要按給定連接無誤，一般無需任何調試即可投入工作，同時可進行多路遙控[1-3]。但在另一方面，市場上的紅外線遙控開關裝置一般采用專用的遙控編碼及解碼集成電路，其靈活性低、應用范圍有限。而采用單片機進行紅外遙控開關系統的應用設計，此紅外遙控裝置將同時具有編程靈活、控制范圍廣、體積小、功耗低、功能強、成本低、可靠性強等特點，因此采用單片機紅外遙控開關技術具有廣闊的發展前景[4,5]。1.2電風扇遙控開關國內外現狀中國的第一臺電風扇生產自1916年，發明者楊濟川在上海四川路橫浜橋開辦生產變壓器的工廠，以“中華民族更生”之意，取名為華生電器制造廠，于1925年華生電扇正式投產，很快成為著名品牌。不管是城市還是農村，電風扇的普及率都比較高，2008年產量超過1億臺，除了國內外市場外，還大批量的出口到世界各地，占全球市場的絕大部分份額。由于電風扇結構較為簡單，技術含量相對較低，市場上的品牌較多，主要產地集中在華南和江浙地區，尤以廣東最為集中。經過多年的積累，市場上也形成了規模和技術上都較具競爭力的優勢品牌，其中以美的、艾美特為市場主導品牌，先鋒、聯創、格力等風扇品牌緊隨其后，占據一席之地。如今，電風扇是夏季家庭必備的電器設備之一。在家電市場上，各種規格、式樣的電風扇一直是廣大消費者十分關注的商品。隨著我國科學技術的發展和人民生活水平的迅速提高，電風扇的品種也開始日益豐富，健康多功能、時尚新外觀等特點成為實現市場突破的重要條件，如遙控負離子風扇、氧吧滅蚊風扇、集成吊頂風扇等等，滿足現代人健康時尚、個性化和多功能的各種需求，不斷涌現的新產品讓電風扇這種“老家電”煥發出新活力。臺扇、吊扇、壁扇，根據不同場合的需求，電風扇不僅從外型到控制方式都有了不少改變。扇葉材料也從最開始的金屬材質換成塑料材質；開關從開始的旋鈕、按鈕控制方式到之后的觸摸式操作，從之前的固定式換成可移動式，從單一遙控器到萬能及學習型遙控器。近幾年來，電風扇發展速度很快，隨著電子技術的發展，電風扇不斷向高檔次、電子控制發展。因此，電風扇遙控開關的設計具有十分重要的意義。遙控器開關是真正最早進入家庭的無線設備，它是由高產的發明家RobertAdler在五十年代發明的。市場中的電風扇遙控器較多采用紅外遙控，紅外遙控是20世紀70年代才開始發展起來的一種遠程控制技術，雖然RF遙控器也越來越普及，但是其成本較高、無線規格煩雜[6,7]。1.3本文研究的主要內容近年來，隨著計算機在社會領域的滲透，單片機的應用正在不斷的走向深入，以單片機為核心的遙控開關設備應用越來越廣泛。本文設計的電風扇遙控開關，是基于單片機設計制作的智能電風扇遙控開關，以STC89C52單片機為核心，與傳統電風扇開關相比，此開關功能更加強大，具體要求實現以下功能：（1）使用遙控開關，具有一定的遙控距離，并且電風扇能夠實時控制，信號發射到接收的反映時間小于1s；（2）其中四個按鍵開關分別對應于電風扇的四檔調速功能，即弱風、中風、強風、超強風，風力大小可以根據需要自行選擇；（3）一個按鍵對應于電風扇的停止功能，可以控制電風扇停止；（4）另外三個按鍵對應于電風扇的定時功能，一個是+1鍵，一個是-1鍵，另一個是確定鍵，例如當按一下+1鍵，然后按確定鍵，電風扇將定時1分鐘，即1分鐘之后電風扇將會自動停止；（4）LCD12864液晶顯示遙控開關狀態，當電源打開，液晶顯示“啟動”；根據需要選擇按鍵，液晶會顯示當前狀態，即顯示“1檔”或“2檔”或“3檔”或“4檔”或“停止”或“定時XXX分鐘”或“確定XXX分鐘”；（5）利用LED作為指示燈，顯示接收端電風扇（直流電機）的運行狀態；當電風扇第1檔運行時，LED第一盞燈亮，第2檔運行時，LED第二盞燈亮，其余類推；停止時，LED全滅；系統體系結構2.1設計方案本設計是基于單片機的智能電風扇遙控開關的設計，該設計以STC89C52單片機為核心，由24鍵盤作為遙控開關，具有一定的遙控距離、4級調速、遙控停止、定時等功能，同時LCD12864液晶顯示遙控開關狀態、LED顯示接收端即直流電機狀態。2.2系統整體框圖設計電風扇遙控開關采用STC89C52單片機為核心的電路來實現，其總體系統結構框圖包括紅外發射框圖和紅外接收框圖兩部分。紅外發射框圖如圖2.1所示，主要包括按鍵電路、發射電路以及顯示電路，該按鍵電路是24鍵盤，用于紅外遙控器的開關按鍵，分別對應于四級調速（1檔、2檔、3檔、4檔）以及停止、定時功能，發射電路采用經三極管放大的紅外發光二極管，向外界發射經調制的紅外信號，同時LCD12864顯示遙控開關相應狀態。紅外接收框圖如圖2.2所示，主要包括接收電路、直流電機、定時電路以及指示燈，紅外接收器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頭（VS1838B），定時使用DS12C887實時時鐘芯片，直流電機模擬電風扇的功能，同時指示燈顯示直流電機狀態。圖2.1紅外發射框圖圖2.2紅外接收框圖系統硬件設計電風扇紅外遙控開關的基本功能設計主要分為九個部分，包括最小系統模塊、按鍵模塊、紅外遙控發射模塊、LCD12864液晶顯示模塊、紅外遙控接收模塊、定時模塊、指示燈模塊、直流電機模塊和電源模塊，其具體介紹如下所示。3.1最小系統模塊單片機最小系統原理圖如圖3.1所示，由核心芯片STC89C52、復位電路及晶振電路組成。圖3.1單片機最小系統STC89C52單片機是一種高性能、低功耗的CMOS控制器，與MCS-51指令系統兼容。在單芯片上，擁有靈巧的8位CPU和8K在系統可編程Flash存儲器，為很多嵌入式控制應用提供了非常靈活而又價格適宜的方案，而且其性能價格比遠高于同類芯片。它具有以下標準功能：8K字節Flash，512字節RAM，32位I/O口線，看門狗定時器，內置4KBEEPROM，MAX810復位電路，2個16位定時器/計數器，一個6向量2級中斷結構，全雙工串行口。另外STC89C52可降至0Hz靜態邏輯操作，支持2種軟件可選擇節電模式?？臻e模式下，CPU停止工作，允許RAM、定時器/計數器、串口、中斷繼續工作。掉電保護方式下，RAM內容被保存，振蕩器被凍結，單片機一切工作停止，直到下一個中斷或硬件復位為止。最高運作頻率35MHz，6T/12T可選[8]。電容和晶振與單片機引腳XTAL1和XTAL2相連構成外接晶振電路。STC89C52單片機內部有一個用于構成振蕩器的高增益反相放大器，引腳XTAL1和XTAL2分別是此放大器的輸入和輸出端。在XTAL1和XTAL2兩端跨接晶體就構成了穩定的自激振蕩器，其發出的脈沖直接送入內部的時鐘電路，為單片機的工作提供時序。而XTAL1端和XTAL2端將電容C與內部的反相放大器連接起來組成并聯諧振電路，對頻率有微調作用。STC89C52單片機有一個復位引腳，復位條件是：在時鐘電路工作后，當外部電路在RST引腳施加持續2個機器周期以上的高電平時，使系統復位。一般情況下，只要保持正脈沖的寬度為10微秒，就可使單片機安全復位。本系統采用按鍵手動復位，在上電瞬間，RST引腳電位與VCC相同，隨著電容上充電電壓的增加，RST引腳電位逐漸下降。在單片機運行期間，按下按鍵電容瞬間放電，RST引腳電位與VCC相同，系統復位；隨著按鍵的斷開，電容又開始充電，RST引腳電位逐漸下降，系統開始正常工作。3.2按鍵模塊按鍵在系統中就是一個開關的作用。在本系統中需要的按鍵不多，但單片機的I/O口數還是可以滿足的，所以采用了24獨立式按鍵。獨立式按鍵是直接用I/O口線構成的單個按鍵電路，其特點是每個按鍵單獨用一根I/O口線，每個按鍵的工作不會影響其它I/O口線的狀態，如圖3.2所示。獨立式按鍵電路配置靈活，軟件結構簡單，但每個按鍵必須占用一根I/O口線。因此，在按鍵較多時，I/O口線浪費較大，不宜采用。按鍵均低電平有效，此外，上拉電阻保證了按鍵斷開時，I/O口線有確定的高電平。機械式按鍵在按下或釋放時，由于機械彈性作用的影響，通常伴隨有一定時間的觸點機械抖動，然后其觸點才穩定下來，抖動時間的長短與開關的機械性有關，一般為5~10ms。在觸點抖動期間檢測按鍵的通與斷狀態，可能導致判斷出錯，即按鍵一次按下或釋放被錯誤地認為是多次操作，這種情況是不允許出現的。為了克服按鍵觸點機械抖動所致的檢測誤判，必須采取去抖動問題。常見的去抖動方法有兩種：硬件方法和軟件方法。在鍵數較少時，可以采用硬件去抖，在鍵數較多時，采用軟件去抖。在硬件上可采用在鍵輸出端加R-S觸發器（雙穩態觸發器）或單穩態觸發器構成的去抖動電路。軟件上采取的措施是在檢測到有按鍵按下時，執行一個延時程序后，再確認該鍵電平是否仍保持閉合狀態電平，若仍保持閉合狀態電平，則確認該鍵處于閉合狀態。同理，在檢測到該鍵釋放后，也應采用相同的步驟進行確認，從而可消除抖動的影響。單片機中常用軟件法，因此在硬件方面將不做處理。本設計，按鍵接在單片機的P0口。圖3.2按鍵原理圖3.3紅外遙控發射模塊紅外遙控發射器由于其電路簡單、工作穩定可靠、功能齊全、操作方便、不產生輻射等優點，已成為遙控發射的主流，被廣泛應用在家用電器產品上。紅外發射部分由24鍵盤、編碼調制、發射電路等幾部分組成。當按下指令鍵時，指令編碼電路產生所需的指令編碼信號，指令編碼信號與38KHZ載波進行調制，由發射電路向外發射經調制的指令編碼信號，示意圖如圖3.3所示。紅外遙控的發射電路就是采用紅外發光二極管發出經過調制的紅外光波，其電路圖如圖3.4所示。指令編碼信號與38KHZ載波經過74HC08與門進行調制。74HC08是一款高速CMOS器件，74HC08引腳兼容低功耗肖特基TTL（LSTTL）系列，實現2輸入與門功能。其主要特性如下：（1）兼容JEDEC標準no.8-1A；（2）ESD保護：HBMEIA/JESD22-A114-A超過2000V，MMEIA/JESD22-A115-A超過200V；（3）溫度范圍：-40~+85攝氏度，-40~+125攝氏度。在發射過程中，由于發送信號時的最大平均電流需幾十mA（對應mW級發射功率），所以需要三極管放大后去驅動紅外發射二極管。紅外發光二極管是由特殊的半導體材料制成的，在它的兩腳加上電壓就能發出不同顏色的可見光。紅外發射二極管體積小、功耗低、高發射強度、高可靠性，廣泛應用于儀器、儀表、電氣設備近距離紅外數據傳輸、電視機、空調機等家用電器[9,10]。圖3.3紅外發射示意圖圖3.4發射電路3.4LCD12864液晶顯示模塊液晶顯示器，簡稱LCD（LiquidCrystalDisplay），是一種液晶利用光調制的受光型顯示器件。LCD可分為段位式LCD、字符式LCD和點陣式LCD。其中，段位式LCD和字符式LCD只能用于字符和數字的簡單顯示，不能滿足圖形曲線和漢字顯示的要求；而點陣式LCD不僅可以顯示字符、數字，還可以顯示各種圖形、曲線及漢字，并且可以實現屏幕上下左右滾動、動畫功能、分區開窗戶、反轉、閃爍等功能。LCD的特點主要是體積小、形狀薄、重量輕、耗能少（1～10微瓦/平方厘米）、低發熱、工作電壓低（1.5～6伏）、無污染，無輻射、無靜電感應，特別是視域寬、顯示信息量大、無閃爍，并能直接與CMOS集成電路相匹配，而且還是真正的“平板”式顯示設備，近幾年來被廣泛用于單片片劑控制的智能儀器、儀表和低功耗電子產品中[11]。本設計使用LCD12864漢字圖形點陣式液晶顯示模塊，可顯示漢字和圖形，內置8192個中文漢字（1616點陣）、128個字符（816點陣）及64256點陣顯示RAM（GDRAM），配置LED背光，多種軟件功能（光標顯示、畫面移位、自定義字符、睡眠模式等）。主要技術參數如下：電源：VDD3.3V~+5V(內置升壓電路，無需負壓)；顯示內容：128列64行；顯示顏色：黃綠屏，藍屏；顯示角度：6：00鐘直視；LCD類型：STN；MCU接口：8位并口或串行；其中D0-D07數據端口與STC89C52端口P2.0-P2.7相連接，VSS與VEE兩端接地；P1.5、P1.6、P1.7作為LCD的RS、R/W、E的控制信號；P1.0與PSB相連選擇并行指令模式；P1.3與RST相連，如圖3.5為LCD12864的引腳圖。圖3.5LCD12864引腳圖3.5紅外遙控接收模塊紅外接收器是一種可以接收紅外信號并能獨立完成從紅外線接收到輸出TTL電平信號兼容的器件，體積和普通的塑封三極管差不多，適合于各種紅外線遙控和紅外線數據傳輸。紅外接收部分包括光電放大、解調、解碼，其紅外接收示意圖如圖3.6所示。本次設計使用的接收電路是一種集紅外線接收和放大于一體的一體化紅外線接收器（VS1838B），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。其主要特性如下：小型設計，內置專用IC，寬角度及長距離接收，抗干擾能力強，能抵擋環境干擾光線，因此廣泛應用于視聽器材、家庭電器和其他紅外線遙控產品。此接收器對外只有3個引腳：DOUT、GND、VCC，與單片機接口非常方便，如圖3.7所示[12-14]：①脈沖信號輸出接單片機的I/O口，本設計接單片機外部中斷P3.2；②GND接地線（0V）；③VCC接電源正極（+5V）；圖3.6紅外接收示意圖圖3.7VS1838B引腳圖3.6定時模塊本設計使用DS12C887實時時鐘芯片，功能豐富，如圖3.8所示，在各種設備、家電、儀器、工業控制中，可以很容易的用它來組成時間獲取單元，以實現各種時間的獲取。由于DS12C887能夠自動產生世紀、年、月、日、時、分、秒等時間信息，其內部又增加了世紀寄存器，從而利用硬件電路解決了“千年”問題；DS12C887中自帶有鋰電池，外部掉電時，其內部時間信息還能夠保持10年；對于一天內的時間記錄，有12小時制和24小時制兩種模式。在12小時制模式中，用AM和PM區分上午和下午；時間的表示方法也有兩種，一種用二進制數表示，一種用BCD碼表示；DS12C887中帶有128字節RAM，其中有11字節RAM用來存儲時間信息，4字節RAM用來存儲DS12C887的控制信息，稱為控制寄存器，113字節通用RAM給用戶使用；此外用戶還可對DS12C887進行編程以實現多種方波輸出，并可對其內部的三路中斷通過軟件進行屏蔽[15]。主要技術參數如下：功能：Clock，Calendar，Alarm；封裝/箱體：eDIP；時間格式：HH：MM：SS，Binary；日期格式：DW：DM：M：Y，Binary；RTC存儲容量：113B；電源電壓（最大值）：5.5V；電源電壓（最小值）：4.5V；最大工作溫度：+70C；最小工作溫度：0C；安裝風格：ThroughHole；RTC總線接口：Multiplexed；圖3.8定時電路3.7指示燈模塊指示燈使用發光二極管，簡稱LED，如圖3.9所示，是一種能發光的半導體電子元件。這種電子元件早在1962年出現，早期只能是低光度的紅光，之后發展出其他單色光的版本，除了紅色、綠色、黃色外，還出現了藍色和白色，時至今日能發出的光已遍及可見光、紅外線及紫外線，光度也有所提高，高亮度的發光二極管更是可以取代傳統燈泡。而隨著科技的不斷進步，發光二極管技術發展很快，其用途也由當初作為指示燈、顯示板等，現已被廣泛應用于顯示器、電視機采光裝飾和照明等，成為家用燈飾、交通燈等發光組件，就連汽車的尾燈，也開始使用發光二極管車燈了。LED只能往一個方向導通（通電），叫正向偏置（正向偏壓），當電流流過時，電子與空穴在其內復合而發出單色光，這叫電致發光效應，而光線的波長、顏色跟其所采用的半導體材料種類與摻入的元素雜質有關，具有效率高、壽命長、不易破損、開關速度高、高可靠性等傳統光源不及的優點。它與普通的二極管一樣，由一個PN結組成，P為正極，N為負極。當正向連接時，即P接正極、N接負極時，二極管導通；反之，二極管截止。這就是二極管的單向導電特性。導通時，若有足夠的正向電流通過二極管，發光二極管便會亮。由于其體積小，耗電量低，常作為單片機應用系統的輸出指示器件，用以指示系統運行狀態。圖3.9指示燈電路3.8直流電機模塊目前，直流電機憑借其速度的可控性，穩定的啟動、制動，平滑而經濟的調速等特點，而在工業生產、城市建筑、農田水利等多方面得到了廣泛的應用。直流電機轉速的控制主要采用3種方法，即改變電樞總電阻、改變電樞的供電電壓、改變勵磁磁通。但是，通過調壓的方式進行電機調速，會將一部分電壓轉化成熱能，使得能源利用率降低，造成能源浪費。并且傳統調速方式還具有調節精度低、調速不穩定、可控性較差、裝置繁雜等缺點。而采用脈寬調制的方式對電機進行調速，不僅實現了對電機速度的實時調節，而且還體現了節約能源、經濟實用等特點。所以在這里我們使用脈寬調制（PWM）來實現調速。脈沖寬度調制(PulseWidthModulator)，是指輸出固定的周期信號，通過調整一個周期內工作周期的大小來控制輸出功率的方法。方波的有效電壓跟電壓幅值和占空比有關，我們可以通過占空比實現改變有效電壓。在PWM驅動直流電機的系統過程中，通過改變直流電機上電樞的電壓占空比來改變平均電壓大小，從而控制直流電機的平均速度[16,17]。用單片機控制直流電機時，需要加驅動電路，以便為直流電動機提供足夠大的驅動電流。使用不同的直流電動機，其驅動電流也不同。通常有以下幾種驅動電路：三極管電流放大驅動電路、電動機專用驅動模塊（如L298）和達林頓驅動電路等。如果是驅動單個電動機，并且電動機的電流不大時，可選用三極管組成驅動電路。如果電動機所需的驅動電流較大，可直接選用市場上現成的電動機專用驅動模塊，接口簡單，操作方便，但價格較貴。而達林頓驅動器實際上是一個集成芯片，單塊芯片同時可驅動八個電動機，每個電動機由單片機的一個I/O口控制。當需要調節直流電動機轉速時，使單片機相應的I/O口輸出不同占空比的PWM波形即可實現。本設計采用三極管電流放大驅動電路，如圖3.10所示，D端控制轉向，PWM端控制轉速。只要控制D和PWM的電平就可以控制直流電機的正轉、反轉和停轉，可以通過脈沖信號的占空比控制電動機轉速；占空比越大，電機速度越快。直流電機在電子設計中有著重要的應用，如何簡單、穩定、高效地對直流電機的速度進行精確控制有著重要的意義[18]。圖3.10直流電機驅動電路3.9電源模塊本設計接收端由7.2V電池組進行供電，由于單片機I/O口輸出5V供電，接入一個7805穩壓電路，如圖3.11所示，輸出電壓和最大輸出電流決定于所選三端穩壓器系列。電子產品中，常見的三端穩壓集成電路有正電壓輸出78xx和負電壓輸出79xx系列。顧名思義，三端IC是指這種穩壓用的集成電路，只有三條引腳輸出，分別是輸入端、接地端和輸出端。它的樣子像是普通的三極管，TO-220的標準封裝，也有9013樣子的TO-92封裝。用78/79系列三端穩壓IC來組成穩壓電源所需的外圍元件極少，電路內部還有過流、過熱及調整管的保護電路，使用起來可靠、方便，而且價格便宜。該系列集成穩壓IC型號中的78/79后面的數字代表該三端穩壓電路的輸出電壓，如7805表示輸出電壓為5V，7909表示輸出電壓為負9V。在實際應用中，應在三端集成穩壓電路上安裝足夠大的散熱器（當然小功率的條件下不用）。當穩壓溫度過高時，穩壓性能將變差，甚至損壞。圖中電容Ci用于抵消輸入線較長時的電感效應，以防止電路產生自激振蕩，其容量較小，一般小于1uF；電容C0用于消除輸出電壓中的高頻噪聲，可取小于1uF的電容，也可取幾微法甚至幾十微法的電容，以便輸出較大的脈沖電流[19]。圖3.117805穩壓電路系統軟件設計基于單片機的電風扇遙控開關的設計包括兩個子系統：紅外遙控器發射指令和紅外遙控接收指令，兩個子系統具有很強的互連性，但各個子系統的軟件設計還是有一定差別的，本設計的軟件分為發射部分和接收部分。使用C語言編寫程序，調用的庫函數多，易于移植，編程簡單。4.1紅外發射及接收的工作原理4.1.1紅外發射工作原理系統上電初始化，當無按鍵按下時，系統處于等待狀態；當有按鍵按下時，系統檢查按鍵號，得其按鍵碼值。在發射過程中，將按鍵碼值與38KHZ載波進行調制，經三極管9013放大后驅動紅外發射管發射經調制的脈沖信號。發射信號采用脈沖個數編碼，不同的脈沖個數代表不同的編碼。紅外編碼組成包括一個引導碼、兩組8位用戶碼、一組8位數據碼以及一組8位數據碼的反碼，如圖4.1所示。紅外通訊數據采用脈沖編碼，所謂脈沖編碼，就是將每一位數據信號用一個脈沖來表示。采用脈寬調制的串行碼的波形如圖4.2所示。數據“0”是由0.56ms的高電平和0.565ms的低電平組成，高低電平比約為1:1，脈寬為1.125ms；數據“1”是由0.56ms的高電平和1.69ms的低電平組成，高低電平比約為1:3，脈寬為2.25ms。正是由上述“0”和“1”組成的32位二進制碼，和38KHZ的載波進行調制，然后再通過紅外發光二極管產生紅外線向空間發射。這樣做有兩點好處：第一，減少了有效的發射時間，有利于降低平均功耗，這對于采用干電池供電的發射器十分重要；第二，外部干擾信號多為緩變信號，這樣做也有利于抗干擾[20,21]。圖4.1編碼方式組成圖4.2數據參數示意圖4.1.2紅外接收工作原理系統上電初始化，對單片機P3.2口進行檢測，當其為高電平時，系統處于等待狀態。當其為低電平時，將啟動中斷服務程序，實現接收數據。需要說明的是：數據采用中斷方式進行接收，單片機在外部中斷0方式下工作，因為外部中斷0優先級最高，這樣不至于信息的丟失[22]。紅外線接收時把遙控發送的數據（已調制信號）轉換成一定格式的控制指令脈沖，即完成紅外線的接收、放大、解調，這些工作由一體化紅外接收頭完成，輸出TTL兼容電平。最后通過解碼把脈沖信號轉換成數據，從而實現傳輸。當紅外線接收器輸出脈沖數據時，第一位碼的低電平將啟動中斷程序，實時接收數據。在數據接收時，先對第一位（起始位），即對引導碼的碼寬進行驗證[23,24]。4.2紅外發射及接收程序流程圖4.2.1紅外發射程序流程圖主程序首先是初始化鍵盤和紅外發射端口，然后判斷按鍵是否按下，如果有按鍵按下就讓其相應的按鍵編碼通過紅外發射管發射出去；子程序是讓單片機等待按鍵按下發送編碼信號，如果檢測到信號就讓其按循序發射引導碼、用戶碼、用戶碼、數據碼以及數據碼的反碼，如圖4.3所示。圖4.3遙控發射程序流程圖4.2.2紅外接收程序流程圖主程序首先是初始化紅外接收端口，然后檢測是否接收到紅外信號，如果接收到紅外信號就進入中斷，延時0.14ms，如果計數N小于等于8、脈寬等于1.125ms就接收“0”；如果計數N大于8，脈寬等于2.25ms就接收“1”；如果計數N大于30，脈寬大于4.2ms則計數過長自動離開[25]，如圖4.4所示。圖4.4遙控接收程序流程圖系統調試5.1系統調試結果本設計硬件電路包括發射和接收部分，硬件電路圖如圖5.1所示。發射部分由單片機最小系統、按鍵電路、LCD12864、發射電路組成；接收部分由單片機最小系統、接收電路、定時電路、指示燈、直流電機以及驅動電路組成。圖5.1硬件電路圖當電源打開，液晶顯示“啟動”。按鍵按下，LCD顯示遙控開關狀態，指示燈顯示接收端（直流電機）相應狀態，即液晶顯示“1檔或2檔或3檔或4檔或停止”，指示燈分別“第1盞燈亮或第2盞燈亮或第3盞燈亮或第4盞燈亮或全滅”；按下定時按鍵+1鍵或-1鍵，液晶顯示“定時XXX分鐘”，然后按確定鍵，液晶顯示“確定XXX分鐘”，如圖5.2、5.3、5.4、5.5所示，此時直流電機按相應操作轉動，最終實現遙控開關對直流電機的控制。打開電源，液晶顯示“啟動”，如圖5.2所示：圖5.2啟動顯示按下按鍵選擇所需檔數，液晶顯示“1檔或2檔或3檔或4檔”，指示燈分別“第1盞燈亮或第2盞燈亮或第3盞燈亮或第4盞燈亮”，如圖5.3所示：圖5.3檔數顯示按下停止鍵，液晶顯示停止，指示燈全滅，如圖5.4所示：圖5.4停止顯示按一下+1鍵，液晶顯示“定時001分鐘”，然后按下確定鍵，液晶顯示“確定001分鐘”，如圖5.5所示：圖5.5定時顯示5.2調試過程總體分析一個單片機應用系統經過總體設計，包括硬件設計、軟件設計、元器件安裝后，在系統的程序存儲器中放入編制好的應用程序，系統即可運行。但一次性成功幾乎是不可能的，多少會出現一些硬件、軟件上的錯誤，這就需要通過調試來發現錯誤并加以改正。調試步驟如下：調試前不加電源檢查對照電路圖和實際線路檢查連線是否正確，包括接錯、少接、多接等；用萬用表檢查焊接和連接處是否良好：元器件引腳之間有無短路，連接處有無接觸不良，二極管、三極管、集成電路和電解電容的極性是否正確；電源供電，包括極性、信號源連線是否正確；電源對地是否存在短路。靜態檢測與調試斷開信號源，把經過準確測量的電源接入電路，用萬用表電壓檢測電源電壓，觀察有無異?，F象：異常氣味、手摸元器件發燙、電源短路等，如果發現，應立即切斷電源，排除故障。動態監測與調試動態調試時在靜態調試的基礎上進行的，調試的方法在電路的輸入端加上所需的信號源，并循著信號的注射逐級監測各有關點的波形、參數和性能指標是否滿足設計要求，如必要，要對電路參數做進一步調整。發現問題，要設法找出原因，排除故障，繼續進行。本次設計遇到的問題及處理方法如下：軟件調試過程中，一打開電源，按鍵沒按下，直流電機就立即轉動，一開始不知道是什么原因造成的。之后發現了在對直流電機調速時D端為低電平、而PWM端為高電平，這樣電機會一直轉動。后來在一開始時將PWM端占空比改為0，這樣沒按下按鍵電機就不轉了。硬件調試過程中，LCD12864一開始出現亂碼，程序正確，硬件連接也沒有問題，而且漢字有時正確，有時出現亂碼，但放在別人的單片機的可以正確顯示，后來發現原來是單片機芯片的問題，貌似芯片被燒掉了。而這簡單的原因，我在之前的調試中一直沒有注意，因此浪費了許多時間。硬件的另一個問題就是我對單片機及各模塊的引腳把握不是很好，VCC跟GND一開始不小心可能就會接反掉了，導致無法正常顯示?？偨Y與展望本次設計綜合了大學四年所學到的專業知識，把理論聯系到實際中去。為了提高自己的綜合能力，從收集資料、各模塊電路設計、繪制原理圖、程序的編制到最后的資料整理都是自己親自完成的。剛開始，我不知道從哪里入手，自己跑圖書館、上網查資料、向同學請教，之后慢慢地進入狀態，最后確定了基本設計方案，再對所用芯片進行查找、調試等。在整個設計的過程中遇到的問題主要有以下三點：一、基礎知識掌握的不牢固，主要表現在一些常用的電路的形式和功能不清楚，對書本上的內容遺忘現象嚴重；二、對一些常用的應用軟件缺少應用，體現在畫電路圖、框圖和流程圖的時候，對這些軟件的操作不熟練；三、相關知識掌握的不夠全面，缺少系統設計的經驗。本設計雖然已經達到了設計目標及要求，但是其過程是曲折的，在設計的過程中碰到了很多問題，有些是自己粗心導致的，有些是客觀因素，記得好幾次都是芯片壞了，花了不少時間，但正是這樣鍛煉了我的耐性。當然本設計仍然還有提升的空間，比如本次設計的遙控距離不是很遠，后續也還可以加入更多的功能，比如顯示室內溫度等。本次畢業設計是一次理論與實際相結合的考驗，它使我更加真切地體會到，作為一名電子信息專業的學生，光紙上談兵是遠遠不夠的，實際動手能力和扎實的理論知識同等重要。本次設計，對我來說，既是一次對理論知識的鞏固和提高，讓我可以完全運用大學所學知識，更加完整的將所學體現其中，同時也是對實際動手操作能力地鍛煉和加強。此外，我對電路設計以及軟件控制等方面有了更加深刻的認識，并在實際電路連接中，掌握了很多技能，端正了我的學習態度，對自己更加嚴格要求，不一知半解，力求明明白白。參考文獻[1]錢波潮，陳惠英．基于單片機的多功能紅外遙控器的設計[J]．數字技術與應用，2012，第4期，129．[2]YU-ChiWu，Bo-SenChang．Developmentofaweb-basedinfraredremotecontrolsystemforenergymanagement[N]．DepartmentofElectricalEngineeringNationalUnitedUniversity．[3]KongS，HeoJ，AbidiB，PaikJ，AbidiM.Recentadvancesinvisualandinfraredfacerecognition—areview[J]．ComputerVisionandImageUnderstanding：2005，第97卷，第1期，103-135．[4]白杉．紅外遙控：小電器帶來大方便[J]．廣東科技，2005，第7期，24-24．[5]姜曉微，朱志偉，程憲春，張重盛．多功能電風扇造型設計與研究[J]．長春大學學報（自然科學版），2008，第18卷，第5期，36-37．[6]譚煜民．電風扇的現代設計方法及發展現狀[J]．沿海企業與科技，2009，第5期，42-44．[7]楊丕達．國內電風扇產品的現狀分析[J]．日用電器，2009，第12期，92-96．[8]樓然苗，李光飛．51系列單片機設計實例[M]．北京：北京航空航天大學出版社，2003，8-16．[9]ShoheiMikami,RyoWada,andTomohiroHase．RemoteControlwithSwitchesonFingertips[D]．Japan：RyukokuUniversity，2012．[10]朱高中．基于單片機的紅外遙控解碼電路的設計[J]．計算機技術與自動化，2011，第30卷，第2期，68-71．[11]李金群．基于51單片機的12864液晶圖文顯示研究[J]．機電信息，2010，第36期，139-140．[12]李經達．紅外遙控器軟件解碼及應用[J]．單片機與嵌入式系統應用，2002，第7期，414-416．[13]李玉江．紅外遙控接收放大器的抗干擾能力及應用研究[A]．姚飛閃．第八屆全國LED產業研討與學術會議論文集[C]．廈門：154-157．[14]朱志偉，劉湘云．基于AT89S51的紅外遙控解碼的實現[J]．信息科技，2009，第34期，109-112．[15]陳紅，李瑋．基于單片機和12864LCD模塊的萬年歷設計和仿真[J]．中小企業管理與科技，2011，第34期，227-228．[16]李經達．紅外遙控器軟件解碼及應用[J]．單片機與嵌入式系統應用，2002，第7期，414-416．[17]李維軍，韓小剛，李晉．基于單片機用軟件實現直流電機PWM調速系統[J]．機電一體化，2004，第10卷，第5期，49-51．[18]李春雨，李衛平．基于51單片機的直流電機驅動[J]．科海故事博覽：科技探索，2011，第10期，52-53．[19]童詩白，華成英．模擬電子技術基礎[M]．第4版．北京市：高等教育出版社，2006，552-553．[20]肖旸，劉昌屏．基于AT89C52的學習型紅外遙控器的設計[J]．湖北第二師范學院學報，2011，第28卷，第2期，93-96．[21]蔡明文．紅外遙控編碼的唯一性研究[J]．蘭州工業高等?？茖W校學報，2008，第15卷，第4期，1-3．[22]王建躍，高守樂，張巖軍．紅外遙控器編碼方法[J]．中國礦業大學信電學院學刊，239-241．[23]凌志斌，鄧超平，鄭益慧，葉芃生．紅外遙控技術及其解碼方案[J]．微處理機，2003，第6期，59-62．[24]戴培山，馮成德，劉棟．基于keilc51的紅外遙控器解碼設計[J]．自動化與儀器儀表，2003，第6期，11-23．[25]趙亮．跟我學51單片機（六）——單片機外部中斷及紅外遙控解碼[J]．電子制作，2011，第6期，76-79．附錄（一）部分程序代碼（1）發射程序sbitpmm=P3^7;//設置P3.7為輸出ucharsystem=0xd1;//設置系統碼為0xd1ucharcodeshulie[]={0x01,0x02,0x04,0x08,0x10,0x20,0x40,0x80};uintshiyan=0;voidPPM_cd(uchardat){ uchars=0,user=0,shuju=0,hc=0; ucharcount0=0; TR0=1;/******************引導碼*******************/ shiyan=55;//計數延時 pmm=1;//輸出1 count=0; count0=0; do { if(count>=10) { count=0; count0++;//計數 } }while(count0<shiyan);//輸出引導碼9ms高電平 shiyan=30; pmm=0; count=0; count0=0; do{ if(count>=10) { count=0; count0++;//計數 } }while(count0<shiyan);//輸出引導碼4.5ms低電平/************系統碼****************/ user=system; for(s=0;s<8;s++) { shiyan=3;//設置延時計數 pmm=1; count=0; count0=0; do{ if(count>=10) { count=0; count0++;//計數 } }while(count0<shiyan);//輸出0.56ms高電平 hc=user&shulie[s];//獲取該位 if(hc==0)//若為0 shiyan=3;//該位為0延時0.565ms else//若為1 shiyan=10;//該位為1延時1.69ms pmm=0; count0=0; count=0; do{ if(count>=10) { count=0; count0++; } }while(count0<shiyan);//輸出計數時間的低電平 }/**************系統反碼*************/ user=system; for(s=0;s<8;s++) { shiyan=3; pmm=1; count0=0; count=0;//計數 do{ if(count>=10) { count=0; count0++; } }while(count0<shiyan);//輸出0.56ms高電平 hc=user&shulie[s];//獲取該位 if(hc==0)//若為0 shiyan=10;//該位為1延時1.69ms else//若為1 shiyan=3;//該位為0延時0.565ms pmm=0; count0=0; count=0; do{ if(count>=10) { count=0; count0++;//計數 } }while(count0<shiyan);//輸出計數時間的低電平 }/*************數據碼*****************/ shuju=dat; for(s=0;s<8;s++) { shiyan=3; pmm=1; count=0; count0=0; do{ if(count>=10) { count=0; count0++;//計數 } }while(count0<shiyan);//輸出0.56ms高電平 hc=shuju&shulie[s];//獲取該位 if(hc==0)//若為0 shiyan=3;//該位為0延時0.565ms else//若為1 shiyan=10;//該位為1延時1.69ms count=0; count0=0; pmm=0; do{ if(count>=10) { count=0; count0++;//計數 } }while(count0<shiyan);//輸出計數時間的低電平 }/**************數據反碼*******************/ shuju=dat; for(s=0;s<8;s++) { shiyan=3; count=0; count0=0; pmm=1; do{ if(count>=10) { count=0; count0++;//計數 } }while(count0<shiyan);//輸出0.56ms高電平 hc=shuju&shulie[s];//獲取該位 if(hc==0)//若為0 shiyan=10;//該位為1延時1.69ms else shiyan=3;//該位為0延時0.565ms count=0; count0=0; pmm=0; do{ if(count>=10) { count=0; count0++;//計數 } }while(count0<shiyan);//輸出計數時間的低電平 } TR0=0;//關定時器中斷 pmm=0;//關數據輸出口 R_TIME=0;//關方波輸出口（2）接收程序voidIR_IN()interrupt0using0{ unsignedcharj,k,N=0; EX0=0;//開外部中斷0 delay3(15); if(IRIN==1) //確認IR信號出現 { EX0=1; return; } while(!IRIN)//等IR變為高電平，跳過9ms的前導低電平信號。 delay3(1); while(IRIN)//等IR變為低電平，跳過4.5ms的前導高電平信號。 delay3(1); for(j=0;j<4;j++)//收集四組數據 { for(k=0;k<8;k++)//每組數據有8位 { while(!IRIN)//等IR變為高電平 delay3(1); while(IRIN)//計算IR高電平時長 { delay3(1); N++;//計數 if(N>=30)/ { EX0=1;//開外部中斷0 return; }//0.14ms計數過長自動離開。 }//高電平計數完畢 IRCOM[j]=IRCOM[j]>>1;//數據最高位補“0” if(N>=8) { IRCOM[j]=IRCOM[j]|0x80; //數據最高位補“1” } N=0; } } if(IRCOM[2]!=~IRCOM[3]) //檢驗 { EX0=1;//開外部中斷 return; } sta=IRCOM[2]; switch(sta) {case0x0C:/ alarm_hour=read_ds_data(4);//獲取當前小時 alarm_second=read_ds_data(0);//獲取當前秒 alarm_minute=read_ds_data(2);//獲取當前分 alarm_hour=alarm_hour+((alarm_minute+time)/60);獲取鬧鐘小時 alarm_minute=(alarm_minute+time)%60;//獲取鬧鐘分鐘 set_alarm(alarm_hour,alarm_minute,alarm_second);設置鬧鐘 P2=time; break;case0x10: push_val_left=4;//PWM調節參數1-101為最慢，10是最快改這個值可以改變其速度 P2=0Xfe; Left_moto_go; //電機前進 break; case0x15: push_val_left=5;//PWM調節參數1-101為最慢，10是最快改這個值可以改變其速度 P2=0Xfd; Left_moto_go; //電機前進 break; case0x20: push_val_left=7;//PWM調節參數1-101為最慢，10是最快改這個值可以改變其速度 P2=0Xfb; Left_moto_go; //電機前進 break; case0x25: push_val_left=15;//PWM調節參數1-101為最慢，10是最快改這個值可以改變其速度 Left_moto_go; //電機前進 P2=0Xf7; break; case0x30: push_val_left=0;/PWM為0 Left_moto_go;//電機停止 P2=0XFF;break; case0x45: time++;//分鐘加一 if(time>999)//最大值為999 { time=0; } break; case0x55: time--;//分鐘減一 if(time<0) { time=999;//分鐘不能為負 } break; default: break; }EX0=1;//開外部中斷0}（二）設計總原理圖 致謝在此，首先我要向我尊敬的導師丁曉老師表示感謝，這段時間以來，在她的悉心指導和關懷下，我順利地完成了本次設計。從開始選題、布置任務進度到指導和幫助完成設計以及論文的最終完稿的過程中，丁老師都給予我細心的指導和不懈的支持。在老師的指導和幫助下，我克服了對復雜電路設計的畏懼情緒，以前總是覺得好難、好復雜，沒有真正地去實踐過，但這次竟然順利地完成了本次設計；其中，我最大的體會就是進一步認識到了實踐的重要性，讓我明白科學的思維方法和學習方法是多么的重要，只有這樣才能夠有很高的效率，才能夠讓自己的工作更完美。其次，我要感謝信息科學與工程學院的老師們對我的教育，這些老師的生動授課，拓寬了我各方面的知識儲備，為我以后的發展打下了堅實的基礎。在這里我還要特別感謝在這四年的學習生涯中所結識的各位生活和學習上的同學和朋友，與他們的交流對我來說也收益良多，讓我得到了人生最大的一筆財富。衷心感謝所有幫助、支持和關心我的老師、同學、朋友！在此，我要向他們表示我深深的謝意和美好的祝福！謝謝！基于C8051F單片機直流電動機反饋控制系統的設計與研究基于單片機的嵌入式Web服務器的研究MOTOROLA單片機MC68HC（8）05PV8/A內嵌EEPROM的工藝和制程方法及對良率的影響研究基于模糊控制的電阻釬焊單片機溫度控制系統的研制基于MCS-51系列單片機的通用控制模塊的研究基于單片機實現的供暖系統最佳啟停自校正（STR）調節器單片機控制的二級倒立擺系統的研究基于增強型51系列單片機的TCP/IP協議棧的實現基于單片機的蓄電池自動監測系統基于32位嵌入式單片機系統的圖像采集與處理技術的研究基于單片機的作物營養診斷專家系統的研究基于單片機的交流伺服電機運動控制系統研究與開發基于單片機的泵管內壁硬度測試儀的研制基于單片機的自動找平控制系統研究基于C8051F040單片機的嵌入式系統開發基于單片機的液壓動力系統狀態監測儀開發模糊Smith智能控制方法的研究及其單片機實現一種基于單片機的軸快流CO〈,2〉激光器的手持控制面板的研制基于雙單片機沖床數控系統的研究基于CYGNAL單片機的在線間歇式濁度儀的研制基于單片機的噴油泵試驗臺控制器的研制基于單片機的軟起動器的研究和設計基于單片機控制的高速快走絲電火花線切割機床短循環走絲方式研究基于單片機的機電產品控制系統開發基于PIC單片機的智能手機充電器基于單片機的實時內核設計及其應用研究基于單片機的遠程抄表系統的設計與研究基于單片機的煙氣二氧化硫濃度檢測儀的研制基于微型光譜儀的單片機系統單片機系統軟件構件開發的技術研究基于單片機的液體點滴速度自動檢測儀的研制基于單片機系統的多功能溫度測量儀的研制基于PIC單片機的電能采集終端的設計和應用基于單片機的光纖光柵解調儀的研制氣壓式線性摩擦焊機單片機控制系統的研制基于單片機的數字磁通門傳感器基于單片機的旋轉變壓器-數字轉換器的研究基于單片機的光纖Bragg光柵解調系統的研究單片機控制的便攜式多功能乳腺治療儀的研制基于C8051F020單片機的多生理信號檢測儀基于單片機的電機運動控制系統設計Pico專用單片機核的可測性設計研究基于MCS-51單片機的熱量計基于雙單片機的智能遙測微型氣象站MCS-51單片機構建機器人的實踐研究基于單片機的輪軌力檢測基于單片機的GPS定位儀的研究與實現基于單片機的電液伺服控制系統用于單片機系統的MMC卡文件系統研制基于單片機的時控和計數系統性能優化的研究基于單片機和CPLD的粗光柵位移測量系統研究單片機控制的后備式方波UPS提升高職學生單片機應用能力的探究基于單片機控制的自動低頻減載裝置研究基于單片機控制的水下焊接電源的研究基于單片機的多通道數據采集系統基于uPSD3234單片機的氚表面污染測量儀的研制基于單片機的紅外測油儀的研究96系列單片機仿真器研究與設計基于單片機的單晶金剛石刀具刃磨設備的數控改造基于單片機的溫度智能控制系統的設計與實現基于MSP430單片機的電梯門機控制器的研制基于單片機的氣體測漏儀的研究基于三菱M16C/6N系列單片機的CAN/USB協議轉換器基于單片機和DSP的變壓器油色譜在線監測技術研究基于單片機的膛壁溫度報警系統設計基于AVR單片機的低壓無功補償控制器的設計基于單片機船舶電力推進電機監測系統基于單片機網絡的振動信號的采集系統\t"_