红外线遥控电风扇毕业论文Word文件下载.docx

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也有一些遥控系统采用36kHz、40kHz、56kHz等，一般由发射端晶振的振荡频率来决定。

89C2051的P1口构成矩阵式键盘，当有按键按下超过36ms时，振荡器电路使芯片激活，将发射一组108ms的编码脉冲，同时单片机的INT0产生定时中断，驱动89C2051的P3.3口产生一个38K的方波，作为红外线的调制基波，发射的周期为108ms的编码脉冲是由“0”和“1”组成的32位二进制码，此脉冲经38KHZ的载频进行二次调制，提高发射效率，将这些按键指令信号由调制电路调制成38kHz的信号，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CD40106缓冲整形，用三极管放大驱动红外发射管发射红外遥控信号。

1.1.2电源部分

图1.1电源部分电路

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，降压后经滤波电路输出电压接近+5V提供整个遥控器的电源。

1.1.3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,经过三极管8050进行放大驱动红外发射管,使其发射红外光。

1.1.4红外发射部分

1.1.4.1红外发光二极管

红外发射部分的主要元件为红外发光二极管。

它实际上是一只特殊的发光二极管，由于其部材料不同于普通发光二极管，因而在其两端施加一定电压时，它便发出的是红外线而不是可见光。

目前大量使用的红外发光二极管发出的红外线波长为940nm左右，外形与普通发光二极管相同，只是颜色不同。

接收部分的红外接收管是一种光敏二极管。

在实际应用中要给红外接收二极管加反向偏压，它才能正常工作，亦即红外接收二极管在电路中应用时是反向运用，这样才能获得较高的灵敏度。

红外接收二极管一般有圆形和方形两种。

常用的红外发光二极管（如SE303·

PH303），其外形和发光二极管LED相似，发出红外光（近红外线约0.93μm）。

管压降约1.4V，工作电流一般小于20mA。

为了适应不同的工作电压，回路中常串有限流电阻。

发射红外线去控制相应的受控装置时，其控制的距离与发射功率成正比。

为了增加红外线的控制距离，红外发光二极管工作于脉冲状态，因为脉动光（调制光）的有效传送距离与脉冲的峰值电流成正比，只需尽量提高峰值电流，就能增加红外光的发射距离。

提高峰值电流的方法，是减小脉冲占空比，即压缩脉冲的宽度。

减小冲占空比还可使小功率红外发光二极管的发射距离大大增加。

要使红外发光二极管产生调制光，只需在驱动管上加上一定频率的脉冲电压。

1.1.4.2红外发射原理框图

图1.2遥控器原理框图

1.1.5复位电路部分

图1.3复位电路

当RST一旦变成两个机器周期以上的高电平，所有的I/O口都将复位到1状态，当振荡器正在工作时，持续两个机器周期以上高电平便可完成复位，每个机器周期为12个振荡时钟周期。

1.1.6红外发射电路

图1.4红外发射电路

1.2组成部分功能介绍

1.2.1AT89C51单片机

AT89C51是美国ATMEL公司生产的低电压，高性能CMOS8位单片机，片含2Kbytes的可反复擦写的只读程序存储器PEROM和128bytes的随机存取数据存储器，器件采用公司的高密度，非易失性存储技术生产，兼容标准MCS—51指令系统，片置通用8位中央处理器和FLASH存储单元，功能强大。

此单片机可为您提供许多高性价比的应用场合。

1.2.1.1主要性能参数

1和MCS-8051产品兼容;

22KB可重编程闪速存储器;

3耐久性:

1000写/擦除周期;

42.7V~6V的操作围;

5全静态操作：

0Hz24MHz;

6两级加密程序存储器;

7128×

8位部RAM;

815根可编程I/O引线;

96个中断源;

10可编程串行UART通道;

11直接LED驱动输出;

12片模拟比较器;

13低耗空载和掉电方式。

1.2.1.2功能特性概述

AT89C51提供以下标准功能：

2K字节FLASH闪速存储器，128字节部RAM，15个I/O口线，两个16位定时/计数器，一个向量两级中断结构，一个全双工串行通讯口，置一个精密比较器，片振荡器及时钟电路，同时AT89C51可降至0HZ的静态逻辑操作，并支持两种软件可选的工作模式，空闲方式停止CPU的工作，但允许RAM，定时计数器，串行通信及中断系统继续工作。

掉电方式保存RAM中的容，但振荡器停止工作，并禁止其它所有部件工作直到下一个硬件复位。

图1.5AT89C2051引脚图

1.2.1.3引脚功能说明

VCC：

电源电压；

GND：

地；

P1口：

是一组8位双向I/O,p1.2-P1.7提供部上拉电阻，P1.0和P1.1部上拉电阻，主要是考虑它们分别是部精密比较器的同相输入端（AIN0）和反相输入端，（AIN1），如果需要应在外部接上拉电阻。

P1口输出缓冲器可吸收20MA电流并可直接驱动LED，当P1口引脚写入“1”时刻作输入端，当引脚P1.2-P1.7用作输入并被外部拉底时，他们将因部的上拉电阻而输出电流。

P1口还在FLASH闪速编程及程序效验时接受代码数据。

P3：

P3口的P3.0-p3.5,p3.7是带有部上拉电阻的7个双向I/O口。

P3.6没有引出，它作为一个通用I/O口但不可访问，但可作为固定输入片部比较器的输出信号，P3口缓冲器可吸收20MA电流，当P3口写入1时，他们比部上拉电阻拉高并可作为输入端口。

作输入时，被外部拉底的P3口将用上拉电阻输出电流。

P3口还用于实现AT89C51特殊功能，如下表所示：

表1.6P3口AT89C51特殊功能

端口引脚

功能特性

P3.0

RXD（串行口输入）

P3.1

TXD（并行口输入）

P3.2

INT0（外部中断0）

P3.3

INT1（外部中断1）

P3.4

T0（定时计数外部输入0）

P3.5

T1（定时计数外部输入0）

P3口还接受一些用于FLASH闪速存储器编程和程序效验控制信号。

RST：

复位输入。

其引脚一旦变成两个机器周期以上的高电平，所有的I/O口都将复位到1状态，当振荡器正在工作时，持续两个机器周期以上高电平便可完成复位，每个机器周期为12个振荡时钟周期。

XTAL1：

振荡器反相放大器的及部时钟发生器的输入端

XTAL2：

振荡器反相放大器输出端

1.2.1.4振荡器特性

XTAL1，XTAL2位片振荡器的反向放大器的输入和输出，如下图所示。

可采用石英晶体或陶瓷振荡器组成时钟振荡器，如需从外部输入时钟驱动AT89C51，时钟信号从XTAL1输入，XTAL2应悬空。

由于输入到部电路是经过一个2分频触发器，所以输入的外部时钟信号无需特殊要求，打它必须符合电平的最大和最小及时序规。

1.2.1.5Flash闪速存储器

AT89C51单片机部有4K字节的FlashPEROM,这个Flash存储阵列出厂时已处于擦除状态，用户随时可对其进行编程。

编程接口可接收高电压或低电压的允许编程信号。

低电压编程模式适合于用户在线编程系统，而高电压编程模式可与通用EPROM编程器兼容。

此单片机中，有些属于低电压编程方式，有些则是高电压编程方式，用户可从芯片上的型号和读取芯片的字节获得该信息。

石英晶体时：

C1,C2=30PF±

10PF

陶瓷滤波器：

C1,C2=40PF±

图1.7部振荡电路

当有键按下超过36ms，振荡器使芯片激活，将发射一组编码脉冲,这组脉冲信号代码由一个起始码,一个结果码,低8位地址码，高8位地址码,8位数

据码和这8位数据的反码组成。

1.2.2CD40106简介

CD40106是六施密特触发器，芯片CD40106部含有施密特触发器，可将输出脉冲整形，以消除“抖动”信号的干扰。

经过整形后其2脚得到的信号应为整形后的方波。

该施密特触发器还有一个反相的作用。

密特触发器的用途很广，其典型的应用有：

波形的整形和变换，整形通常是由测量装置来的信号，经放大后可能是不规则的波形，必须经密特触发器整形。

作为整形电路时，如果要求输出和输入同相，则可在上述集成施密特反相器后在加一级反相器；

幅度鉴别：

利用施密特触发器输出状态取决于V1幅度的工作特点，可以用它来作为幅度鉴别电路；

多谐震荡器：

利用施密特触发器也可以构成多谐震荡器

CD40106的引脚图及功能框图如下：

图1.8CD40106的引脚图

对于CD40106而言，施密特触发器具有上限阈值电压V2、下限阈值电压V1的特性，且受电源

限制。

当

=5V时，下限阈值电压V1=1.4V，上限阈值电压V2=3.6V。

下面是CD40106原理与结构图：

图1.9CD40106原理图

图1.10CD40106结构图

CD40106的封装是DIP-14，在图7遥控器原理图中电源，地线和其它的引脚都隐藏了。

1.2.38050简介

8050三极管是NPN的小功率三极管，它的引脚是1E2B3C，驱动红外发射管发射红外遥控信号。

8050三极管的参数：

晶体管类型:

开关型;

极性:

NPN;

材料:

硅;

最大集存器电流（A）:

0.5A;

直流电增益:

10to60;

功耗:

625mW;

最大集存器发射电压（VCEO）:

25;

频率:

150KHz

1.3红外发射

1.3.1红外发射原理

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INT0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。

多路控制的红外发射部分一般有许多按键，代表不同的控制功能。

当发射端按下某一按键时，相应地在接收端有不同的输出状态。

接收端的输出状态大致可分为脉冲、电平、自锁、互锁、数据五种形式。

“脉冲”输出是当按发射端按键时，接收端对应输出端输出一个“有效脉冲”，宽度一般在100ms左右。

“电平”输出是指发射端按下键时，接收端对应输出端输出“有效电平”，发射端松开键时，接收端“有效电平”消失。

此处的“有效脉冲”和“有效电平”，可能是高、也可能是低，取决于相应输出脚的静态状况，如静态时为低，则“高”为有效；

如静态时为高，则“低”为有效。

大多数情况下“高”为有效。

“自锁”输出是指发射端每按一次某一个键，接收端对应输出端改变一次状态，即原来为高电平变为低电平，原来为低电平变为高电平。

此种输出适合用作电源开关、静音控制等。

有时亦称这种输出形式为“反相”。

“互锁”输出是指多个输出互相清除，在同一时间只有一个输出有效。

1.3.2按键说明

K1低档、中档、高档，相应的指示灯亮，键值为01H

K2控制彩灯，键值为02H

K3风扇速度调整开关，实现自然风、睡眠风、正常风手动控制，值为03H

K4每按动一次可分别设定30分钟，1小时，2小时，4小时的累计定时。

并由相应的指示灯点亮，键值为04H

K5具有开机功能和关机功能，它能切断风扇功能和已经设定的30分钟，1小时，2小时，4小时的累计定时，键值为05H

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中断产生中断，同时唤醒CPU进行工作状态。

1.4红外发射的编码方式

1.4.1遥控发射器及其编码

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：

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。

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，UPD6121G最多有128种不同组合的编码。

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45～63ms之间。

当一个键按下超过36ms，振荡器使芯片激活，将发射一组108ms的编码脉冲,这108ms发射代码由一个起始码（9ms）,一个结果码（4.5ms）,低8位地址码（9ms～18ms）,高8位地址码（9ms～18ms）,8位数据码（9ms～18ms）和这8位数据的反码（9ms～18ms）组成。

如果在键按下超过108ms仍未松开，接下来发射的代码（连发代码）将仅由起始码（9ms）和结束码（2.5ms）组成。

代码格式（以接收代码为准，接收代码与发射代码反向）

（1）位定义

（2）单发代码格式 

注释：

前16位为用户识别码，后16位为8位操作码（功能码）及其反码，

（3）连发代码格式

图1.11三种代码格式

1.4.2代码宽度算法：

16位地址码的最短宽度：

1.12×

16=18ms16位地址码的最长宽度：

2.24ms×

16=36ms，易知8位数据代码及其8位反代码的宽度和不变：

（1.12ms+2.24ms）×

8=27ms所以32位代码的宽度为（18ms+27ms）—（36ms+27ms）

其相关的波形图如下：

图1.12遥控编码

1.5硬件设计

图1.13遥控器电路原理图

1.6软件设计

采用中断的处理程序完成整个系统的操作，INT0中断处理完成键盘扫描以及发送。

初始化系统寄存器：

这是上电之后进入的第一个程序模块，同时也是RESET进入的程序模块。

在这个程序模块中，系统首先对系统寄存器进行了初始设置，包括：

开中断，中断服务寄存器清零，TM0和BTM初始设置，定义PORTA为输入口、PORTB为输出口，定义PA1为38K载波红外发射口并对PSG进行红外发射初始化。

接着初始化用户寄存器，大部分用户寄存器初始值为00H，但也有少部分寄存器要设置初始值。

程序流程图如下所示：

图1.14遥控器软件主程序流程图

图1.15遥控器软件中断流程图

第二章电风扇控制板

2.1工作原理

红外接收部分包括光电转换放大器、解调、解码电路。

CPU板将单片机、控制、键盘组合在一起完成了人机对话。

用AT89C51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。

2.1.1电源部分

图2.1电源部分电路

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。

LM7805是+5V输出普通串联稳压电源，为后级供+5V电的稳压块。

通常是LM7805的实际应用输出端并联一个电容来降低高频阻抗,改善“暂态反应”（transientresponse）.使用时,输入端也常常加上一个0.33mf以上的电容。

如果需要负电压供应,可以换用LM7905输出–5V,7805最不方便的地方是输出电压已经固定。

串联稳压电源有一个共同的缺点，就是调整管上必须有一定的电压降。

例如LM7805,最少需要3VDC的电压降，这样最少输入电压必须达到10VDC。

这时电源效率最大，三端固定稳压器LM7805，例如它的参数为输入电压8～20V，输出电压5V，最大电流500mA。

另外它还有输出短路保护功能。

2.1.2电风扇控制框图

图2.2电风扇控制板框图

2.1.3控制部分

图2.3电机引线图

K1：

低、中、高档，相应的指示灯亮。

K2：

控制彩灯，相应的指示灯亮。

K3：

风扇速度调整开关，实现自然风、睡眠风、正常风手动控制。

K4:

每按动一次可分别设定30分钟，1小时，2小时，4小时的累计定时。

并由相应的指示灯点亮。

K5：

具有开机功能和关机功能，它能切断风扇功能和已经设定的30分钟，1小时，2小时，4小时的累计定时。

2.4定时循环图

2.1.4风类

自然风的处理流程:

睡眠风的处理流程:

正常风的处理流程:

图2.5自然风睡眠风正常风循环

自然风的处理流程：

停--->

开低档--->

延时6秒--->

开中档-->

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-->

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。

2.1.5工作方式

分为手动和遥控两种方式。

2.1.6信号接收芯片外围电路

接收电路可以使用集成红外接收器成品，一般不需要任何元件就能完成从红外接收到输出TTL电平兼容信号的所有工作。

注意选择接收器件时要保证接收器件的中心频率与发射信号的频率相匹配，接受器件对外只有3个引脚：

VCC，GND和一个脉冲信号输出OUT。

与单片机接口非常方便。

2.2组成部分元件简介

2.2.1AT89C51功能

AT89C51是美国ATMEL公司生产的低电压，高性能CMOS8位单片机，片含4Kbytes的可反复擦写的只读程序存储器PEROM和128bytes的随机存取数据存储器，器件采用公司的高密度，非易失性存储技术生产，兼容标准MCS—51指令系统，片置通用8位中央处理器和FLASH存储单元，功能强大。

2.2.1.1主要性能参数：

24KB可重编程闪速存储器;

0Hz~24MHz;

6三级加密程序存储器;

832根可编程I/O引线;

2.2.1.2功能特性概述

4K字节FLASH闪速存储器，128字节部RAM，32个I/O口线，两个16位定时/计数器，一个向量两级中断结构，一个全双工串行通讯口，置一个精密比较器，片振荡器及时钟电路，同时AT89C51可降至0HZ的静态逻辑操作，并支持两种软件可选的工作模式，空闲方式停止CPU的工作，但允许RAM，定时计数器，串行通信及中断系统继续工作。

图2.6AT89C51的引脚图

2.2.1.3引脚功能说明:

GND：

P0口：

P0口是一组8位漏极开路型双向I/O口，也即地址/数据总线复用口。

作为输出口用时，每位能吸收电流的方式驱动8个TTL逻辑门电路，对端口写1可作为高阻抗输入端用。

在访问外部数据存储器或程序存储器时，这组口线分时转换地址（低8位）和数据总线复用，在访问期间激活部上拉电阻。

在FLASH编程时，P0口接受指令字节，而在程序效验时，输出指令字节，效验时，要求外接上拉电阻。

P1口是一个带有部上拉电阻的8位双向I/O口,p1的输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流）4个TTL逻辑们电路。

对端口写1，通过部的上拉电阻把端口拉到高电平，此时可作输入口。

作输入口使用时，因为部存在上拉电阻，某个引脚被外部信号拉底时会输出一个电流。

FLASH编程和程序效验期间，P1接收低8位地址。

P2口：

P2口是一个带有部上拉电阻的8位双向I/O口,p2的输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流）4个TTL逻辑们电路。

在访问外部程序存储器或16位地址的外部数据存储器（例如执行MOVXDPTR指令）时，P2口送出高8位地址数据。

在访问8位地址的外部数据存储器（如执行MOVXRI）时，P2口线上的容（也即特殊功能寄存器（SFR）区中R2寄存器的容），在整个访问期间不改变。

FLASH编程或效验时，P2亦接收高位地址和其它控制信号。

P3口：

P3口是一个带有部上拉电阻的8位双向I/O口,p3的输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流）4个TTL逻辑们电路。

作输入口使用时，因为部存在上拉电阻，某个引脚被外部信号