畢業(yè)論文-紅外遙控電風(fēng)扇的設(shè)計與實現(xiàn)

1、大連東軟信息學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文）論文題目論文題目：紅外遙控電風(fēng)扇的設(shè)計與實現(xiàn) 系 所： 電子工程系 專 業(yè)： 電子信息工程（嵌入式系統(tǒng)工程方向） 學(xué)生姓名： 學(xué)生學(xué)號： 指導(dǎo)教師： 導(dǎo)師職稱： 講師 完成日期： 2014年 5月 2日 大連東軟信息學(xué)院Dalian Neusoft University of Information大連東軟信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 摘要 -第1章緒 論1.1 課題研究背景與意義 科技的發(fā)展，使得人們生活的節(jié)奏也越來越快，隨之人們對方便，快捷的要求也不斷增高。遙控器的出現(xiàn)，在一定程度上滿足了人們的要求。紅外遙控實現(xiàn)了對控制對象的遠(yuǎn)距離控制，原理是利用紅外線來傳

2、遞控制信號，具體來說，就是由發(fā)射器發(fā)出紅外線指令信號，接收器接收下來并對信號進(jìn)行處理，最終實現(xiàn)對控制對象的遠(yuǎn)程控制功能。 紅外遙控具有隱蔽性、獨立性、無穿透障礙物的能力、物理特性與可見光相似性等特點。隨著紅外遙控技術(shù)的開發(fā)和迅速發(fā)展，大部分電器應(yīng)用了紅外遙控，電風(fēng)扇也不例外。從由通過按鈕控制電風(fēng)扇面板，到短距離(10M以內(nèi))的遙控，雖然改變不大，但是帶來的便利無疑是巨大的。紅外遙控技術(shù)的成熟，也使得遙控電風(fēng)扇的設(shè)計變得簡單，價格低廉。 市場的需求促使了電風(fēng)扇的發(fā)展?！敝悄芑钡呐d起，使得電風(fēng)扇的功能也越來越多，越來越貼進(jìn)人們生活。在現(xiàn)有市場多功能紅外遙控電風(fēng)扇的基礎(chǔ)上，提出了一種新型的智能電風(fēng)

3、扇，相對于舊式電風(fēng)扇，智能電風(fēng)扇設(shè)置了很多人性化的設(shè)計，如智能照明，安全保護(hù)，傾倒保護(hù)，智能照明等功能，使得電風(fēng)扇更加人性化，相信其豐富的功能、人性化的設(shè)計將會大大提高電風(fēng)扇的市場競爭力。1.2 課題研究內(nèi)容與方法本次設(shè)計方案是以電風(fēng)扇為對象，設(shè)計實現(xiàn)紅外遙控控制風(fēng)扇風(fēng)速的系統(tǒng)。主要由單片機控制模塊，電機驅(qū)動模塊，紅外接收模塊，獨立按鍵模塊和LCD1602顯示模塊組成。紅外遙控電風(fēng)扇實現(xiàn)的具體任務(wù)：采用STC12C5A60S2單片機為主控制芯片，外接電機驅(qū)動模塊、紅外接收模塊、獨立按鍵模塊、LCD1602顯示模塊。通過鍵盤和遙控器控制電機轉(zhuǎn)速，并將檔位顯示在LED上。1.3 課題研究現(xiàn)狀中國的

4、第一臺電風(fēng)扇生產(chǎn)自1916年，發(fā)明者楊濟川在上海四川路橫濱橋開辦生產(chǎn)變壓器的工廠，以“中華名族更生”之意，取名為華生電器制造廠，至1925年華生電扇正式投產(chǎn)，很快成為著名品牌。在此之后，隨著我國科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和人民生活水平的迅速提高，電風(fēng)扇的品種也開始日益豐富。臺扇、地扇、吊扇、壁扇，根據(jù)不同場合的需求，電風(fēng)扇不僅從外形到控制方式都有了不少改變。從最開始的旋鈕、按鈕控制方式到之后的觸摸式操作。扇葉材質(zhì)也從最開始的金屬材料換成塑料材質(zhì)。如今，電風(fēng)扇是夏季家庭必備的電氣設(shè)備之一。在家電市場上，各種規(guī)格，式樣的電風(fēng)扇一直是廣大消費者十分關(guān)注的商品。近幾年，電風(fēng)扇發(fā)展速度很快隨著電子技術(shù)與傳感技術(shù)的發(fā)

5、展，電風(fēng)扇不斷向高檔次，電子控制及能產(chǎn)生摸你自然風(fēng)方向發(fā)展。夏天風(fēng)扇的用途太多了，比如放在庫房可以用來排氣，在廚房可排油煙。特別是在炎熱的夏天，可以給人們帶來一陣陣涼風(fēng)，使人們在舒適的環(huán)境下安心工作。目前風(fēng)扇種類較多，如落地扇、坐式、壁式、吊式；從控制方式可分為檔位式、按鍵式、紅外遙控式等；但不管哪種控制方式都有各自的好處。隨著社會的不斷發(fā)張、科技的不斷進(jìn)步、人們生活水平的不斷提高，先前的產(chǎn)品還存在很多的不足，已經(jīng)不能再滿足人們的需求，那么久迫切需求新產(chǎn)品的問世。為了解決上述問題，本論文開發(fā)了紅外遙控電風(fēng)扇的設(shè)計與實現(xiàn)的課題，即采用紅外遙控器來控制電風(fēng)扇。紅外遙控電風(fēng)扇控制電路是利用紅外發(fā)射器

6、發(fā)射的信號通過譯碼電路，由控制電路來進(jìn)行有效的功能控制。該裝置與紅外遙控傳統(tǒng)產(chǎn)品比較具有控制性好、靈敏度高等特點。隨著科技的發(fā)展，人們的生活節(jié)奏也越來越快，隨之人們對方便、快捷的要求也不斷增高。遙控器的出現(xiàn)，在一定程度上滿足了人們這個要求。遙控器是由發(fā)明家Robert Adler 在五十年代發(fā)明的。而紅外遙控式20世紀(jì)70年代才開始發(fā)展起來的一種遠(yuǎn)程控制技術(shù)，其原理是利用紅外線來傳遞控制信號，由接收器接受下來并對信號進(jìn)行處理，最后實現(xiàn)對控制對象的各種功能的遠(yuǎn)程控制。大連東軟信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）第2章關(guān)鍵技術(shù)介紹2.1 普通單片機介紹與通用微機相比較，單片機在結(jié)構(gòu)、指令設(shè)置上均有其獨特之處，

7、主要特點如下：1.單片機的存儲器ROM和RAM是嚴(yán)格區(qū)分的。ROM稱為程序存儲器，只存放進(jìn)程序、固定常數(shù)及數(shù)據(jù)表格。RAM則為數(shù)據(jù)儲存器，作為工作區(qū)以及存放用戶數(shù)據(jù)用。這樣的結(jié)構(gòu)是考慮到單片機需要用于控制系統(tǒng)中，提供較大的程序儲存器空間，將開發(fā)完成的程序固化在ROM中，并把少數(shù)的隨機數(shù)據(jù)儲存在RAM中。這樣，容量小的數(shù)據(jù)儲存器能以高速RAM形式集成在單片機片內(nèi)，用來加速單片機的運行速度。但單片機內(nèi)的RAM是作為數(shù)據(jù)儲存器用，并不是當(dāng)做高速緩沖儲存器（Cache）用。2.采用了面向控制的指令系統(tǒng)。為了滿足用戶控制的需求，單片機具有更強大的邏輯控制能力，特別是單片機具有很強大的位處理功能。3.單片

8、機的I/O引腳一般都是具有多功能的。但單片機芯片上引腳數(shù)量有限，為了處理實際引腳數(shù)和所需要的信號線的矛盾，采用引腳功能重復(fù)使用的方法，引腳會有何種功能，可以用指令來設(shè)置或者用機器狀態(tài)來分別。4.單片機外部擴展能力很強是很強的。當(dāng)內(nèi)部的各個功能部件不能滿足應(yīng)用需求時，均可以在片外進(jìn)行擴展（如擴展ROM、RAM，I/O接口，定時器/計數(shù)器，中斷系統(tǒng)等），并且和多數(shù)通用的單片機接口芯片兼容，使得對應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計帶來非常大的方便。STC12C5A60S2/AD/PWM 系列單片機是STC生產(chǎn)的機器周期/單時鐘（1T）的單片機，是超強抗干擾/低功耗/高速的新一代8051單片機，指令和代碼完美兼容傳統(tǒng)80

9、51，但是速度卻快8-12倍。在其內(nèi)部集成MAX810專用的復(fù)位電路，2路PWM，8路告訴10位A/D轉(zhuǎn)換（250K/S，即25萬次/秒），特別針對電機的控制和強大干擾的場合。加強型8051CPU，1T，單時鐘/機器周期，指令代碼完美兼容普通8051。工作電壓為： STC12C5160S2 系列的工作電壓：5.5V-3.5V（5V單片機）。通用I/O口（36/40/44），復(fù)位后為：準(zhǔn)雙向口、弱上拉（8051傳統(tǒng)I/O口）可以設(shè)置成為四種模式：準(zhǔn)雙向口、弱上拉，僅為輸入、高阻，開漏每個I/O口驅(qū)動能力都可達(dá)20mA，但是整個芯片最大不可超過120mA。ISP（在系統(tǒng)內(nèi)可編程）/IAP（在應(yīng)用內(nèi)

10、可編程），不需用專用的編程器，不需用專用的仿真器即可通過串口（P3.0/P3.1）可直接下載程序，只需幾秒即可完成。有EEPROM功能（STC12C5A62S2/AD/PWM無內(nèi)部EEPROM）。內(nèi)部集成MAX810專用的復(fù)位電路（當(dāng)外部晶體數(shù)值為12兆以下時，復(fù)位腳可以直接1千歐電阻接到地）。時鐘源：在外部的高精度時鐘/晶體，在內(nèi)部R/C振蕩器（溫漂應(yīng)為5%到10%之內(nèi)）當(dāng)用戶在下載該程序時，可以使用內(nèi)部的R/C振蕩器或外部時鐘/晶體，通常溫度下內(nèi)部R/C振蕩器的頻率為5.0V單片機：11MHz-17MHz 3.3V的單片機：8MHz-12MHz精度要求不太高時，可以選擇使用內(nèi)部時鐘，但是因

11、為有制造誤差還有溫漂，應(yīng)以實際測試結(jié)果為準(zhǔn)。共4個16位定時器其中兩個和傳統(tǒng)8051兼容的計數(shù)器/定時器，16位定時器T0和T1，其沒有定時器2，但是具有獨立的波特率發(fā)生器作為串行的通訊波特率發(fā)生器，加上2路PCA模塊可實現(xiàn)2個16位定時器。3輸出口為時鐘輸出口，可以由T0溢出在P3.4/T0輸出時鐘，由T1的溢出在3.5/T1輸出時鐘，該獨立的波特率發(fā)生器可以在P1.0口輸出時鐘。外部中斷I/O口7路，傳統(tǒng)的下降沿中斷或者低電平的觸發(fā)中斷，并且新增加上升沿中斷PCA模塊，Power Down模式可以使外部中斷去喚醒。A/D轉(zhuǎn)換，10位精度ADC，共8路，轉(zhuǎn)換速度可達(dá)250K/S。通用的全雙工

12、異步串行端口（UART），用于STC12系列是告訴的8051，可再使用定時器或者PCA軟件實現(xiàn)多串端口。STC12C5A60S2系列具有雙串口，后綴有S2標(biāo)志的才具有雙串口，RxD2/P1.2（可以使用寄存器設(shè)置到P4.2），TxD2/P1.3（可通過寄存器設(shè)置到P4.3）。工作溫度范圍：-40+85（工業(yè)級）/075（商業(yè)級）。封裝：LQFP-48，LQFP-44，PDIP-40，PLCC-44，QFN-40I/O口不夠時，可用2到3根普通I/O口線外接74HC164/165/595來擴展I/O后，還可用A/D做按鍵掃描來節(jié)省I/O口，或用雙CPU，三線通信，還多了串口。2.2 NEC協(xié)議說

13、明NEC協(xié)議特點：8位地址和8位命令為提高可靠性，地址和命令都傳輸2次，脈沖間隔調(diào)制38kHz載波頻率，NEC的0和1的脈沖定義。在發(fā)送端：每一位時間為1.12mS（560us+560個低電平）或2.25ms（560us+1680us），調(diào)制采用脈沖間隔時間長短調(diào)制每一位。每一個脈沖都是由560uS長度的38kHz載波脈沖構(gòu)成的，占空比為1/4或1/3（約21個周期）。而在接收端：沒有脈沖的時候為高電平，接收到脈沖的時候為低電平，故邏輯1為560us低+1680us高，邏輯0變?yōu)?60us低+560us高。（因為560us是載波脈沖，故為低了，剩余的沒有脈沖，故為高了，從而根據(jù)接收到的高電平的

14、脈寬可以區(qū)分0與1）；由這里我們可以得出在0與1之間，1高電平持續(xù)時間為1.68ms，0持續(xù)的時間為0.56ms。NEC編碼的一幀（一般事指按一下遙控器所發(fā)送出去的數(shù)據(jù)）由引導(dǎo)碼、地址碼和數(shù)據(jù)碼共同組成，把地址碼以及數(shù)據(jù)碼取反的作用是加強數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。如圖2.1所示。圖2.1數(shù)據(jù)碼取反如果一直按住一個按鈕不放時，會間隔110ms左右發(fā)送一次引導(dǎo)碼，并不帶有任何數(shù)據(jù)，引導(dǎo)碼以及數(shù)據(jù)碼的定義如圖2.2所示。圖2.2 引導(dǎo)碼、數(shù)據(jù)碼的定義第3章系統(tǒng)需求分析3.1 系統(tǒng)設(shè)計目標(biāo)本遙控系統(tǒng)要求用單片機作為控制芯片，通過按鍵和遙控器控制系統(tǒng)操作。本系統(tǒng)要求具有多級調(diào)速、開關(guān)、自然風(fēng)等功能。將單片機、遙控器

15、、鍵盤組合在一起完成人機對話。用STC12C5A60S2單片機作為主芯片控制，采用紅外IR1838接收頭，具有遙控功能。自然風(fēng)處理流程如圖3.1所示圖3.1 自然風(fēng)處理流程紅外遙控方框圖如圖3.2所示。圖3.2 紅外遙控電風(fēng)扇總體設(shè)計框圖3.2 系統(tǒng)功能需求單片機系統(tǒng)是系統(tǒng)控制的核心，主要是控制系統(tǒng)的相應(yīng)的各個相關(guān)傳感器和功能模塊。單片機最小系統(tǒng)的主要是由單片機、復(fù)位電路和時鐘電路組成。單片機主要是存儲程序和控制芯片，并判斷傳感器的信號，控制功能模塊根據(jù)不同的條件，執(zhí)行不同的動作。復(fù)位電路和時鐘電路給單片機提供時鐘復(fù)位信號，單片機在運行的過程中，在環(huán)境的影響，可能導(dǎo)致系統(tǒng)無法運行。需要復(fù)位電路

16、提供復(fù)位信號，重啟程序，保證系統(tǒng)重新運行。如圖3.3所示。圖3.3 單片機最小系統(tǒng)3.3 系統(tǒng)非功能需求本系統(tǒng)主要是實現(xiàn)遙控風(fēng)扇功能。系統(tǒng)在實現(xiàn)遙控調(diào)節(jié)風(fēng)速功能的過程中，要保證系統(tǒng)的穩(wěn)定和可靠性。主要表現(xiàn)在兩個方面：第一是系統(tǒng)具有穩(wěn)定性，系統(tǒng)在使用過中是針對生活中所有人群，根據(jù)他們不同的環(huán)境，保證在不同環(huán)境中，系統(tǒng)不會出現(xiàn)死機等情況。第二是系統(tǒng)具有良好的人機交互功能，根據(jù)個人需求調(diào)節(jié)風(fēng)扇風(fēng)速。3.4 系統(tǒng)可行性分析本系統(tǒng)具有可靠性高，采用STC12C5A60S2單片機，使用最簡單電路實現(xiàn)最復(fù)雜功能。電路越簡單故障點越少，穩(wěn)定性越高。具有性能價格比高，本設(shè)計電路簡單減去不必要的成本，減去電路板設(shè)

17、計過程中的過多冗余設(shè)計。其功能完備，操作簡便，高度人性化。模塊化設(shè)計，根據(jù)本系統(tǒng)是用于要空調(diào)節(jié)風(fēng)扇的目的，系統(tǒng)盡量使用模塊化設(shè)計，實現(xiàn)模塊化積木式組合與拆分的功能，便于以后的升級換代，減少二次投資，可以滿足家庭使用的重要性和復(fù)雜度以及使用對象對功能和價格的選擇。第4章系統(tǒng)設(shè)計4.1 系統(tǒng)設(shè)計指導(dǎo)原則本系統(tǒng)的設(shè)計理念是本著簡單可靠實用的基本原則，力求該系統(tǒng)可以使直流電機的轉(zhuǎn)速做到很好的控制，可以具體實現(xiàn)加速、減速等一系列的功能。該系統(tǒng)從設(shè)計上要求方便，從操作上可以更加的簡單明了。從占用系統(tǒng)的資源上堅持做到最小。從細(xì)節(jié)上要求做到盡善盡美。從實現(xiàn)上要求做到準(zhǔn)確并且快捷。從系統(tǒng)上要求做到安全可靠。一切

18、從可靠實用的角度出發(fā)。力求要將此做成一套完美的紅外遙控風(fēng)扇系統(tǒng)。4.2 體系結(jié)構(gòu)設(shè)計系統(tǒng)硬件部分由核心控制模塊、按鍵輸入模塊、紅外接收模塊、電機驅(qū)動模塊、顯示模塊、蜂鳴器模塊組成。核心控制模塊由STC12C5A60S2芯片、復(fù)位電路、時鐘組成；輸入模塊由5個獨立按鍵組成；紅外接收模塊由IR1838紅外接收頭組成，顯示模塊由LCD1602構(gòu)成，電機的驅(qū)動模塊由LG9110電機驅(qū)動芯片構(gòu)成。4.3 硬件設(shè)計4.3.1 單片機STC12C5A60S2管腳說明VCC：供電的電壓。GND：接地。P0口：P0口是8位漏級的開路雙向I/O口，每個管腳可以吸收8TTL的門電流。當(dāng)P0口管腳在第一次寫入1時，就

19、定義為高阻態(tài)輸入。P0能夠使用于外部程序數(shù)據(jù)儲存器，它可被定義為地址/數(shù)據(jù)的第8位。當(dāng)FIASH編程的時候，P0 口將作為原碼的輸入端口，當(dāng)FIASH校驗時，P0口輸出原碼，這時一定要把P0外部拉高。 P1口：P1口是八位雙向I/O口，它的上拉電阻是由內(nèi)部提供的。P1口的緩沖器可以接收4TTL的門電流。當(dāng)P1口的管腳被寫入1后，內(nèi)部將其上拉為高，用作輸入，當(dāng)P1口由外部下拉成為低電平的時候，將會輸出電流，因為這是內(nèi)部上拉。P2口：P2口是八位雙向I/O口，它的上拉電阻是由內(nèi)部提供的。P2口的緩沖器可以接收4TTL門電流，當(dāng)P2口的管腳被寫入1時，內(nèi)部將其上拉為高，用作輸入。當(dāng)被作為輸入口時，P

20、2接口的管腳將被外部拉低，并輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。P2口當(dāng)用于外部程序存儲器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲器進(jìn)行存取時，P2口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢，當(dāng)對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲器進(jìn)行讀寫時，P2口將會輸出其功能寄存器的內(nèi)容。P2口在FLASH校驗和編程時接收到高8位地址信號還有控制信號。P3口：P3口管腳是8個帶有內(nèi)部上拉電阻雙向I/O接口，可以接收輸出4個TTL的門電流。當(dāng)P3口寫入“1”后，他們被內(nèi)部上拉變?yōu)楦唠娖?，并且用作輸入口。作為輸入口，因為外部下拉為低電平，P3端口將會輸出電流（ILL）這也是因為上拉的緣故。P3口也可以作為STC89C52的一

21、些特殊的功能口，如表2.1所示。同時，P3口為編程校驗和閃爍編程接收控制的信號。RST：復(fù)位輸入，當(dāng)振蕩器在復(fù)位器件的時候，要保持住RST管腳的兩個周期高電平的時間。ALE/PROG：如果訪問外部的存儲器的時候，該地址鎖存的輸出電平將會用于低位字節(jié)。FLASH在編程時，該引腳被用于輸入編程的脈沖。/VPP：當(dāng)/EA保持為低電平時，則在此段期間外部的程序存儲（0000H-FFFFH），不論是否有內(nèi)部程序儲存器。需要注意加密的方式為1時，便將內(nèi)部的鎖定義為RESET；當(dāng)端保持為高電平時，此段時間為內(nèi)部程序存儲器。而FLASH編程期間，此引腳也可施加12V編程的電源（VPP）。XTAL1：反向的振蕩

22、放大器輸入以及內(nèi)部的時鐘工作電路輸入。XTAL2：反向振蕩器的輸出。4.3.2風(fēng)扇驅(qū)動模塊LG9110采用雙列直插或貼片8腳封裝。電源電壓2.5V-12V，每個通道能通過750-800mA的持續(xù)電流，峰值電流可達(dá)1.5到2.0A。同時它具有較低的輸出飽和壓降，內(nèi)置的鉗位二極管能釋放故適用于感性負(fù)載，使它在驅(qū)動繼電器、直流電機、步進(jìn)電機或開關(guān)功率管的使用上安全可靠。該芯片有兩個TTL/CMOS兼容電平的輸入，具有良好的抗干擾性。兩個輸出端（OA、OB）能直接驅(qū)動電機的正反向轉(zhuǎn)動，它具有較大的電流驅(qū)動能力。如圖4.1所示。圖4.1 風(fēng)扇驅(qū)動模塊4.3.3顯示模塊在單片機的應(yīng)用系統(tǒng)中，所用的顯示器主

23、要有LED、LCD，近年來開始使用簡易形式的CRT接口。其中，LED和LCD是最為常見的，它們具有成本低廉和配置靈活還有與單片機接口方便等優(yōu)點。LED是用發(fā)光二極管來顯示字段組成為顯示器件，單片機的應(yīng)用系統(tǒng)之中經(jīng)常使用的是七段的LED。此種顯示器具有共陰極和共陽極兩種，共陰極LED其發(fā)光二極管為陰極接地。當(dāng)發(fā)光二級管的陽極置為高電平時，發(fā)光二極管將會點亮。共陽極LED的發(fā)光二極管為陽極接+5V地。平常的七段的LED顯示器中會有8個發(fā)光二極管，其中7個發(fā)光二極管會構(gòu)成7筆字形“8”，發(fā)光二極管之一則構(gòu)成小數(shù)點。7個管腳會輸出不一樣的8位的二進(jìn)制數(shù)，可以顯示不同的數(shù)字和字符。本設(shè)計顯示模塊采用一位

24、數(shù)碼管，主要的功能是顯示當(dāng)前檔位。自然風(fēng)顯示為F。如圖4.2所示。圖4.2 一位數(shù)碼顯示管4.3.4按鍵輸入模塊單片機應(yīng)用系統(tǒng)中，按鍵或者鍵盤的每一個鍵都被賦予特定的功能，它們通過接口電路與單片機相連接，通過軟件了解按鍵的狀態(tài)及鍵信息的輸入，并轉(zhuǎn)去執(zhí)行該鍵的功能處理程序。鍵盤的接口方法有多種，但鍵輸入過程與軟件結(jié)構(gòu)基本是一樣的。按鍵的合斷都存在一個抖動的暫態(tài)過程。這種抖動的暫態(tài)過程大約經(jīng)過5-10ms的時間，人的肉眼是察覺不到的，但對告訴的CPU是有反應(yīng)的，可能產(chǎn)生誤處理。為了保證鍵動作一次，僅做一次處理，必須采取措施以消除抖動。消除抖動的措施有兩種：硬件消除和軟件消除。硬件消除抖動可用簡單的

25、R-S觸發(fā)器或單穩(wěn)電路構(gòu)成。軟件消除抖動是用延時來躲過暫態(tài)抖動過程，執(zhí)行一段大于10ms的延時程序后，再讀取穩(wěn)定的狀態(tài)。如圖4.3所示為本次設(shè)計的按鍵原理圖。圖4.3 按鍵輸入模塊4.3.5紅外接收模塊紅外智能遙控已被廣泛使用在各個類型的家電產(chǎn)品上，智能遙控的出現(xiàn)給家用電器提供了很多的便捷。紅外智能遙控系統(tǒng)一般是由紅外發(fā)射設(shè)備以及紅外接收裝置兩大部分構(gòu)成。紅外發(fā)射的裝置可由紅外編碼芯片、鍵盤電路電源和紅外發(fā)射電路來構(gòu)成。紅外接收裝置可由紅外接收電路、紅外解碼芯片、電源和應(yīng)用電路來組成。一般情況是為了能使信號能更好的被傳輸，在發(fā)送端基帶二進(jìn)制信號被調(diào)制成為脈沖串信號，并通過紅外發(fā)射管進(jìn)行發(fā)射。經(jīng)

26、常用到的是通過脈沖寬度來實現(xiàn)信號調(diào)制的脈寬調(diào)制（PWM）還有通過脈沖串之間的時間間隔來實現(xiàn)信號調(diào)制的脈時調(diào)制(PPM)兩種方法。本設(shè)計采用IR1838紅外接收頭接收遙控器發(fā)射的信號，基本流程圖如圖4.4所示。圖4.4 紅外接收流程圖4.3.6蜂鳴器模塊蜂鳴器是一種一體化構(gòu)造的電子訊響器，直流電壓方式供電，廣泛應(yīng)用于打印機、計算機、報警器、電子玩具、復(fù)印機、汽車電子設(shè)備、電話機、定時器等電子產(chǎn)品中作發(fā)生器件。蜂鳴器主要分為電磁式蜂鳴器和壓電式蜂鳴器兩種。壓電式蜂鳴器：此種蜂鳴器主要由多諧振蕩器、阻抗匹配器、壓電蜂鳴片、外殼等組成。有的外殼上還裝有發(fā)光二極管。多諧振蕩器由集成電路或晶體管構(gòu)成。當(dāng)設(shè)

27、備接通電源之后（1.5-15伏直流電壓工作），振蕩器開始起振，輸出為1.5-2.5千赫茲的音頻信號，壓電蜂鳴片被阻抗匹配器推動便發(fā)出聲音。電磁式蜂鳴器：此種蜂鳴器由磁鐵和電磁線圈以及振蕩器還有振動膜片以及外殼組成。接通電源之后，電磁線圈被振蕩器將產(chǎn)生的音頻信號電流通過，電磁場便在電磁線圈中產(chǎn)生。振動膜片將會在磁鐵和電磁線圈的互相作用下，進(jìn)行周期性振動并發(fā)出聲音。本次設(shè)計使用的蜂鳴器原理圖如圖4.5所示。圖4.5 蜂鳴器模塊4.4 軟件設(shè)計4.4.1 時鐘電路單片機系統(tǒng)里都有晶振，晶振用一種能把電能和機械能相互轉(zhuǎn)化的晶體在共振的狀態(tài)下工作，以提供穩(wěn)定，精確的單頻振蕩。在單片機系統(tǒng)里晶振作用非常大

28、，全名叫晶體振蕩器，它結(jié)合單片機內(nèi)部電路產(chǎn)生單片機所需的時鐘頻率，單片機晶振提供的時鐘頻率越高，那么單片機運行速度就越快，單片接收的一切指令的執(zhí)行都是建立在單片機晶振提供的時鐘頻率之上。單片機晶振的作用是給系統(tǒng)提供基本時鐘信號。一般一個系統(tǒng)共同使用一個晶振，以便于各個部分保持同步。還有些通訊系統(tǒng)的基頻和射頻會使用不同的晶振，而使用電子調(diào)整頻率的方法保持同步。4.4.2 復(fù)位電路單片機的置位和復(fù)位，都是為了把電路初始化到一個確定的狀態(tài)，一般來說，單片機復(fù)位電路作用是初始化狀態(tài)到空狀態(tài)，而在單片機內(nèi)部，復(fù)位的時候單片機是把一些寄存器以及存儲設(shè)備裝入廠商預(yù)設(shè)的一個值。單片機復(fù)位電路原理是在單片機的復(fù)

29、位引腳RST上外接電阻和電容，實現(xiàn)上電復(fù)位。當(dāng)復(fù)位電平持續(xù)兩個機器周期以上時復(fù)位有效。復(fù)位電平的持續(xù)時間必須大于單片機的兩個機器周期。具體數(shù)值可以由RC電路計算出時間常數(shù)。復(fù)位電路由按鍵復(fù)位和上電復(fù)位兩部分組成。（1）上電復(fù)位：STC12C5A60S2單片機為高電平復(fù)位，通常在復(fù)位引腳RST上連接一個電容到VCC，再連接一個電阻到GND，由此形成一個RC充放電回路保證單片機在上電時RST腳上有足夠時間的高電平進(jìn)行復(fù)位，隨后回歸到低電平進(jìn)入正常工作狀態(tài)，這個電阻和電容的典型值為10K和10uF。（2）按鍵復(fù)位：按鍵復(fù)位就是在復(fù)位電容上并聯(lián)一個開關(guān)，當(dāng)開關(guān)按下時電容被放電、RST也被拉到高電平，而

30、且由于電容的充電，會保持一段時間的高電平來使單片機復(fù)位。如圖4.6所示。圖4.6 兩種復(fù)位方式電路4.4.3 顯示模塊數(shù)碼管是一種半導(dǎo)體發(fā)光器件，其最基本單元為發(fā)光二極管。按照發(fā)光二極管的單元連接方式可分為共陽極數(shù)碼管以及共陰極數(shù)碼管。共陽數(shù)碼管指的是將全部發(fā)光二極管的陽極連接到一起而形成公共的陽極(COM)的數(shù)碼管，共陽極數(shù)碼管在使用時應(yīng)該將公共極 COM 連接到+5V，如果發(fā)光二極管某一字段陰極成為低電平的時候，相應(yīng)的字段被點亮，當(dāng)其中某一字段陰極成為了高電平時，相應(yīng)的字段不亮。共陰極數(shù)碼管其在應(yīng)用時應(yīng)該將公共極 COM 接到地線 GND 上，如果某一字段的發(fā)光二極管陽極變?yōu)楦唠娖綍r，則相

31、應(yīng)字段點亮，如果某一字段的陽極為低電平時，則相應(yīng)字段便不亮。4.4.4 風(fēng)扇驅(qū)動模塊本系統(tǒng)的設(shè)計需要控制電機來調(diào)整風(fēng)扇轉(zhuǎn)速。LG9110是為了控制和驅(qū)動電機設(shè)計的雙通道推挽式功率放大專用的集成電路器件，將分立的電路集成在單片IC中，便使外圍器件成本變低，整機可靠性便提高。本芯片具有兩個TTL/CMOS兼容電平輸入，具有非常好的抗干擾性，兩個輸出端可以直接驅(qū)動電機的正反方向運動，并且它具有較大電流驅(qū)動能力，每個通道能通過750800mA的持續(xù)電流，峰值電流可達(dá)1.52.0A；與此同時它具有比較低的輸出飽和降壓；內(nèi)置的鉗位二極管可以釋放感性負(fù)載的反響沖擊電流，使它在驅(qū)動繼電器、直流電機、步進(jìn)電機或

32、者開關(guān)功率管的使用上更加安全可靠。第5章系統(tǒng)實現(xiàn)5.1環(huán)境配置打開STC_ISP軟件，選擇單片機類型為STC12C5A60S2，選擇串行口為COM1，設(shè)置波特率為115200B，單擊下載按鈕，之后重啟系統(tǒng)。如圖5.1所示。圖5.1 STC_ISP5.2功能模塊實現(xiàn)5.2.1 主函數(shù)實現(xiàn)主函數(shù)是這個程序的控制核心。各個模塊功能的實現(xiàn)都是需要靠主函數(shù)的調(diào)用實現(xiàn)。void main()/*單片機端口初始化*/P0 = P2 = P3 = 0 xff;P1 = 0 xf7;/*系統(tǒng)開機狀態(tài)初始化*/Value_RunMode = Mode_Mmanual;/開機默認(rèn)手動模式 /*PWM初始化*/PWM

33、_initialization(); /*Time0初始化*/Time0_Initialization();/*定時器1初始化*/Time1_Initialization();/*中斷1初始化*/Interrupt0_Initialization();while(1)/*紅外遙控狀態(tài)更新操作*/while(Flag_InfraredRay = 0 x01)EA = 0;/*關(guān)閉總中斷*/*讀取紅外遙控的狀態(tài)*/InfraredRay_NEC_Receive();/紅外檢測，獲取紅外遙控鍵值if(InfraredRay_Code0=InfraredRay_Code1) & (InfraredRa

34、y_Code2=InfraredRay_Code3)Value_Button = InfraredRay_Code2;switch(Value_Button)case 0 x47:ButtonHandle_Close();BuzzePhone_Music(1,5);break;case 0 x5b:ButtonHandle_TopGrade();BuzzePhone_Music(1,3);break;case 0 x16:ButtonHandle_TopGrade();BuzzePhone_Music(1,3);break;case 0 x44:ButtonHandle_LowGrade();

35、BuzzePhone_Music(1,1);break;case 0 x07:ButtonHandle_MiddleGrade();BuzzePhone_Music(1,2);break;case 0 x1f:ButtonHandle_MiddleGrade();BuzzePhone_Music(1,2);break;case 0 x0c:ButtonHandle_NatureGrade();BuzzePhone_Music(1,4);break;case 0 x33:ButtonHandle_NatureGrade();BuzzePhone_Music(1,4);break;default

36、:Value_Button = 0 xff;break;System_DelayTenMillisecond(0 x06);/延時躲避60ms后的引導(dǎo)碼信號Flag_InfraredRay = 0 x00; /紅外遙控掃描標(biāo)志變量清零EX0 = 1; /打開中斷0EA = 1;/*打開總中斷*/*按鍵狀態(tài)更新操作*/while(Flag_Button = 0 x01)EA = 0;/*關(guān)閉總中斷*/Value_Button = Check_ButtonState();switch(Value_Button)case 0 x05:ButtonHandle_Close();BuzzePhone_M

37、usic(1,5);break;case 0 x03:ButtonHandle_TopGrade();BuzzePhone_Music(1,3);break;case 0 x01:ButtonHandle_LowGrade();BuzzePhone_Music(1,1);break;case 0 x02:ButtonHandle_MiddleGrade();BuzzePhone_Music(1,2);break;case 0 x04:ButtonHandle_NatureGrade();BuzzePhone_Music(1,4);break;default :break;/*讀取按鍵的狀態(tài)*/

38、Flag_Button = 0 x00;/按鍵掃描標(biāo)志變量清零EA = 1;/*打開總中斷*/ 5.2.2主要技術(shù)模塊基本流程圖按鍵模塊基本流程圖如圖5.2所示。圖5.2 按鍵模塊基本流程第6章系統(tǒng)測試6.1 測試概述結(jié)合上面的軟件流程，主要測試按鍵和遙控功能兩個部分。首先測試按鍵功能，開機運行設(shè)備使用按鍵從一檔到自然風(fēng)擋按順序不停切換按，再進(jìn)行隨機按鍵信號輸入。結(jié)果為設(shè)備可以靈敏接收按鍵信號，風(fēng)扇也會根據(jù)按鍵信息調(diào)整風(fēng)速。開機運行設(shè)備使用紅外遙控器從一檔到自然風(fēng)擋按順序不停切換輸入信號，再進(jìn)行隨機紅外信號輸入。結(jié)果為設(shè)備可以靈敏接收紅外信號，風(fēng)扇也會根據(jù)紅外信息調(diào)整風(fēng)速。6.2 測試結(jié)果分析

39、經(jīng)過一段時間不停對設(shè)備信號的輸入，設(shè)備都能良好運行，基本符合題目要求。測試過程中主要擔(dān)心的問題是按鍵不靈敏或者直接失效，測試時也確實出現(xiàn)了該問題，一部分是人為原因，另一部分則是軟件問題，經(jīng)過多次測試與調(diào)試，最終達(dá)到滿意效果。測試效果圖如圖6.1所示。圖6.1 測試效果圖第7章結(jié)論畢業(yè)設(shè)計是我大學(xué)本科學(xué)習(xí)的過程向?qū)W校、向社會交出的一張總結(jié)答卷。它不僅是我對大學(xué)四年所學(xué)知識的總結(jié)，也是把所學(xué)知識融會貫通運用到實踐當(dāng)中的一次嘗試，是衡量我四年學(xué)習(xí)成果的必要標(biāo)準(zhǔn)。通過此次的畢業(yè)設(shè)計，讓我學(xué)到了許多知識，不僅使我深刻的鞏固以往的所學(xué)習(xí)本專業(yè)的知識，也實際熟練了本專業(yè)的技能操作。在畢業(yè)設(shè)計過程中，通過翻閱

40、有關(guān)單片機、紅外遙控等方面的書籍，培養(yǎng)了我的調(diào)查研究、查閱文獻(xiàn)、收集資料和理論分析的能力，拓寬了我的知識面。提高自身實踐技能，達(dá)到理論知識和實際應(yīng)用的同意，讓我受益匪淺。并對單片機的知道有了總體的理解，經(jīng)過了反復(fù)思考的過程，實作的過程也就是探索如何將設(shè)計變?yōu)楝F(xiàn)實的過程，通過這次實作，讓我深深的感覺到我們在學(xué)校所學(xué)知識的重要性。設(shè)計知識在實際工程設(shè)計環(huán)節(jié)中必不可少，這也讓我感覺到自己所學(xué)學(xué)知識的優(yōu)勢及不足，覺得平時的知識積累的還不夠，仍然有好多東西等著我去學(xué)習(xí)！今后要不斷的提高自身的綜合素質(zhì)同時認(rèn)識到實踐也是一個不可缺少的環(huán)節(jié)，只有不斷的通過理論與實踐相結(jié)合，不斷發(fā)現(xiàn)問題解決問題，才能創(chuàng)作出更好

41、的畢業(yè)設(shè)計作品。實作使我對課題在理論上有了一個深層次的研究，開闊了自己的設(shè)計思路，也是對我在實踐環(huán)節(jié)中遇到問題的補充。這讓我能夠深刻的體會到基礎(chǔ)知識與實際還是存在著差異，實際應(yīng)用中還要考慮到各個方面的因素，這給我以后的學(xué)習(xí)和工作奠定了堅實的基礎(chǔ)。本課題對STC12C5A60S2芯片和Altium Designer 9軟件，有深入了解，并以此為前提，對整體設(shè)計的系統(tǒng)功能，包括軟件和硬件，都有較為深入的思考和探索，進(jìn)行連續(xù)的檢測，終于完成了紅外遙控電風(fēng)扇的設(shè)計與實現(xiàn)。對硬件的設(shè)計，通過Altium Designer 9，完成了以STC12C5A60S2作為中心的核心處理模塊的硬件設(shè)計，把硬件裝配到

42、電路板上，經(jīng)過調(diào)試和測驗所有功能均以實現(xiàn)，達(dá)到了設(shè)計的要求。參考文獻(xiàn)1 譚浩強.C程序設(shè)計M，清華大學(xué)出版社，20012 楊路明.C語言程序設(shè)計教程M，北京郵電大學(xué)出版社，20053 王振營，李滿，楊君.ProtelDXP2004電路設(shè)計與制版使用教程M，中國鐵道出版社，20064 胡漢才.單片機原理及其接口技術(shù)M，清華大學(xué)出版社，20065 趙亮.單片機C語言編程與實例M，人民郵電出版社，20036 張德鳳，常愛東.一種新型學(xué)習(xí)型紅外遙控開關(guān)的設(shè)計J，單片機開發(fā)與應(yīng)用，2009，27：65-667 劉小春.無刷直流電動機的點偏激控制J，自動化技術(shù)應(yīng)用，2006，40（2）：78-808 李慶

43、梅.基于AT89C51的智能電風(fēng)扇調(diào)速設(shè)計J，自動化技術(shù)與應(yīng)用，2008，27（1）：117-1189 張宇河，董寧.計算機控制系統(tǒng)M，北京理工大學(xué)出版社，200210 魏洪興，胡亮，曲學(xué)樓.嵌入式系統(tǒng)設(shè)計與實例開發(fā)實驗教材基于ARM9處理器與操作系統(tǒng)M，清華大學(xué)出版社，200511 華成英，童詩白.模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)M，高等教育出版社，200112 許育誠.軟件測試與質(zhì)量管理M，海事大學(xué)，200413黃俊，王兆安.電力電子變流技術(shù)M，機械工業(yè)出版社，199914 李建忠.單片機原理及應(yīng)用M，西安電子科技大學(xué)出版社，200815 戴佳，戴衛(wèi)恒.51單片機C語言應(yīng)用程序設(shè)計實例精講M，電子工業(yè)出版社，200616 劉亦松.數(shù)字電路邏輯設(shè)計M，高等教育出版社，200217 Atmel Corporation ARM7TDMITM (Thumb(r) DatasheetEB/OL ，199918