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红外线遥控电风扇设计思路

作者：邵贝贝    文章来源：华信单片机    点击数： 1175     更新时间：2008-06-13
概述
   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。
一、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。接收部分由单片机89C51等构成。
1. 工作原理及组成部分
(1)CPU 采用AT89C2051单片机，AT89C2051的功能:
   和 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、2.7V~6V的操作范围、全静态操作：0Hz~24MHz、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
2.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中断产生中断，同时唤醒CPU进行工作状态。
3.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45～63ms之间。
(4)其相关的波形图如下:

（图 2）遥控编码
4.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
5.软件设计
(1)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。
(2)程序流程图：

（图 4）遥控器软件流程图
二、 电风扇控制板
1.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 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)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

（图 5 ）电风扇控制板框图
2.设计方案
(1)控制部分

（图 6）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。相应的指示灯点亮。参见（图7）
K5：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。
4.硬件设计：参见（图11）

（图 11）电风扇控制板电路原理图
5.软件设计:
(1)红外遥控输入在 P3.2（INT0），面板按键P3.3（INT1）。
(2) 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