周逍遙ZHOU Xiao-yao；方堃FANG Kun；范建炳FAN Jian-bing；張建新ZHANG Jian-xin

（嘉興學院機電工程學院，嘉興 314001）

（College of Mechanical and Electrical Engineering，Jiaxing University，Jiaxing 314001，China）

0 引言

現(xiàn)階段，各個領(lǐng)域都普遍應(yīng)用到了單片機，越來越多的紅外控制系統(tǒng)開始采用單片機作為控制核心。例如，基于單片機的電視機紅外遙控裝置、基于單片機的空調(diào)紅外遙控裝置等[3-6]。本文對現(xiàn)有的旋鈕式三風檔電風扇進行改造，增添了紅外遙控模塊。能夠?qū)崿F(xiàn)對風扇的遠距離操作，包括：啟動、調(diào)速、液晶顯示。該電路具有以下幾個特點：①基于單片機的紅外線發(fā)射器；②一體化紅外接收頭接收紅外編碼；③以繼電器為控制開關(guān)實現(xiàn)風扇的各項功能；④具有按鍵和液晶顯示。

1 整體方案設(shè)計

本設(shè)計的整體思路是：利用51 單片機編碼驅(qū)動紅外線發(fā)射管發(fā)射紅外數(shù)據(jù)，由一體化紅外接收頭接收紅外數(shù)據(jù)，經(jīng)單片機解碼處理后，控制繼電器動作使風扇工作，并在液晶顯示器顯示當前風速檔位。系統(tǒng)包括發(fā)送模塊和接收模塊?？傮w結(jié)構(gòu)框如圖1 所示。

圖1 系統(tǒng)構(gòu)成框圖

2 發(fā)送模塊設(shè)計

發(fā)送模塊包括：控制單元、顯示單元、輸入按鍵單元、發(fā)送單元。

2.1 控制單元 軟件設(shè)計主要分為四個部分，分別是主程序、紅外發(fā)送子程序、液晶顯示子程序、輸出控制子程序。紅外發(fā)送子程序發(fā)送編碼數(shù)據(jù)，液晶顯示子程序主要是顯示當前的檔位，輸出控制子程序則控制輸出口。程序流程圖如圖2 所示。

2.2 液晶顯示單元 液晶顯示器采用1602 字符型液晶，能夠同時顯示16×2 即32 個字符，它是一種點陣型液晶模塊，能夠顯示示字母、數(shù)字、符號等。單片機通過P0 口作為數(shù)據(jù)口，P2.5-P2.7 作為控制引腳，進行數(shù)據(jù)傳送。發(fā)射電路如圖3 所示。實物圖如圖4 所示。

2.3 輸入按鍵單元 采用四個獨立按鍵，接入單片機，通過掃描法識別按鍵。P2.0 到P2.3 分別控制風扇速度擋。

圖2 發(fā)送流程圖

圖3 發(fā)射電路圖

圖4 實物圖

2.4 發(fā)送單元 本設(shè)計采用紅外線發(fā)射管HIR5393C，發(fā)射功率約為100mW，峰值波長940mm，視角在20-50 度之間，紅外線波長為850nm，外形與普通的發(fā)光二極管相同。工作時加5V 電壓。

3 接收模塊

接收模塊包括：控制單元、接收單元、時鐘單元、顯示單元、輸出單元；①程序單元。軟件設(shè)計主要分為主程序、紅外接收子程序、液晶顯示子程序、輸出控制子程序。紅外接收子程序接收編碼數(shù)據(jù)，液晶顯示子程序主要是顯示當前的檔位，輸出控制子程序則控制輸出口。②接收單元。采用HX1838/PC638 接收管，進行信號接收，該接收管有內(nèi)置專用IC，寬角度及長距離接收，抗干撓能力強，能抵擋環(huán)境干撓光線，低電壓工作。③輸出單元。使用繼電器作為動作開關(guān)。由單片機P1.0 到P1.2 通過高電平驅(qū)動晶體管導(dǎo)通，繼電器動作，實現(xiàn)電風扇一、二、三擋的通斷，控制電風扇工作。

4 軟件設(shè)計

單片機接收電路設(shè)計：一旦按下遙控器按鍵，遙控器就會發(fā)出一串二進制代碼，也叫做一幀數(shù)據(jù)。按照各部分不同的功能，分別為引導(dǎo)碼（2 位“1”），控制碼（1 位x），用戶碼（5 位“0”），指令碼（6 位）。解碼算法如下：①設(shè)外部中斷1（接SH506 數(shù)據(jù)輸出端）為低電平觸發(fā)，允許中斷。定時器T0 工作于定時方式2（自動重裝在時間常數(shù)），定時時間常數(shù)為20us，高優(yōu)先級中斷。②定時器T0 的中斷服務(wù)函數(shù)為每20us（1/4 位時間）到，T20_c 計數(shù)器加1。③外部中斷1 的中斷服務(wù)函數(shù)的算法：1）關(guān)閉外部中斷，啟動T0 定時器，清計數(shù)器T20_c。2）判斷第一位起始位是否為1，并丟掉該位，清計數(shù)器T20_c，清接收數(shù)據(jù)位計數(shù)器。3）接收后面的13 位數(shù)據(jù)的每一位，每一位的時間1.668ms。4）停止定時器，接收的13 位數(shù)據(jù)取反送IRDA_dat，從IRDA_dat 中提取5 位用戶碼。5）當?shù)诙€起始位為1 且用戶碼為00000，表明本幀數(shù)據(jù)有效，提取6 位指令碼，否則行糾錯處理。6）等待外部中斷1（IRDA）變高，打開外部中斷1。

5 結(jié)論

該系統(tǒng)以單片機為控制核心，實現(xiàn)了紅外控制電風扇，在一定范圍能實現(xiàn)轉(zhuǎn)速的變速調(diào)節(jié)，并通過液晶技術(shù)顯示轉(zhuǎn)速檔位。該設(shè)計體積小，造價低廉，并且在滿足人們的需求的同時，還具備穩(wěn)定性高、性能優(yōu)越、節(jié)約電能等特點。此外，由于是通過遙控器操作，可以實現(xiàn)人與設(shè)備分離，給人們帶來更多的方便。

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