基于单片机的红外遥控电风扇控制系统设计

安庆职业技术学院

毕业论文（设计）任务书

题目：基于单片机的红外遥控电风扇控制系统设计

姓名：张兵

学号：1120131033

系别：电子信息系

专业：应用电子技术

班级：2012级电子

指导教师：杜青

2014年6月10日

（一）课题意义及主要内容：

随着社会的发展，人们生活水平的提高，对物质要求有了进一步的提高，特别是电子产品这样的东西，人们对其有了新的要求，希望他们有着，节能，使用方便以及智能等要求，若于是电器也向着智能化方向发展，各种智能电风扇，电饭锅，电磁炉，等层出不穷。本文专对智能电风扇进行了一系类的阐述和全面的设计方案。

2014年6月10日

（二）目的要求：

红外遥控电风扇控制系统的总体方案设计是根据其功能和设计要求，从全局的角度，以系统的观点而进行整体方面的设计，主要包括无线收发模块设计，信号触发模块设计和报警电路模块设计等。

2014年6月15日

（三）进度计划：

1．第1周～第4周：查阅资料，消化内容，形成方案，写出开题报告。

2．第5周～第6周：根据开题报告进行设计，设计出各功能模块并画出其原理图。

3．第7周～第8周：焊接出各主要功能模块并进行调试，发现问题并对原理图做进一步的修改。

4．第9周～第10周：用protel99SE软件制做出整个实验仪的功能模块PCB图。

5．第11周～第12周：根据整个系统，写出毕业设计报告。

6．第13-14周：论文文本打印，交老师审阅，进一步修改完善。进行答辩。

2014年6月15日

（四）审批意见：

系（专业）负责人签字：

2014年6月15日

（五）学生开始执行任务书日期：

2014年6月15日

（六）学生提交全部论文日期：

2014年9月10日

（七）学生签名：

2014年9月10日

（八）指导教师签名：

2014年9月10日

（九）注意事项：

1、本任务书一式二份，各系留存一份，交教务处一份；任务书第（一）、（二）、（三）、（五）、（六）、（八）项由指导教师认真填写；第（四）项由系或专业负责人认真填写；第（七）项由学生本人填写。

2、学生应在指导教师指导下根据本任务书的要求制定具体实

施计划并按时完成任务。

目录

【摘要】

【关键词】

Key words:--------------------------------------------------------6 0.引言---------------------------------------------------------6

1.遥控器-------------------------------------------------------7 1.1工作原理及组成部分-----------------------------------------7 1.2红外发射---------------------------------------------------7 1.3红外发射的编码方式-------------------------------------------8 1.4硬件设计----------------------------------------------------8 1.5软件设计-----------------------------------------------------9

2.电风扇控制板-----------------------------------------------9 2.1工作原理及组成部分------------------------------------------9 2.2设计方案-----------------------------------------------------10 2.3硬件设计-----------------------------------------------------11 2.4软件设计-----------------------------------------------------11

3结束语----------------------------------------------------------21

参考文献----------------------------------------------------------21

红外遥控电风扇控制系统设计

摘要：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。

关键词：89c2051;编码;解码;电风扇控制.

The design of Infrared remote

control electric fan control system

Abstract:Electric remote control is the early90's for the Pearl River Delta region in Guangdong,a great deal of R&D and production,as well as a dedicated control chip chip mask use,is I made use of single-chip receive and transmit system supporting the use of program.Infrared remote control circuit design has become a fashion circuit,it is a simple introduction to infra-red remote control launching,the principle of the receiving system is given by89C2051system as a remote control decoder to receive an ingenious method,as well as a complete compilation of the51program code.Including the launch,receive the schematic diagram of the main program and its programming,sending process,receiving process,from time to time interrupted the course of processes in order to complete the design of the main points of reference the idea of the process flow block diagram,you can prepare applications.Remote fan control system is divided into two major parts:a remote control and electric control panel,respectively,are described below.

Key words:89c2051;encoding;decoding;electric fan control.

0．引言

随着社会的发展，人们生活水平的提高，对物质要求有了进一步的提高，特别是电子产品这样的东西，人们对其有了新的要求，希望他们有着，节能，使用方便以及智能等要求，于是电器也向着智能化方向发展，各种智能电风扇，电饭锅，电磁炉，等层出不穷。本文专对智能电风扇进行了一系类的阐述和全面的设计方案。

现代电子设计技术的核心是EDA(Electronic DesignAutomation)技术。就是依赖功能强大的计算机，使设计者的工作仅限于利用软件的方式，即利用硬件描述语言和EDA 软件来完成对系统硬件功能的实现。在这样的背景下，传统的电子电路的设计方法发生了革命性的变化。在现代高新电子产品的设计和生产中，微电子技术和现代电子设计技术是相互促进、相互推动又相互制约的两个技术环节。微电子技术代表了物理层在广度和深度上硬件电路实现的发展，现代电子设计技术则反映了现代先进的电子理论、电子技术、仿真技术、设计工艺和设计技术与最新的计算机软件技术有机的融合和升华。EDA 技术应用是这二者的结合，是这两个技术领域共同孕育的奇葩。

1．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。接收部分装在电风扇的控制器内，由89C51等构成。

1．1工作原理及组成部分

(1)CPU采用AT89C2051单片机，AT89C2051的功能: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

1．2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。

1．3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:

（图2）遥控编码

1．4.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

1．5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：见图4:遥控器软件流程图

（图4）遥控器软件流程图

2．电风扇控制板

2．1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AT8C51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LM78 05稳压，供给控制板。

(3)电风扇控制板框图如图5

（图5）电风扇控制板框图

2．2设计方案

(1)控制部分，如下图6

（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。相应的指示灯亮。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。

2．3硬件设计：参见（图11）

（图11）电风扇控制板电路原理图

2．4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

电风扇红外发射（遥控器）程序;按键说明：

K1：低风档，键值为01 K2：中风档，键值为02 K3：高风档，键值为03 K4：彩灯档，键值为04

K5：自然风档，键值为05 K6：睡眠风档，键值为06

K7：正常风档，键值为07

K8：定时档，键值为08

K9：开关机，键值为9

采用4×1.5V供电，用89C2051作CPU芯片，当没有按键按下时，入待机状态,按键采用INT0进行中断，只采用了8个按键include(2051RAM.INC)

ORG0000H JMP MAIN ORG0003H JMP KEY_INT0 ORG000BH JMP FM_T0

ORG0100H

MAIN:MOV R0,#7FH

CLR A

MAIN0

MOV@R0,A

DJNZ R0,MAIN0清缓冲地址单元值

MOV SP,#60H

MOV P1,#00001111B将P1置输入

CLR KEYON

CLR IT0设置电平触发

SETB PT0

SETB EX0

SETB EA

MOV40H,#0FFH

MOV41H,#0FFH

MOV42H,#0FFH

CLR DATAOUT

CLR FMOUT38K的中断

初始值

MOV TMOD,#02H

MOV TH0,#0F7H

SETB FMOUT

CLR TR0

1/3的高电平标志

MOV R2,#02H

2/3的循环次数DJNZ40H,LOOP1

DJNZ41H,LOOP1

DJNZ42H,LOOP1

MOV PCON,#01H;进入待机LOOP1:JMP MAIN

中断程序：完成其按键按下的标志位

KEY_INT0:

PUSH ACC

PUSH PSW

CLR EX0

MOV A,P1

CPL A

ANL A,#0FH

MOV R2,A将行号存入R2中MOV P1,#0F0H将列置输入端MOV A,P1

CPLA

ANL A,#0F0H取列号并存入A中MOV R1,#03H置列初号

MOV R3,#03H置循环次数

CLR C

PINT01:RLC A取列号

JC PINT01

DEC R1

DJNZ R3,PINT01

PINT02:MOV A,R2取行号MOV R2,#00H

MOV R3,#03H置循环次数

PINT03:RRC A

JC PINT04

INC R2

DJNZ R3,PINT03

PINT04:MOV A,R2

CLR C

RLC A

RLC A

ADD A,R1

MOV SENDBUF+2,A键号存32H单元

CPL A

MOV SENDBUF+3,A存键号的反码

MOV SENDBUF,#0FFH系统码在30H单元中

MOV SENDBUF+1,#00H系统反码在31H单元中

LCALL SEND

SETB ET0发送引导码

SETB TR0启动T0

LCALL PP发送一帧数据.包括系统码和数据码

CLR TR0当发送完后关断定时器

CLR ET0关T0的中断

SETB EX0执行完后打开外INT0MOV40H,#0FFH

MOV41H,#0FFH

MOV42H,#0FFH

POP PSW

POP ACC

RETI

FM_T0:JB F0,IT01 DJNZ R2,GRET

MOV R2,#2

IT01:CPL FMOUT CPL F0

GRET:RETI

引导脉冲子程序SEND:SETB DATAOUT LCALL DY9000us

CLR DATAOUT

LCALL DY4500us

RET

发送四个缓冲单元中的内容程序：

PP:MOV R3,#4发送的字节数

MOV R1,SENDBUF

PP0:MOV R2,#08H让其循环8次

MOV A,@R1将数据首址

CLR C清CY

PP1:RRC A右环移带进位

JC ONE若C等1

ZER0:SETB DATAOUT若C等0CALL DY562us

CLR DATAOUT

CALL DY562us ONE:SETB DATAOUT CALL DY562us

CLR DATAOUT

CALL DY1687us DJNZ R2,PP1

INC R1

DJNZ R3,PP0等四个字节的发送完

RET

DY1687us:

MOV R31,#38

L2:PUSH R31

L3:DJNZ R31, L3

POP

R31

DJNZ

R31,L2

RET

DY562us:

MOV R31,#20

L22:PUSH R31

L33:DJNZ R31, L33

POP

R31

DJNZ R31,L22

RET

延时9000us子程序:

DY9000us:

MOV R31,#91

L2A:PUSH R31

L3A:DJNZ R31, L3A

POP R31

DJNZ

R31,L2A

RET

延时4500us子程序

DY4500us:

MOV R31,#67

L2B:PUSH R31

L3B:DJNZ R31, L3B

POP R31

DJNZ

R31,L2B

RET

DY10S:MOV R6,#10

L2C:MOV R4,#2

L3C:MOV R5,#248

DJNZ R5,$

DJNZ R4,L3C

DJNZ R6,L2C

RET

END

INC文件内容

AT89C2051内存RAM分配Fiel= 2051ram.INC

SAVE

NOLIST

R31DATA1FH

KEYON BIT20H按键按下的标志

RESTOR

电风扇红外接收(控制板)程序

用89C51单片机来作主芯片控制，采用红外1838接收头,可控硅采用MC97A6

风扇具有红外遥控功能

K1：低档，中档,高档，相应的指示灯亮

K2：彩灯，相应的指示灯亮

K3：自然风控制睡眠风的控制正常风的控制

K4：定时30分钟，1小时，2小时，4小时

K5:开关机功能

自然风的处理流程：停--->开低档--->延时6秒--->开中档-->延时6秒--->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-->停延时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

INCLUDE(REG51.INC)

INCLUDE(89C51RAM.INC)

ORG0000H

JMP START

ORG0003H

JMP JISH_INT0;红外遥控中断设置

ORG000BH

JMP LP0;定时中断

ORG0013H

JMP KEY_INT1;按键中断

ORG0100H

START:

MOV R0,#7FH;预使用单元清0

CLR A

MAIN0:

MOV@R0,A

DJNZ R0,MAIN0

MOV SP,#60H

MOV TMOD,#01H

MOV TH0,#3CH;定时50MS

MOV TL0,#0B0H

SETB LLOW关低风

SETB MDI关中风

SETB HIGHT关高风

SETB LLAP关彩灯

MOV P0,#0FFH关所有的指示灯

SETB EX0

SETB EX1

SETB EA CPU开中

MAIN:JB LKEYON,KEYHANDLE检按键标志位

JB REC,KEYHANDLE检接收中断标志位

JMP MAIN转主程序

键值的处理的程序

键盘处理程序

K1键:完成弱、中、强控制,相应的指示灯点亮

K2键:完成彩灯控制,相应的指示灯点亮

K3键:完成自然风、睡眠风、正常风的控制,相应的指示灯点亮K4键:完成定时的控制,同时0.5H,1H,2H,4H,相应的指示灯点亮K5键:开/关机

定时控制

KEY4:

CJNE A,#04H,KEY5K4的定时处理程序

JB SJ01,DY1H

JB SJ02,DY2H

JB SJ03,DY4H

JNB SJ00,FAN4

CLR SJ

SETB TR05H

JMP MAIN

DY1H:

JNB SJ01,FAN4

CLR SJ01

SETB TR0

JMP MAIN

DY2H:

JNB SJ02,FAN4

CLR SJ02

SETB TR0

JMP MAIN

DY4H:

JNB SJ03,FAN4

CLR SJ02

SETB TR0

FAN4:JMP MAIN

INC MIN

MOV A,MIN

JB SJ01,LOOP_1H定时1h

JB SJ02,LOOP_2H定时2h

JB SJ03,LOOP_4H定时4h

CJNE A,#30,GRET0.5h到向下执行

MOV P1,#0FFH关断所有档位

MOV P0,#0FFH

SETB SJ01将1H的标志位置1

JMP GRET

LOOP_1H:

CJNE A,#60,GRET h到,向下执行

MOV P1,#0FFH

MOV P0,#0FFH

CLR SJ01将1H的标志位置0

SETB SJ02将2H的标志位置1

JMP GRET

LOOP_2H:

CJNE A,#60,GRET1h到,向下执行

INC HOUR

MOV A,HOUR

CJNE A,#2,GRET

MOV P1,#0FFH关断

MOV P0,#0FFH

LR SJ02关断2H的标志位

SETB SJ03将4H的标志位置位

JMP GRET中断返回

LOOP_4H:

CJNE A,#60,GRET1小时到,向下执行

INC HOUR

MOV A,HOUR

CJNE A,#4,GRET4小时到,向下执行

MOV P1,#0FFH关断

MOV P0,#0FFH

CLR SJ03将4H的标志位清零

JMP GRET中断返回

GRET:

CLR TR0

POP PSW

POP ACC

RETI

INT0中断处理程序：

对接收数据进行接收

JISH_INT0:

PUSH ACC

PUSH PSW

CLR EX0关断中断

MOV R6,#10避开9MS时间的引导码

SB:CALL DY882US

JB P3.2,EXIT EX检测为1时退出

DJNZ R6,SB检测为0时,引导码过

JNB P3.2,$检测为0时，等待

ACALL DY4700US避开4.5MS时间的引导码

MOV R7,#16避开系统码

JJJJA:JNB P3.2,$

LCALL DY882US

MOV C,P3.2将P3.2送C中

JNC UUUA若C=0则转

LCALL DY1000US

UUUA:DJNZ R7,JJJJA

MOV R1,#MRD

MOV R2,#2

PP:MOV R3,#8右移的次数

JJJJ:JNB P3.2,$=0则等

LCALL DY882US

MOV C,P3.2送C中

JNC UUU

LCALL DY1000US

UUU:MOV A,@R1送存贮的首址

RRC A

MOV@R1,A送存贮单元中

DJNZ R3,JJJJ完成一个字节

INC R1

DJNZ R2,PP

MOV A,MRD

CPL A

CJNE A,31H,EXIT数据码和数据的反码比较

EXIT:POP PSW

POP ACC

SETB LREC置REC的标志位

SETB EX0打开INT0的中断

RETI

INT1的中断处理

KEY_INT1:

PUSH ACC

PUSH PSW

CLR EX1关断INT1

LCALL SCANKEY CALL KEY_K10置高中低的标志位CALL FENG_3置风类的标志位

CALL JS置定时时间标志位

SETB LKEYON按键标志位

SETB EX1打开中断位

POP PSW

POP ACC

RETI

RET DY882US:MOV R4,#20 D1:MOV R5,#20

DJNZ R5,$

DJNZ R4,D1

RET

DY1000US:

MOV R4,#2

D3:MOV R5,#248

DJNZ R5,$

DJNZ R4,D3

RET

DY4700US:

YS2:MOV R4,#10

D2:MOV R5,#235

DJNZ R5,$

DJNZ R4,D2

RET

END

3结束语