空调遥控器设计Word文件下载.docx
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2.1功能要求
空调遥控器是以单片机为核心，由键盘接收用户命令，通过发射编码对空调进行操作并用LCD对当前状态进行显示，无操作状态下系统进入低功耗模式。
功能有：
1.自动、制冷、制热、抽湿模式设定
2.十二小时预约开机或关机功能
3.温度设定范围：
17º
C--32º
C
4.低、中、高、自动四档风速设定
2.2关键字说明
2.2.1复位状态
首次装上电池、刚接通电源，遥控器进入的状态称为复位状态。
进入复位状态后，液晶显示屏全部笔画点亮两秒钟，然后关闭全部笔画，显示默认设置状态。
遥控器的默认设置状态如下：
●功能选择“模式”--自动模式区显示自动图标
●温度选择“温度”--24℃温度区显示“24℃”字样
●风速选择“风速”--自动风速区显示自动图标
●风向选择“风向”--自动风向区显示自动图标
复位后遥控器处在关机状态，即液晶显示器不显示任何信息。
复位后，无定时开机或关机信息。
若调整定时开、关时间，则第一次显示时，定时开、关时间均为0.5小时。
2.2.2开机状态
开机状态下，运行模式、风速、设定温度、定时开/关等信息在液晶相应区域显示，并可调整。
每次有效的按键操作，均有相应的信息编码以红外形式发射。
2.2.3发射指示
发射指示图标是用来表示正在发射信号的符号。
当有信号发射时，发射指示点亮时间与实际发码时间相等。
2.2.4省电模式
当无按键输入五秒以后，系统进入省电模式，减少遥控器功耗。
2.2.5正常运行模式
当芯片处于省电模式中，如果有按键输入，芯片将退出省电模式，进入正常运行。
2.2.6定时设定模式
定时开：
按“定时开”，进入定时开调整。
LCD中显示“定时开”符号，并且初次显示为0.5小时。
定时关：
按“定时关”进入定时关调整。
LCD中显示“定时关”符号，并且初次显示为0.5小时。
在定时调整期间内，如果连续五秒没有键按下，则退出定时设置模式，定时显示熄灭，遥控器处于进入此次定时设置前的状态。
2.3编码规范
2.3.1编码格式：
每次发码奖包含所有信息的编码发出。
L,A,A’,B,B’,C,C’,D,D’,E,E’
第一帧与第二帧相同
L为引导码，S为分隔码，A为认别码（A=11110000=F0）,A’为A的反码，B’为B的反码，C’为C的反码
B，C，D，E代表的含义：
表2-1B,C编码含义
B
B7B6B5B4
B3B2B1B0
C7C6C5C4
C3C2C1C0
开/关机
模式
温度
风速
见表2-3
见表2-4
见表2-5
见表2-6
表2-2D,E编码含义
D
E
D7D6D5D4
D3D2D1D0
E7E6E5E4
E3E2E1E0
定时开小时
定时开分钟
定时关小时
定时关分钟
见表2-7
见表2-8
表2-3开/关机编码
B7B6B5B4
开机
0000
关机
1111
表2-4模式编码
模式
B3B2B1B0
自动
1000
制热
0001
抽湿
0010
制冷
0100
表2-5温度编码
温度
C7C6C5C4
18º
19º
20º
0011
21º
22º
0101
23º
0110
24º
0111
25º
26º
1001
27º
1010
28º
1011
29º
1100
30º
1101
31º
1110
32º
表2-6风速编
风速
低风
中风
高风
表2-7定时时间表
小时
7654
1
2
3
4
5
0101
6
7
8
9
10
11
12
无定时信息
表2-8定时时间分钟编码
分钟
3210
30分钟
0分钟
2.4波形规范
在红外发射中只有发码和不发码两种状态，于是我们用这两种状态的不同长短组合作为特定意义的编码，实现红外发射。
各种编码定义如下：
2.4.1引导码：
L
图2-9两帧之间分隔符：
S
2.4.3数据“0”
图2-1-1数据“1”
设计任务书是由提出设计要求的部门提供的，其中对设计工作的基本要求做了规范，设计人员应该以此为基础，并在此基础上提出自己的设计方案完成要求。
第三章空调遥控器硬件设计
本章主要阐述了空调遥控器硬件设计，包括单片机的选型、红外发射电路设计、LCD驱动电路设计、键盘扫描电路设计和系统双时钟设计，详细阐述了各部分的基本原理和设计过程。
空调遥控器硬件设计框图如图3-1：
3.1单片机选型
空调遥控器使用的单片机应该满足LCD驱动，键盘扫描，红外发射和系统低功耗设计。
中颖电子的SH66xx系列4位单片机是精简指令集单片机，所有指令具有相同指令周期，具有速度快，功耗低，抗干扰能力强，结构简单易用，性价比高等特点。
SH6614是其中的一款具有双晶振及液晶驱动功能的单片机,经过编程PA1口可以发出38K载波供红外遥控发码时使用，I/O口PA和PB可作为键盘接口，因此完全满足空调遥控器设计。
它的基本功能如下：
∙程序存储器（ROM）:
4096×
16
∙数据存储器（RAM）:
512×
4
∙输入输出口：
8个
∙液晶驱动：
30×
8或34×
∙其中Segment1-30可以设置成输出口
∙中断源：
4个
∙定时器：
2个8位
∙内置双通道可编程声音发生器（PSG）
∙高低频两组振荡器
另外，中颖电子亦可提供SH6614的OTP版本的产品SH66P14，这样,对于小量试生产或交货周期短的空调遥控器可以采用SH66P14进行生产，由于SH6614同SH66P14有很好的一致性.。
因此如果生产稳定或遇到成本压力时即可顺利转为掩膜版的SH6614。
SH6614的功能框图和引脚图如图3-2和3-3。
图3-2SH6614功能框图
图3-3SH6614引脚图
表3-1SH6614单片机各引脚定义
引脚
功能
OSCO，OSCI
低频晶振32.768KHz
OSCXO，OSCXI
高频晶振4MHz
/RESET
重启动
SEG1～SEG12
LCD的SEGMENT脚
COM1～COM8
LCD的COM脚
VCC
电源脚
GND
电源地脚
PA1
红外输出脚
PB0～PB3
键盘读入脚
PA0、PA1、PA3
键盘输出脚
3.2红外发射电路设计
3.2.1红外遥控基本原理
人的眼睛能看到的可见光按波长从长到短排列，依次为红、橙、黄、绿、青、蓝、紫。
其中红光的波长范围为0.62～0.76μm；
紫光的波长范围为0.38～0.46μm。
比紫光波长还短的光叫紫外线，比红光波长还长的光叫红外线，红外线遥控就是利用波长为0.76～1.5μm之间的近红外线来传送控制信号的。
常用的红外遥控系统一般分发射和接收两个部分。
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，由于其内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。
红外遥控常用的载波频率为38kHz，这是由发射端所使用的455kHz晶振来决定的。
在发射端要对晶振进行整数分频，分频系数一般取12，所以455kHz÷
12≈37.9kHz≈38kHz。
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。
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，在同一时间内只有一个输出有效。
电视机的选台就属此种情况，其它如调光、调速、音响的输入选择等。
“数据”输出是指把一些发射键编上号码，利用接收端的几个输出形成一个二进制数，来代表不同的按键输入，这种输出形式一般用于与单片机或微机接口。
本文介绍的空调遥控器设计就是采用这种编码。
3.2.1.2遥控指令编码规律
遥控器所发送的功能指令码一般采用多位二进制串行码，例如某彩色电视的红外遥控码，其编码规律为：
头脉冲、系统码、资料码、资料反码和结束位。
头脉冲用做一帧命令的起始位；
系统码用于区别不同类的电器；
资料码用于完成命令功能；
资料反码是将资料码按位取反的码。
每次进行发送都是先发送脉宽4510us、周期2*4510us的头脉冲，然后连续发送两次系统码、接着发送资料码及资料反码、最后发送结束位，波形见图3-4。
图3-4遥控指令编码图
3.2.1.3数据脉冲编码
红外通讯数据采用脉冲编码，所谓脉冲编码，就是将每位数据信号用一个脉冲来表示。
例如红外编码以脉宽561us、周期4*561us代表“1”；
以脉宽561us、周期2*561us代表“0”。
脉冲信号都调制在占空比为1/3，频率为38kHz的载波上再发送出去，调制后的信号“1”和“0”如图3-5所示。
这样做有两点好处：
第一，减少了有效的发射时间，有利于降低平均功耗，这对于采用干电池供电的发射器十分重要；
第二，外部干扰信号多为缓变信号，有利于抗干扰。
图3-5信号1和0
红外发射程序流程图如图3-6所示。
图3-6程序流程图
3.2.2红外发射电路
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。
红外发射电路如图3-7所示。
图3-7红外发射电路
3.3LCD驱动电路设计
3.3.1LCD基本原理
LCD（LiquidCrystalDigit）具有耗电低，驱动电压低，结构空间小而有效显示面积大、体薄物轻等优点，在各类电子产品中得到广泛应用。
LCD的基本结构及工作原理：
液晶显示器的结构如图3-8所示：
Fig.3-8Configurationof
在上、下两层电极之间封入向列型液晶材料，液晶分子平行排列，上、下扭曲90º
，在无外部电压状态下，外部入射光通过上偏振片后形成偏振光，该偏振光通过平行排列的液晶材料后备旋转90º
，再通过与上偏振片垂直的下偏振片，被反射板反射回来，呈透明状态；
当上、下电极加上一定的电压后，电极部分的液晶分子转成垂直排列，失去旋光性，从上偏振片入射的偏振光不被旋转，光无法通过下偏振片返回，因而呈黑色。
根据需要将电极做成各种文字、数字、图形，就可以获得各种状态显示。
显示内容由引脚端和公共端共同决定，在应用时，只要给相应引脚端写入信号，即可显示，LCD内部自带刷新电路，不必重复写入。
本文的空调遥控器设计中采用的是由厂家定制的一款LCD，LCD的面板和引脚定义如图3-9和表3-2。
①②C
定时开
③④⑤⑥⑦⑧⑨⑩
图3-9LCD面板图
表3-2对LCD的引脚定义进行了说明。
设计中把SH6614设定为8个公共端，30个LCD引脚输出。
如表中所示，SEG1和COM1-COM4共同定义了“模式”笔画,在程序中将其定义为SEG11L；
SEG2和COM1-COM4共同定义了“风速”笔画，在程序中将起定义为SEG12L；
其它可以以此类推。
数码显示①-⑩用作温度和定时时间的显示，分别由SEG3-SEG12与COM1-COM8来定义。
表3-2LCD引脚定义
SEG
LCD
COM4
COM3
COM2
COM1
SEG11L
SEG1
Auto
Warm
Dry
Cool
SEG12L
SEG2
Lwind
Mwind
Hwind
SEG1L
SEG3
1.d
1.c
1.b
1.a
SEG2L
SEG4
2.d
2.c
2.b
2.a
SEG3L
SEG5
3.d
3.c
3.b
3.a
SEG4L
SEG6
4.d
4.c
4.b
4.a
SEG5L
SEG7
5.d
5.c
5.b
5.a
SEG6L
SEG8
6.d
6.c
6.b
6.a
SEG7L
SEG9
7d
7.c
7.b
7.a
SEG8L
SEG10
8d
8.c
8.b
8.a
SEG9L
SEG11
9.d
9.c
9.b
9.a
SEG10L
SEG12
10.d
10.c
10.b
10.a
COM8
COM7
COM6
COM5
SEG11H
SEG13
Pic-w
º
Code
SEG12H
SEG14
Timeo
:
Timec
SEG1H
SEG15
1.g
1.f
1.e
SEG2H
SEG16
2.g
2.f
2.e
SEG3H
SEG17
3.g
3.f
3.e
SEG4H
SEG18
4.g
4.f
4.e
SEG5H
SEG19
5.g
5.f
5.e
SEG6H
SEG20
6.g
6.f
6.e
SEG7H
SEG21
7.g
7.f
7.e
SEG8H
SEG22
8.g
8.f
8.e
SEG9H
SEG23
9.g
9.f
9.e
SEG10H
SEG24
10.g
10.f
10.e
3.3.2LCD驱动电路
SH6614单片机的LCD输出口可采用30×
4两种方式，这里定义$15Bit0=0，则采用的是30×
8，即：
8个公共端，30个LCD输出引脚。
这里
24-36引脚的LCD输出端，即SEG1-SEG12，LCD驱动电路如图3-10所示。
图3-10LCD驱动电路图
3.4键盘扫描电路设计
3.4.1键盘基本原理
键盘系统一般分为非编码式键盘和编码式键盘，这里只讨论非编码式键盘。
1.键盘电路结构
由若干个按键组成的键盘，其电路结构可分为独立键结构和矩阵键盘结构。
独立按键结构每个键单独占用一根I/O口线，每根I/O口线上的安键工作状态不会影响其他I/O口线上的状态。
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