红外线遥控电风扇毕业设计论文文档格式.docx
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日期：
导师签名：
日期：
指导教师评阅书
指导教师评价：
一、撰写（设计）过程
1、学生在论文（设计）过程中的治学态度、工作精神
□优□良□中□及格□不及格
2、学生掌握专业知识、技能的扎实程度
3、学生综合运用所学知识和专业技能分析和解决问题的能力
4、研究方法的科学性；
技术线路的可行性；
设计方案的合理性
5、完成毕业论文（设计）期间的出勤情况
二、论文（设计）质量
1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？
2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？
三、论文（设计）水平
1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义
2、论文的观念是否有新意？
设计是否有创意？
3、论文（设计说明书）所体现的整体水平
建议成绩：
（在所选等级前的□内画“√”）
指导教师：
（签名）单位：
（盖章）
年月日
评阅教师评阅书
评阅教师评价：
一、论文（设计）质量
二、论文（设计）水平
评阅教师：
教研室（或答辩小组）及教学系意见
教研室（或答辩小组）评价：
一、答辩过程
1、毕业论文（设计）的基本要点和见解的叙述情况
2、对答辩问题的反应、理解、表达情况
3、学生答辩过程中的精神状态
评定成绩：
教研室主任（或答辩小组组长）：
（签名）
教学系意见：
系主任：
前言
60年代初，一些发达国家开始研究民用产品的遥控技术，但由于受当时技术条件的限制，遥控技术发展很缓慢。
70年代末，随着大规模集成电路和计算机技术的发展，遥控技术才得到快速的发展。
在遥控方式上大体经历了从有线到无线的超声波、从振动子到红外线、再到使用总线的微机红外遥控这样几个阶段。
无论采用何种方式，准确无误传输信号，最终达到满意的控制效果是非常重要的。
最初的无线遥控装置采用的是电磁波传输信号，由于电磁波容易产生干扰，也易受干扰，因此逐渐采用超声波和红外线媒介来传输信号。
超声传感器频带窄，所能携带的信息量少，易受干扰而引起误动作。
然而红外线在频谱上居于可见光之外，所以抗干扰性强，具有光波的直线传播特性，不易产生相互间的干扰，是很好的信息传输媒体。
信息可以直接对红外光进行调制传输，例如信息直接调制红外光的强弱进行传输，也可以用红外线产生一定频率的载波，再用信息对载波进调制，接收端再去掉载波，取到信息。
所以从信息的可靠传输来说，通过红外线传输的方法更好，这也是我们今天看到的大多数红外遥控器所采用的方法。
因此红外线的遥控方式逐渐取代了超声波遥控方式，红外线多功能遥控器也逐渐成为当今时代的主流。
红外遥控技术在这十年来得到了迅猛发展，尤其在家电领域彩电、DVD、空调等，也在其它电子领域得到广泛应用，但家电领域的风扇还没有得到广泛的应用。
随着人们生活水平的提高，对产品的追求是使用更方便、更具智能化，红外遥控技术正是一个重点的发展方向。
本文简单地介绍了红外线遥控发射、接收系统的原理，给出用89C51作为遥控器的主控芯片加上外围电路组成的发射器和89C2051作为遥控接收系统解码器的一种巧妙实现方法，给出了详细的发射部分信号的编码原理和接收部分的信号的解码方式，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。
总体方案设计
根据设计任务和实际要求，确定总体设计方案如下：
总体设计方案图
如图所示，该总体方案主要有以下几个部分组成
（1）红外发射端按键输入电路，主要功能键按一定方式与义隆单片机一输出口连接，因为该单片机有睡眠唤醒的功能，可以采用中断方式工作。
（2）红外发射系统，硬件上主要由义隆单片机加红外发射头组成，在软件上主要根据单片机所识别的不同按键进行相应编码，然后通过红外发射头发射出去。
（3）红外接收系统，硬件上主要由义隆单片机输出口和红外接收头组成，在软件上通过定时器/计数器T精确定时，然后通过单片机解码计算，得出相应的控制信号。
（4）风扇开关和调速控制电路，主要通过继电器和可控硅等元件来实现风扇的开关和调速等动作。
（5）白炽灯控制电路，主要也是用单片机与继电器组合使用，来控制白炽灯的开关。
（6）振荡电路和复位电路，这些都是比较基本和常规的电路。
其中对于红外发射端按键输入电路，根据实际需要和设计要求，共设计6个按键，分别为：
✧FAN/OFF键（吊扇电机的关键）：
其功能是当该键按下时，风扇电机关闭。
✧FOR/REV键（吊扇正、反转控制键）：
其功能是当该键按下时，电机正、反转切换。
✧LIGHT键（白炽灯的开关键）：
其功能是当该键按下时，灯泡开，再按下，灯泡关，如此循环。
✧HI键（吊扇的高速档选择键）：
其功能是当该键按下时，吊扇进入高速运行状态。
✧MED键（吊扇的中速档选择键）：
其功能是当该键按下时，吊扇进入中速运行状态。
✧LOW键（吊扇的低速档选择键）：
其功能是当该键按下时，吊扇进入低速运行状态。
第一章红外遥控器
1.1工作原理
1.1.1原理简介
为了能远离距的控制电风扇，采用了红外遥控器。
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。
89C2051的P1口构成矩阵式键盘，当有按键按下超过36ms时，振荡器电路使芯片激活，将发射一组108ms的编码脉冲，同时单片机的INT0产生定时中断，驱动89C2051的P3.3口产生一个38K的方波，作为红外线的调制基波，发射的周期为108ms的编码脉冲是由“0”和“1”组成的32位二进制码，此脉冲经38KHZ的载频进行二次调制，提高发射效率，将这些按键指令信号由调制电路调制成38kHz的信号，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CD40106缓冲整形，用三极管放大驱动红外发射管发射红外遥控信号。
1.1.2电源部分
图1.1电源部分电路
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，降压后经滤波电路输出电压接近+5V提供整个遥控器的电源。
1.1.3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,经过三极管8050进行放大驱动红外发射管,使其发射红外光。
1.1.4红外发射部分
1.1.4.1红外发光二极管
红外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。
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。
1.1.4.2红外发射原理框图
图1.2遥控器原理框图
1.1.5复位电路部分
图1.3复位电路
当RST一旦变成两个机器周期以上的高电平，所有的I/O口都将复位到1状态，当振荡器正在工作时，持续两个机器周期以上高电平便可完成复位，每个机器周期为12个振荡时钟周期。
1.1.6红外发射电路
图1.4红外发射电路
1.2组成部分功能介绍
1.2.1AT89C51单片机
AT89C51是美国ATMEL公司生产的低电压，高性能CMOS8位单片机，片内含2Kbytes的可反复擦写的只读程序存储器PEROM和128bytes的随机存取数据存储器，器件采用公司的高密度，非易失性存储技术生产，兼容标准MCS—51指令系统，片内置通用8位中央处理器和FLASH存储单元，功能强大。
此单片机可为您提供许多高性价比的应用场合。
1.2.1.1主要性能参数
1和MCS-8051产品兼容;
22KB可重编程闪速存储器;
3耐久性:
1000写/擦除周期;
42.7V~6V的操作范围;
5全静态操作：
0Hz24MHz;
6两级加密程序存储器;
7128×
8位内部RAM;
815根可编程I/O引线;
96个中断源;
10可编程串行UART通道;
11直接LED驱动输出;
12片内模拟比较器;
13低耗空载和掉电方式。
1.2.1.2功能特性概述
AT89C51提供以下标准功能：
2K字节FLASH闪速存储器，128字节内部RAM，15个I/O口线，两个16位定时/计数器，一个向量两级中断结构，一个全双工串行通讯口，内置一个精密比较器，片内振荡器及时钟电路，同时AT89C51可降至0HZ的静态逻辑操作，并支持两种软件可选的工作模式，空闲方式停止CPU的工作，但允许RAM，定时计数器，串行通信及中断系统继续工作。
掉电方式保存RAM中的内容，但振荡器停止工作，并禁止其它所有部件工作直到下一个硬件复位。
图1.5AT89C2051引脚图
1.2.1.3引脚功能说明
VCC：
电源电压；
GND：
地；
P1口：
是一组8位双向I/O,p1.2-P1.7提供内部上拉电阻，P1.0和P1.1内部上拉电阻，主要是考虑它们分别是内部精密比较器的同相输入端（AIN0）和反相输入端，（AIN1），如果需要应在外部接上拉电阻。
P1口输出缓冲器可吸收20MA电流并可直接驱动LED，当P1口引脚写入“1”时刻作输入端，当引脚P1.2-P1.7用作输入并被外部拉底时，他们将因内部的上拉电阻而输出电流。
P1口还在FLASH闪速编程及程序效验时接受代码数据。
P3：
P3口的P3.0-p3.5,p3.7是带有内部上拉电阻的7个双向I/O口。
P3.6没有引出，它作为一个通用I/O口但不可访问，但可作为固定输入片内部比较器的输出信号，P3口缓冲器可吸收20MA电流，当P3口写入1时，他们比内部上拉电阻拉高并可作为输入端口。
作输入时，被外部拉底的P3口将用上拉电阻输出电流。
P3口还用于实现AT89C51特殊功能，如下表所示：
表1.6P3口AT89C51特殊功能
端口引脚
功能特性
P3.0
RXD（串行口输入）
P3.1
TXD（并行口输入）
P3.2
INT0（外部中断0）
P3.3
INT1（外部中断1）
P3.4
T0（定时计数外部输入0）
P3.5
T1（定时计数外部输入0）
P3口还接受一些用于FLASH闪速存储器编程和程序效验控制信号。
RST：
复位输入。
其引脚一旦变成两个机器周期以上的高电平，所有的I/O口都将复位到1状态，当振荡器正在工作时，持续两个机器周期以上高电平便可完成复位，每个机器周期为12个振荡时钟周期。
XTAL1：
振荡器反相放大器的及内部时钟发生器的输入端
XTAL2：
振荡器反相放大器输出端
1.2.1.4振荡器特性
XTAL1，XTAL2位片内振荡器的反向放大器的输入和输出，如下图所示。
可采用石英晶体或陶瓷振荡器组成时钟振荡器，如需从外部输入时钟驱动AT89C51，时钟信号从XTAL1输入，XTAL2应悬空。
由于输入到内部电路是经过一个2分频触发器，所以输入的外部时钟信号无需特殊要求，打它必须符合电平的最大和最小及时序规范。
1.2.1.5Flash闪速存储器
AT89C51单片机内部有4K字节的FlashPEROM,这个Flash存储阵列出厂时已处于擦除状态，用户随时可对其进行编程。
编程接口可接收高电压或低电压的允许编程信号。
低电压编程模式适合于用户在线编程系统，而高电压编程模式可与通用EPROM编程器兼容。
此单片机中，有些属于低电压编程方式，有些则是高电压编程方式，用户可从芯片上的型号和读取芯片内的字节获得该信息。
石英晶体时：
C1,C2=30PF±
10PF
陶瓷滤波器：
C1,C2=40PF±
图1.7内部振荡电路
当有键按下超过36ms，振荡器使芯片激活，将发射一组编码脉冲,这组脉冲信号代码由一个起始码,一个结果码,低8位地址码，高8位地址码,8位数
据码和这8位数据的反码组成。
1.2.2CD40106简介
CD40106是六施密特触发器，芯片CD40106内部含有施密特触发器，可将输出脉冲整形，以消除“抖动”信号的干扰。
经过整形后其2脚得到的信号应为整形后的方波。
该施密特触发器还有一个反相的作用。
密特触发器的用途很广，其典型的应用有：
波形的整形和变换，整形通常是由测量装置来的信号，经放大后可能是不规则的波形，必须经密特触发器整形。
作为整形电路时，如果要求输出和输入同相，则可在上述集成施密特反相器后在加一级反相器；
幅度鉴别：
利用施密特触发器输出状态取决于V1幅度的工作特点，可以用它来作为幅度鉴别电路；
多谐震荡器：
利用施密特触发器也可以构成多谐震荡器
CD40106的引脚图及功能框图如下：
图1.8CD40106的引脚图
对于CD40106而言，施密特触发器具有上限阈值电压V2、下限阈值电压V1的特性，且受电源
限制。
当
=5V时，下限阈值电压V1=1.4V，上限阈值电压V2=3.6V。
下面是CD40106原理与结构图：
图1.9CD40106原理图
图1.10CD40106结构图
CD40106的封装是DIP-14，在图7遥控器原理图中电源，地线和其它的引脚都隐藏了。
1.2.38050简介
8050三极管是NPN的小功率三极管，它的引脚是1E2B3C，驱动红外发射管发射红外遥控信号。
8050三极管的参数：
晶体管类型:
开关型;
极性:
NPN;
材料:
硅;
最大集存器电流（A）:
0.5A;
直流电增益:
10to60;
功耗:
625mW;
最大集存器发射电压（VCEO）:
25;
频率:
150KHz
1.3红外发射
1.3.1红外发射原理
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INT0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。
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。
1.3.2按键说明
K1低档、中档、高档，相应的指示灯亮，键值为01H
K2控制彩灯，键值为02H
K3风扇速度调整开关，实现自然风、睡眠风、正常风手动控制，值为03H
K4每按动一次可分别设定30分钟，1小时，2小时，4小时的累计定时。
并由相应的指示灯点亮，键值为04H
K5具有开机功能和关机功能，它能切断风扇功能和已经设定的30分钟，1小时，2小时，4小时的累计定时，键值为05H
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。
1.4红外发射的编码方式
1.4.1遥控发射器及其编码
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：
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。
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，UPD6121G最多有128种不同组合的编码。
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。
当一个键按下超过36ms，振荡器使芯片激活，将发射一组108ms的编码脉冲,这108ms发射代码由一个起始码（9ms）,一个结果码（4.5ms）,低8位地址码（9ms～18ms）,高8位地址码（9ms～18ms）,8位数据码（9ms～18ms）和这8位数据的反码（9ms～18ms）组成。
如果在键按下超过108ms仍未松开，接下来发射的代码（连发代码）将仅由起始码（9ms）和结束码（2.5ms）组成。
代码格式（以接收代码为准，接收代码与发射代码反向）
（1）位定义
（2）单发代码格式
注释：
前16位为用户识别码，后16位为8位操作码（功
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