精品智能红外遥控电风扇的软件设计毕业论文设计.docx
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精品智能红外遥控电风扇的软件设计毕业论文设计
电风扇控制器设计
摘要
本文介绍了一种电风扇控制器。
它具有多级调速，定时，遥控，温度控制等多项功能。
以AT89C51单片机作为控制核心，通过单片机控制双向可控硅来调节电风扇的转速，以实现电风扇的三级速度调节，模拟自然风、睡眠风等。
利用无线通信技术实现电风扇的遥控功能。
使用温度传感器DS18B20，实现电风扇的温度调节。
关键词：
AT89C51单片机，可控硅，无线通信，温度传感器。
Electricfancontrollerdesign
Abstract
Thispaperpresentsafancontroller.Ithasamulti-speed,time,remotecontrol,temperaturecontrolandmanyotherfeatures.TheAT89C51microcontrollerasthecontrol,two-waythroughtheSCMSCRconductionangletoadjustthefan'sinputvoltagetoachievethesteplessfanspeedadjustment,simulationofnaturalwind,sleepingwindandsoon.Usingwirelesscommunicationtechnologyofremotecontrolfans.TemperaturesensorDS18B20,toachievethetemperaturecontrolfan.
Keywords:
AT89C51microcontroller,SCR,wirelesscommunications,thetemperaturesensor
毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明
原创性声明
本人郑重承诺：
所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。
尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。
对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。
作者签名：
日 期：
指导教师签名：
日 期：
使用授权说明
本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：
按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。
作者签名：
日 期：
学位论文原创性声明
本人郑重声明：
所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。
除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。
对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。
本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。
作者签名：
日期：
年月日
学位论文版权使用授权书
本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。
本人授权 大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。
涉密论文按学校规定处理。
作者签名：
日期：
年月日
导师签名：
日期：
年月日
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
□优□良□中□及格□不及格
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
□优□良□中□及格□不及格
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
□优□良□中□及格□不及格
5、完成毕业论文（设计）期间的出勤情况
□优□良□中□及格□不及格
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？
□优□良□中□及格□不及格
2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？
□优□良□中□及格□不及格
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
□优□良□中□及格□不及格
2、论文的观念是否有新意？
设计是否有创意？
□优□良□中□及格□不及格
3、论文（设计说明书）所体现的整体水平
□优□良□中□及格□不及格
建议成绩：
□优□良□中□及格□不及格
（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
1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？
□优□良□中□及格□不及格
2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？
□优□良□中□及格□不及格
二、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
□优□良□中□及格□不及格
2、论文的观念是否有新意？
设计是否有创意？
□优□良□中□及格□不及格
3、论文（设计说明书）所体现的整体水平
□优□良□中□及格□不及格
建议成绩：
□优□良□中□及格□不及格
（在所选等级前的□内画“√”）
评阅教师：
（签名）单位：
（盖章）
年月日
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
□优□良□中□及格□不及格
2、对答辩问题的反应、理解、表达情况
□优□良□中□及格□不及格
3、学生答辩过程中的精神状态
□优□良□中□及格□不及格
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？
□优□良□中□及格□不及格
2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？
□优□良□中□及格□不及格
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
□优□良□中□及格□不及格
2、论文的观念是否有新意？
设计是否有创意？
□优□良□中□及格□不及格
3、论文（设计说明书）所体现的整体水平
□优□良□中□及格□不及格
评定成绩：
□优□良□中□及格□不及格
（在所选等级前的□内画“√”）
教研室主任（或答辩小组组长）：
（签名）
年月日
教学系意见：
系主任：
（签名）
年月日
摘要I
AbstractII
引言1
1．系统功能概述1
2．控制系统的组成2
3．系统硬件设计2
3.1芯片介绍3
3.1.1AT89C51的介绍3
3.1.2．AT89C51的引脚及功能4
3.1.3振荡器特性：
5
3.1.4芯片擦除：
6
3.1.589C2051介绍6
3.2遥控发射电路设计7
3.3遥控接收电路设计8
3.4，温度采集电路设计9
3.5,电源电路设计10
3.6电机控制电路设计10
3.7可控硅原理11
3.7.1、工作原理11
3.7.2，可控硅的特性12
3.1.3、触发导通14
3.8电机调速原理14
4．系统软件设计15
4.1遥控发射程序设计15
4.1.1、编码格式15
4.1.2、编程要点15
4.2，遥控接收程序设计15
4.2.1、编程要点15
4.2.2．键值处理流程图16
4.2.3、红外接收程序设计流程图。
17
4.2.4、定时+控制子程序流程图。
18
结论19
参考文献20
附录21
致谢22
引言
随着电子制造业的不断发展，社会对生产率的要求越来越高，各行业都需要精良高效、高可靠性的设备来满足要求。
作为一种老式家电，电风扇具有价格便宜、摆放方便、体积轻巧等特点。
由于大部分家庭消费水平的限制，电风扇作为一个成熟的家电行业的一员，在中小城市以及乡村将来一段时间内仍然会占有市场的大部分份额，但电风扇功能简单，不能满足智能化的要求。
为提高电风扇的市场竞争力，使之在技术含量上有所提高，而且更加安全可靠，在现有市场上多功能电风扇的基础上，本文结合实际，利用单片机、传感器和无线通信等技术，将无线遥控、温度检测、自动调档等功能引入到普通电风扇中，使其具有远距离操作，自动感温调档，定时开关机等功能，使电风扇更加智能化和人性化，从而获得更大的市场空问。
1．系统功能概述
本电风扇调速器可实现如下功能：
（1）具有2种控制模式：
手动控制和自动控制。
（2）风速设为从低到高3个档位。
（3）当处于手动控制模式时，可以手动控制档位，手动控制电风扇的开启或关闭。
自动控制模式：
当温度每降低2℃则电风扇风速自动下降一个档位：
当温度每升高2℃则电风扇风速自动上升一个档位。
（4）用户可设定开关机时间和定时时间。
2．控制系统的组成
图2-1，硬件总体结构框图
硬件部分是整个系统的重要部分，硬件部分设计质量的好坏影响到整个系统的性能．本控制系统以AT89C51为核心，主要部分构成见图2-1。
中央处理部分：
是整个控制系统的核心。
AT89C51内部已包含了定时器、程序存贮器、数据存贮器等硬件，其硬件能符合整个控制系统的要求，可采用单片AT89C51，不需要外接其它芯片。
整个系统结构紧凑，抗干扰性强，并且性价比高。
电机调速部分：
通过单片机控制双向可控硅的导通角来调节电风扇的输入电压，以实现电风扇的无级速度调节，模拟自然风、睡眠风等。
功能输入部分：
功能输入部分包括遥控功能输入和键盘功能输入。
遥控功能输入是通过红外线发送和接收装置，实现各种功能的输入。
键盘采用独立式键盘结构，通过键盘扫描实现功能的输入。
控制输出部分：
将单片机的处理结果进行输出，并产生相应的控制以实现各种功能。
3．系统硬件设计
图3-1，控制系统硬件电路原理图
3.1芯片介绍
3.1.1AT89C51的介绍
1．AT89C51具有下列主要性能：
（1）4KB可改编程序Flash存储器
（可经受1，000次的写入/擦除周期）
（2）三级程序存储器保密
（3）128X8字节内部RAM
（4）32条可编程I/O线
（5）2个16位定时器/计数器
（6）6个中断源
（7）可编程串行通道
（8）片内时钟振荡器
AT89C51是用静态逻辑来设计的，并提供两种可用软件来选择的省电方式——空闲方式和掉电方式。
在空闲方式中，CPU停止工作，而RAM、定时器/计数器、串行口和中断系统都继续工作。
在掉电方式中，片内振荡器停止工作，由于时钟被“冻结”，一切功能暂停，只保存片内RAM中的内容，直到下一次硬件复位为止。
3.1.2．AT89C51的引脚及功能
89C51单片机的管脚说明如图3-2所示。
图3-2，89C51单片机引脚说明
（1）主要电源引脚
①VSS电源端
②GND接地端
（2）外接晶体引脚XTAL1和XTAL2
①XTAL1接外部晶体的一个引脚。
在单片机内部，它是构成片内振荡器的反相放大器的输入端。
当采用外部振荡器时，该引脚接收振荡器的信号，既把此信号直接接到内部时钟发生器的输入端。
②XTAL2接外部晶体的另一个引脚。
在单片机内部，它是上述振荡器的反相放大器的输出端。
采用外部振荡器时，此引脚应悬浮不连接。
（3）输入/输出引脚P0.0～P0.7、P10.～P1.7、P2.0～P2.7和P3.0～P3.7。
①P0端口（P0.0～P0.7）P0是一个8位漏极开路型双向I/O端口。
作为输出口用时，每位能以吸收电流的方式驱动8个TTL输入，对端口写1时，又可作高阻抗输入端用。
在访问外部程序和数据存储器时，它是分时多路转换的地址（低8位）/数据总线，在访问期间激活了内部的上拉电阻。
②P1端口（P1.0～P1.7）P1是一个带有内部上拉电阻的8位双向I/O端口。
P1的输出缓冲器可驱动（吸收或输出电流方式）4个TTL输入。
对端口写1时，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电位，这时可用作输入口。
作输入口时，因为有内部的上拉电阻，那些被外部信号拉低的引脚会输出一个电流。
③P2端口（P2.0～P2.7）P2是一个带有内部上拉电阻的8位双向I/O端口。
P2的输出缓冲器可驱动（吸收或输出电流方式）4个TTL输入。
对端口写1时，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电位，这时可用作输入口。
P2作输入口使用时，因为有内部的上拉电阻，那些被外部信号拉低的引脚会输出一个电流。
在访问外部程序存储器和16位地址的外部数据存储器（如执行MOVX@DPTR指令）时，P2送出高8位地址。
在访问8位地址的外部数据存储器（如执行MOVX@Ri,A指令）时，P2口引脚上的内容（就是专用寄存器（SFR）区中P2寄存器的内容），在整个访问期间不会改变。
④P3端口（P3.0～P3.7）P3是一个带有内部上拉电阻的8位双向I/O端口。
P2的输出缓冲器可驱动（吸收或输出电流方式）4个TTL输入。
对端口写1时，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电位，这时可用作输入口。
P3作输入口使用时，因为有内部的上拉电阻，那些被外部信号拉低的引脚会输出一个电流。
在AT89C51中，P3端口还用于一些专门功能，这些兼用功能如下：
（1）P3.0RXD（串行输入口）
（2）P3.1TXD（串行输出口）
（3）P3.2/INT0（外部中断0）
（4）P3.3/INT1（外部中断1）
（5）P3.4T0（记时器0外部输入）
（6）P3.5T1（记时器1外部输入）
（7）P3.6/WR（外部数据存储器写选通）
（8）P3.7/RD（外部数据存储器读选通）
（9）P3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号
3.1.3振荡器特性：
XTAL1和XTAL2分别为反向放大器的输入和输出。
该反向放大器可以配置为片内振荡器。
石晶振荡和陶瓷振荡均可采用。
如采用外部时钟源驱动器件，XTAL2应不接。
由于输入至内部时钟信号要通过一个二分频触发器，因此对外部时钟信号的脉宽无任何要求，但必须保证脉冲的高低电平要求的宽度。
3.1.4芯片擦除：
整个PEROM阵列和三个锁定位的电擦除可通过正确的控制信号组合，ALE管脚处于低电平10ms来完成。
在芯片擦操作中，代码阵列全被写“1”且在任何非空存储字节被重复编程以前，该操作必须被执行。
3.1.589C2051介绍
89C2051共有20条引脚，如图3-3所示。
图3-3,89C2051引脚说明
P1口共8脚，准双向端口。
P3.0～P3.6共7脚，准双向端口，如P3.0、P3..1的串行通讯功能，P3.2、P3..3的中断输入功能，P3.4、P3.5的定时器输入功能。
在引脚的驱动能力上，89C2051具有很强的下拉能力，P1,P3口的下拉能力均可达到20mA.相比之下，89C51的端口下拉能力每脚最大为15mA。
但是限定9脚电流之和小于71mA.这样，引脚的平均电流只9mA。
89C2051驱动能力的增强，使得它可以直接驱动LED数码管。
相对于89C51它少了一些功能，但是它的功耗少，便于携带，更经济使它在发射电路中起着重要的地位。
因此，在本设计红外发射的电路中就用了它来实现脉冲信号的产生。
3.2遥控发射电路设计
遥控发射电路由AT89C205l单片机、红外发射电路、键盘和电源组成。
这里选用矩阵键盘，用以控制风扇电机的开关、转速调整和定时控制。
红外发射电路如图3-4所示。
图3-4，遥控发射电路
本遥控发射器采用码分制遥控方式，码分制红外遥控就是指令信号产生电路以不同的脉冲编码（不同的脉冲数目及组合）代表不同的控制指令。
在确定选择AT89C2051作为本设计发射电路核心芯片和点触式开关作为控制键后，加上一个简单红外发射电路和12M晶体震荡器便可实现红外发射。
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，它发出的便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Φ5发光二极管相同，只是颜色不同。
遥控发射通过键盘，每按下一个键，即产生具有不同的编码数字脉冲，这种代码指令信号调制在40KHz的载波上，激励红外光二极管产生不同的脉冲，通过空间的传送到受控机的遥控接收器。
P1口作为按键部分，P3.5口作为发射部分，然后用三极管的放大驱动红外发射。
按键功能：
K1低档，键值为01H;K2中档，键值为02H;K3高档，键值为03H;K4自然风，键值为04H;K5睡眠风，键值为05H;K6温度控制，键值为06H;K7定时,键值为07H。
3.3遥控接收电路设计
遥控接收电路由AT89C51单片机、键盘，红外接收电路及电源组成。
单片机对键盘的操作采用中断方式，行线与4输入与非门74HC21的一组输入端相连，输出端与外部中断1相连。
由P1口的低4位作为扫描输出和高4位作为输入线，用以实现遥控器相同的控制功能，。
AT89C51的供电电源用变压器降压，7805稳压后提供。
红外接收电路采用HS0038实现红外接收，其输出端接P3．2实现中断输入，控制信号由P3．5～P3．7输出。
如图3-5所示
图3-5，遥控接收电路
在接收过程中，脉冲通过光学滤波器和红外二极管转换为40KHZ的电信号，此信号经过放大，检波，整形，解调，送到解码与接口电路，从而完成相应的遥控功能。
通常，红外遥控器将遥控信号（二进制脉冲码）调制在40KHz的载波上，经缓冲放大后送至红外发光二极管，产生红外信号发射出去。
将上述的遥控编码脉冲对频率为40KHz（周期为26μs）的载波信号进行脉幅调制（PAM），再经缓冲放大后送到红外发光管，将遥控信号发射出去。
根据遥控信号编码和发射过程，遥控信号的识别——即解码过程是去除40KHz载波信号后识别出二进制脉冲码中的0和1。
由MCS—51系列单片机AT89C51、一体化红外接收头、存储器、还原调制与红外发光管驱动电路组成。
接收部分主要元件是红外接收管，它是一种光敏二极管（实际上是三极管，基极为感光部分）。
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。
由于红外发光二极管的发射功率一般都较小（100mW左右），所以红外接收二极管接收到的信号比较微弱，因此就要增加高增益放大电路。
前些年常用μPC1373H、CX20106A等红外接收专用放大电路。
最近几年不论是业余制作还是正式产品，大多都采用成品红外接收头。
成品红外接收头的封装大致有两种：
一种采用铁皮屏蔽；一种是塑料封装（如HS0038），均有三只引脚，即电源正（VCC）、电源负（GND）和数据输出（VO或OUT）。
红外接收头的引脚排列因型号不同而不尽相同，可参考厂家的使用说明。
成品红外接收头的优点是不需要复杂的调试和外壳屏蔽，使用起来如同一只三极管，非常方便。
但在使用时注意成品红外接收头的载波频率。
一体化红外接收头采用HS0038，它负责红外遥控信号的解调。
将调制在40kHz上的红外脉冲信号解调后再输入到AT89C51的INT0（P3.2）引脚，由单片机进行高电平与低电平宽度的测量。
遥控信号的还原是通过P3.1输入二进制脉冲码的高电平与低电平及维持时间，当接收头接收信号时，单片机产生中断，并在P3.1口记下脉冲的个数，这在后面的软件设计中会具体介绍到，通过单片机处理后驱动控制部分。
3.4，温度采集电路设计
温度数据采集如图3-6所示，单片机的P0.1口作为温度传感器DS18B20的数据传输口，需要一个4．7k的上拉电阻以保证其数据质量。
现场温度直接以“一线总线”的数字方式传输，大大提高了系统的抗干扰性。
图3-6，温度采集电路
3.5,电源电路设计
输入电压220V通过电源变压器成6V。
它的作用是将交流电电压V1变成整流电路要求的交流电压V2。
其中的电阻是要求支流供电的负载电阻。
整流电路主要实现将交流电变换成直流电。
实现这一目标主要是靠二极管的单向导电作用，因此二极管是构成整流电路的关键元件。
我采用的是单桥式整流电路，四个整流二极管D1到D4接成电桥的形式。
图中C1、C2用于频率补偿，防止自激振荡和抑制高频干扰；C3采用电解电容，以减少电源引入的低频干扰对输出电压的影响。
最后电压经过7805稳压后提供给89C515V的工作电压。
如图3-7所示
图3-7，电源电路
3.6电机控制电路设计
普通400mm风扇电机功率小于60W，其工作电流小于300ma。
MAC97A6作为电机通断控制，使用光耦双向可控硅MOC3030隔离高电压、大电流的负载，保证了单片机工作的稳定性。
由于AT89C51P0-P3口具有20mA的灌电流输出能力，因此P3．5一P3．7可直接和MOC3030连接。
如图3-8所示
低档时U2导通；中档时U2，U3导通，高档时U2，U3，U4都导通。
图3-8，电机控制电路
3.7可控硅原理
3.7.1、工作原理
可控硅是P1N1P2N2四层三端结构元件，共有三个PN结，分析原理时，可以把它看作由一个PNP管和一个NPN管所组成，其等效图解如图3-9所示
图3-9，可控硅原理等效图解
当阳极A加上正向电压时，BG1和BG2管均处于放大状态。
此时，如果从控制极G输入一个正向触发信号，BG2便有基流ib2流过，经BG2放大，其集电极电流ic2=β2ib2。
因为BG2的集电极直接与BG1的基极相连，所以ib1=ic2。
此时，电流ic2再经BG1放大，于是BG1的集电极电流ic1=β1ib1=β1β2ib2。
这个电流又流回到BG2的基极，表成正反馈，使ib2不断增大，如此正向馈循环的结果，两个管子的电流剧增，可控硅使饱和导通。
由于BG1和BG2所构成的正反馈作用，所以一旦可控硅导通后，即使控制极G的电流消失了，可控硅仍然能够维持导通状态，由于触发信号只起触发作用，没有关断功能，所以这种可控硅是不可关断的。
由于可控硅只有导通和关断两种工作状态，所以它具有开关特性，这种特性需要一定的条件才能转化，此条件见表3-1
表3-1可控硅导通和关断条件
状态
条件
说明
从关断到导通
1、阳极电位高于阴极电位
2、控制极有足够的正向电压和电流
两者缺一不可
维持通道
1、阳极电位高于阴极电位
2、阳极电流大于维持电流
两者缺一不可
从导通到关断
1、阳极电位低于阴极电位
2、阳极电流小于维持电流
任一
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