基于红外传感器的遥控风扇的设计.docx
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基于红外传感器的遥控风扇的设计
课题设计论文
课题名称:
传感器应用技术
班级:
P12电气四班
姓名:
王浩王开放
学号:
01960232
指导教师:
李红艳
2014年6月24日
目录……………………………………………………………………1
概述……………………………………………………………………2
关键词…………………………………………………………………2
一、遥控器………………………………………………………………3
工作原理及组成部分…………………………………………3
红外发射………………………………………………………3
红外发射的编码方式…………………………………………4
硬件设计………………………………………………………5
软件设计………………………………………………………5
二、电风扇控制板………………………………………………………6
工作原理及组成部分………………………………………6
设计方案……………………………………………………7
硬件设计……………………………………………………8
软件设计……………………………………………………9
三、心得体会……………………………………………………………13
基于红外传感器的遥控风扇的设计
概述
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:
遥控。
一、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。
工作原理及组成部分
(1)CPU采用AT89C2051单片机,AT89C2051的功能:
和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、~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
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。
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、间隔、周期为的组合表示二进制的“0”;以脉宽为、间隔、周期为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)遥控编码
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
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:
(图4)遥控器软件流程图
二、电风扇控制板
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AT89C51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LM7805稳压,供给控制板。
(3)电风扇控制板框图
(图5)电风扇控制板框图
设计方案
(1)控制部分
(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。
相应的指示灯点亮。
参见(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。
硬件设计:
参见(图11)
(图11)电风扇控制板电路原理图
软件设计:
(1)外遥控输入在(INT0),面板按键(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
三、心得体会
传感器是新技术和信息社会的重要技术基础,是现代科技的开路先锋。
在这一学期中,我们学到了很多种传感器,霍尔式传感器、压电式传感器、光电式传感器、热电式传感器和超声波传感器等等,而这些传感器有的不仅可以测出位移,还可以测量加速度等。
一种传感器有多种用途,这就决定了我们要活学活用。
初次见到这些名字的传感器的时候,实在很难想象它们是怎么测出我们所需要的量的,同时还能测出其他的量。
再加上积极地思考平时出现在生活中的传感器的应用,同时努力尝试着去做一些简易的传感器仪器,才能真正地不愧于一学期的学习。
我觉得传感器是一门绝对离不开PPT的课程,如果光是老师在讲台上拿着书本一阵狂念,还不如我们自己去琢磨。
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- 基于 红外传感器 遥控 风扇 设计