基于单片机的红外遥控风扇的设计与制作

2014-11-26周逍遥ZHOUXiaoyao方堃FANGKun范建炳FANJianbing张建新ZHANGJianxin

价值工程 2014年8期

周逍遥ZHOU Xiao-yao；方堃FANG Kun；范建炳FAN Jian-bing；张建新ZHANG Jian-xin

（嘉兴学院机电工程学院，嘉兴 314001）

（College of Mechanical and Electrical Engineering，Jiaxing University，Jiaxing 314001，China）

0 引言

现阶段，各个领域都普遍应用到了单片机，越来越多的红外控制系统开始采用单片机作为控制核心。例如，基于单片机的电视机红外遥控装置、基于单片机的空调红外遥控装置等[3-6]。本文对现有的旋钮式三风档电风扇进行改造，增添了红外遥控模块。能够实现对风扇的远距离操作，包括：启动、调速、液晶显示。该电路具有以下几个特点：①基于单片机的红外线发射器；②一体化红外接收头接收红外编码；③以继电器为控制开关实现风扇的各项功能；④具有按键和液晶显示。

1 整体方案设计

本设计的整体思路是：利用51 单片机编码驱动红外线发射管发射红外数据，由一体化红外接收头接收红外数据，经单片机解码处理后，控制继电器动作使风扇工作，并在液晶显示器显示当前风速档位。系统包括发送模块和接收模块。总体结构框如图1 所示。

图1 系统构成框图

2 发送模块设计

发送模块包括：控制单元、显示单元、输入按键单元、发送单元。

2.1 控制单元软件设计主要分为四个部分，分别是主程序、红外发送子程序、液晶显示子程序、输出控制子程序。红外发送子程序发送编码数据，液晶显示子程序主要是显示当前的档位，输出控制子程序则控制输出口。程序流程图如图2 所示。

2.2 液晶显示单元液晶显示器采用1602 字符型液晶，能够同时显示16×2 即32 个字符，它是一种点阵型液晶模块，能够显示示字母、数字、符号等。单片机通过P0 口作为数据口，P2.5-P2.7 作为控制引脚，进行数据传送。发射电路如图3 所示。实物图如图4 所示。

2.3 输入按键单元采用四个独立按键，接入单片机，通过扫描法识别按键。P2.0 到P2.3 分别控制风扇速度挡。

图2 发送流程图

图3 发射电路图

图4 实物图

2.4 发送单元本设计采用红外线发射管HIR5393C，发射功率约为100mW，峰值波长940mm，视角在20-50 度之间，红外线波长为850nm，外形与普通的发光二极管相同。工作时加5V 电压。

3 接收模块

接收模块包括：控制单元、接收单元、时钟单元、显示单元、输出单元；①程序单元。软件设计主要分为主程序、红外接收子程序、液晶显示子程序、输出控制子程序。红外接收子程序接收编码数据，液晶显示子程序主要是显示当前的档位，输出控制子程序则控制输出口。②接收单元。采用HX1838/PC638 接收管，进行信号接收，该接收管有内置专用IC，宽角度及长距离接收，抗干挠能力强，能抵挡环境干挠光线，低电压工作。③输出单元。使用继电器作为动作开关。由单片机P1.0 到P1.2 通过高电平驱动晶体管导通，继电器动作，实现电风扇一、二、三挡的通断，控制电风扇工作。

4 软件设计

单片机接收电路设计：一旦按下遥控器按键，遥控器就会发出一串二进制代码，也叫做一帧数据。按照各部分不同的功能，分别为引导码（2 位“1”），控制码（1 位x），用户码（5 位“0”），指令码（6 位）。解码算法如下：①设外部中断1（接SH506 数据输出端）为低电平触发，允许中断。定时器T0 工作于定时方式2（自动重装在时间常数），定时时间常数为20us，高优先级中断。②定时器T0 的中断服务函数为每20us（1/4 位时间）到，T20_c 计数器加1。③外部中断1 的中断服务函数的算法：1）关闭外部中断，启动T0 定时器，清计数器T20_c。2）判断第一位起始位是否为1，并丢掉该位，清计数器T20_c，清接收数据位计数器。3）接收后面的13 位数据的每一位，每一位的时间1.668ms。4）停止定时器，接收的13 位数据取反送IRDA_dat，从IRDA_dat 中提取5 位用户码。5）当第二个起始位为1 且用户码为00000，表明本帧数据有效，提取6 位指令码，否则行纠错处理。6）等待外部中断1（IRDA）变高，打开外部中断1。