2021年度红外遥控论文

摘 要

现在,电风扇使用十分广泛,面对庞大市场需求,我们需要提升电风扇市场竞争力,使之不仅功效多样、安全可靠,而且操作简便;而单片机因其高可靠性和高性价比,在智能化家用电器、仪器仪表等很多领域得到了极为广泛应用。所以,基于单片机技术设计一款电风扇遥控开关是大有必需,不仅方便而且智能化。本设计是基于STCC52单片机控制智能电风扇遥控开关,巧妙地利用红外线遥控技术、单片机控制技术、液晶显示电路,含有一定遥控距离、4级调速、停止、定时等功效,同时LCD128液晶显示遥控开关状态、LED显示接收端即电风扇状态。

关键词:STCC52;LCD128; 遥控开关;电风扇

Abstract

Currently,the use of electric fans is very extensive. In the face of the hugemarket demand, we need to improve the market competitiveness of thefans, so that they are not only versatile、safe、reliable,but also easy to operate; yet the microcontroller because of its highreliability and cost-effective, has been very widely used inintelligent household appliances、instrumentsand many other areas.

Therefore,we design a remote fan switch based on MCU technology is very
necessary,it’s not only convenient but also intelligent. The design of smartfan remote
controlswitch based on the STCC52 microcontroller-controlled, clever usesof
infraredremote control technology、MCUcontrol technology、liquidcrystal
displaycircuit, has a certain distance of the remote control、4speed、stop、timing
etc.At the same time, the LCD128 displays the status of the remotecontrol switch, and the LED displays the receiving end that thestatus of the fan.

目录

摘要..........................................................................................................................IAbstract........................................................................................................................II第1章 概述..............................................................................................................1 1.1电风扇遥控开关背景及意义.........................................................................1 1.2电风扇遥控开关中国外现实状况.................................................................2 1.3本文研究关键内容.........................................................................................2第2章
系统体系结构..............................................................................................4 2.1设计方案.........................................................................................................4 2.2系统整体框图设计.........................................................................................4

3.1最小系统模块.................................................................................................6
第3章 系统硬件设计..............................................................................................6

3.4LCD128液晶显示模块...............................................................................9
3.5红外遥控接收模块.......................................................................................10
3.6定时模块.......................................................................................................11
3.7指示灯模块...................................................................................................12
3.8直流电机模块...............................................................................................13
3.9电源模块.......................................................................................................14
第4章
系统软件设计............................................................................................16 4.1红外发射及接收工作原理...........................................................................16
4.1.1红外发射工作原理..............................................................................16
4.1.2红外接收工作原理..............................................................................17
4.2红外发射及接收程序步骤图.......................................................................17

4.2.1红外发射程序步骤图..........................................................................17 4.2.2红外接收程序步骤图..........................................................................18第5章 系统调试....................................................................................................20 5.1系统调试结果...............................................................................................20 5.2调试过程总体分析.......................................................................................23第6章 总结和展望................................................................................................25参考文件......................................................................................................................26附录............................................................................................................................28致谢............................................................................................................................36

第1章概述

1.1 电风扇遥控开关背景及意义

作为一个老牌电器,电风扇含有价格廉价、摆放方便、使用灵活等特点。

即使现在空调在城市中已经相当普遍,并有替换电风扇趋势,但因为使用空调时空气不通畅,轻易得空调病,而且价格相对较高;冷风机能增加空气湿度,但使用久了,家里电器会受潮,同时也会使关节受到伤害;蒲扇和纸扇价格低廉,但不是自动;而电风扇不仅价格低廉,而且是自动,吹出又是舒适自然风,现在使用极为广泛,作为成熟家电行业一员,尤其在中小城市和乡村仍占有市场大部分份额。

市场需求促进了电风扇发展,伴随“智能化”兴起,大家生活水平提升,对物质有了深入要求,尤其是电子产品,大家对其有了新要求,期望她们有着节能、
设计一款电风扇遥控开关添加了部分人性化设计,将大大提升电风扇市场竞争力。
电风扇遥控开关使用红外遥控,是现在使用最广泛一个通信和遥控手段。

红外遥控含有抗干扰能力强、不影响周围环境,且不会对周围电器设备产生干扰电波,同时红外发射接收有范围窄、安全性高等优点,所以红外遥控开关使用将越来越普遍。

伴随红外遥控技术开发和快速发展,很多电器全部应用了遥控开关,电风扇应该也不例外。在现实生活中,遥控开关在使用过程中,因为其无法穿透墙壁,故不一样房间其同一厂商家用电器可使用通用遥控器而不产生相互干扰;电路调试简单,只要按给定连接无误,通常无需任何调试即可投入工作, 在 其 次,同 时 可 进 行 多 路遥 控 [1-3]。 但

市场上红外线遥控开关装置通常采取专用遥控编码及解码集成电路,其灵活性低、应用范围有限。而采取单片机进行红外遥控开关系统应用设计,此红外遥控装置将同时含有编程灵活、控制范围广、体积小、功耗低、功效强、

所以采取单片机红外遥控开关技术含有宽广发展前景[4,5]。

1.2 电风扇遥控开关中国外现实状况

发明者杨济川在上海四川路横浜桥创办生产变压器工厂,以“中华民族更生”之意,取名为华生电器制造厂,于1925年华生风扇正式投产,很快成为著名品牌。

不管是城市还是农村,电风扇普及率全部比较高,产量超出1亿台,除了中国外市场外,还大批量出口到世界各地,占全球市场绝大部分份额。因为电风扇结构较为简单,技术含量相对较低,市场上品牌较多,关键产地集中在华南和江浙地域,
尤

现在,电风扇是夏季家庭必备电器设备之一。在家电市场上,多种规格、

伴随中国科学技术发展和人民生活水平快速提升,电风扇品种也开始日益丰富,健康多功效、时尚新外观等特点成为实现市场突破关键条件,如遥控负离子风扇、氧吧灭蚊风扇、集成吊顶风扇等等,满足现代人健康时尚、个性化和多功效多种需求,不停涌现新产品让电风扇这种“老家电”焕发出新活力。

电风扇不仅从外型到控制方法全部有了不少改变。扇叶材料也从最开始金属材质换成塑料材质;开关从开始旋钮、 按钮控制方法到以后触摸式操作,从之前固定式换成可移动式,

从单一遥控器到万能及学习型遥控器。

近几年来,电风扇发展速度很快,伴随电子技术发展,电风扇不停向高级次、电子控制发展。所以,电风扇遥控开关设计含有十分关键意义。遥控器开关是真正最早进入家庭无线设备,它是由高产发明家RobertAdler在五十年代发明。市场中电风扇遥控器较多采取红外遥控,红外遥控是20世纪70年代才开始发展起来一个远程控制技术,即使RF遥控器也越来越普及,不过其成本较高、无线规格烦杂[6,7]。

1.3 本文研究关键内容

多年来,伴随计算机在社会领域渗透,单片机应用正在不停走向深入,以单片机为关键遥控开关设备应用越来越广泛。

本文设计电风扇遥控开关,是基于单片机设计制作智能电风扇遥控开关,以STCC52单片机为关键,和传统电风扇开关相比,此开关功效愈加强大,
具体要求实现以下功效:
（2）其中四个按键开关分别对应于电风扇四档调速功效,即弱风、中风、强风、超强风,风力大小能够依据需要自行选择;
（3）一个按键对应于电风扇停止功效,能够控制电风扇停止;
（4）另外三个按键对应于电风扇定时功效,一个是+1键,一个是-1键,另一个是确定键,比如当按一下+1键,然后按确定键,电风扇将定时1分钟,即1分钟以后电风扇将会自动停止;
（4）LCD128液晶显示遥控开关状态,当电源打开,液晶显示“开启”;

即显示“1档”或“2档”或“3档”或“4档”或“ 停止” 或“ 定时XXX 分钟”或“确定XXX分钟”;

（5）利用LED作为指示灯,显示接收端电风扇（直流电机）运行状态;当电风扇第1档运行时,LED第一盏灯亮,第2档运行时,LED第二盏灯亮,其它类推;停止时,LED全灭;

第2章系统体系结构

2.1 设计方案

本设计是基于单片机智能电风扇遥控开关设计,该设计以STCC52单片机为关键,由24键盘作为遥控开关,含有一定遥控距离、4级调速、遥控停止、定时等功效,同时LCD128液晶显示遥控开关状态、LED显示接收端即直流电机状态。

2.2 系统整体框图设计

电风扇遥控开关采取STCC52单片机为关键电路来实现,其总体系统结构框图包含红外发射框图和红外接收框图两部分。

该按键电路是24键盘,用于红外遥控器开关按键,分别对应于四级调速（1档、
红外发射框图图2.1所表示,关键包含按键电路、发射电路和显示电路,

红外接收框图图2.2所表示,关键包含接收电路、直流电机、定时电路和指示灯,红外接收器使用一个集红外线接收和放大于一体一体化红外线接收头（VS1838B）,定时使用DS12C887实时时钟芯片,直流电机模拟电风扇功效,同时指示灯显示直流电机状态。

发射电路

按键电路 STCC52

显示电路

图2.1红外发射框图

直流电机

接收电路

STCC52

定时电路

指示灯

图2.2红外接收框图

第3章系统硬件设计

电风扇红外遥控开关基础功效设计关键分为九个部分,包含最小系统模块、按键模块、红外遥控发射模块、LCD128液晶显示模块、红外遥控接收模块、定时模块、指示灯模块、直流电机模块和电源模块,其具体介绍以下所表示。

3.1 最小系统模块

单片机最小系统原理图图3.1所表示,由关键芯片STCC52、复位电路及晶振电路组成。

图3.1单片机最小系统
STCC52单片机是一个高性能、低功耗CMOS控制器,和MCS-51指令系统兼容。在单芯片上,拥有灵巧8位CPU和8K在系统可编程Flash存放器,为很多嵌入式控制应用提供了很灵活而又价格适宜方案,而且其性能价格比远高于同类芯片。它含有以下标准功效:8K字节Flash,512字节RAM,32 位I/O口线,看门狗定时器,内置4KBEEPROM, MAX810复位电路,2个16位定时器/计数器,一个6向量2级中止结构,全双工串行口。另外STCC52可降至0Hz静态逻辑操作,支持2种软件可选择节电模式。

空闲模式下,CPU 停止工作,许可RAM、定时器/计数器、串口、中止继续工作。掉电保护方法下,RAM内容被保留,振荡器被冻结,单片机一切工作停止,

直到下一个中止或硬件复位为止。最高运作频率35MHz,6T/12T可选[8]。

电容和晶振和单片机引脚XTAL1和XTAL2相连组成外接晶振电路。STCC52单片机内部有一个用于组成振荡器高增益反相放大器,引脚XTAL1和XTAL2分别是此放大器输入和输出端。在XTAL1和XTAL2两端跨接晶体就组成了稳定自激振荡器,其发出脉冲直接送入内部时钟电路,为单片机工作提供时序。而XTAL1端和XTAL2端将电容C和内部反相放大器连接起来组成并联谐振电路,对频率有微调作用。

STCC52单片机有一个复位引脚,复位条件是:在时钟电路工作后,当外部电路在RST引脚施加连续2个机器周期以上高电平时,使系统复位。通常情况下,只要保持正脉冲宽度为10微秒,就可使单片机安全复位。本系统采取按键手动复位,在上电瞬间,RST引脚电位和VCC相同,伴随电容上充电电压增加,RST引脚电位逐步下降。在单片机运行期间,按下按键电容瞬间放电,RST引脚电位和VCC相同,系统复位;伴随按键断开,

3.2 按键模块

按键在系统中就是一个开关作用。在本系统中需要按键不多,但单片机I/O口数还是能够满足,所以采取了24式按键。

其特点是每个按键单独用一根I/O口线,每个按键工作不会影响其它I/O口线状态,图3.2所表示。式按键电路配置灵活,软件结构简单,但每个按键必需占用一根I/O口线。所以,在按键较多时,I/O口线浪费较大,不宜采取。按键均低电平有效,另外,上拉电阻确保了按键断开时,

机械式按键在按下或释放时,因为机械弹性作用影响,通常伴随有一定时间触点机械抖动,然后其触点才稳定下来,抖动时间长短和开关机械性相关,通常为5~10ms。

在触点抖动期间检测按键通和断状态,可能造成判定犯错,即按键一次按下或释放被错误地认为是数次操作,这种情况是不许可出现。

为了克服按键触点机械抖动所致检测误判,必需采取去抖动问题。

常见去抖动方法有两种:硬件方法和软件方法。在键数较少时,能够采取硬件去抖,在键数较多时,采取软件去抖。在硬件上可采取在键输出端加R-S触发器（双稳态触发器）或单稳态触发器组成去抖动电路。

软件上采取方法是在检测到有按键按下时,实施一个延时程序后,再确定该键电平是否仍保持闭合状态电平,若仍保持闭合状态电平,则确定该键处于闭合状态。同理,在检测到该键释放后,也应采取相同步骤进行确定,从而可消除抖动影响。单片机中常见软件法,所以在硬件方面将不做处理。本设计,按键接在单片机P0口。

图3.2按键原理图

3.3 红外遥控发射模块

红外遥控发射器因为其电路简单、工作稳定可靠、功效齐全、操作方便、
不产生辐射等优点,已成为遥控发射主流,被广泛应用在家用电器产品上。

红外发射部分由24键盘、编码调制、发射电路等几部分组成。当按下指令键时,

指令编码电路产生所需指令编码信号,指令编码信号和38KHZ载波进行调制,

由发射电路向外发射经调制指令编码信号,示意图图3.3所表示。

红外遥控发射电路就是采取红外发光二极管发出经过调制红外光波,

其电路图图3.4所表示。指令编码信号和38KHZ载波经过74HC08和门进行调制。

74HC08是一款高速CMOS器件,74HC08引脚兼容低功耗肖特基TTL（LSTTL）系列,

实现2输入和门功效。其关键特征以下:（1）兼容JEDEC标准no.8-1A;

（2）ESD保护:HBM EIA/JESD22-A114-A超出V,MM EIA/JESD22-A115-

A超出200V;（3）温度范围:-40~+85摄氏度,-40~+125摄氏度。

因为发送信号时最大平均电流需几十mA（对应mW级发射功率）,

所以需要三极管放大后去驱动红外发射二极管。

红

在它两脚加上电压就能发出不一样颜色可见光。红外发射二极管体积小、功耗低、 外 发 光 二 极 管体材 料制 成,

键盘编码调制 发射电路

图3.3红外发射示意图

图3.4发射电路

3.4 LCD128液晶显示模块

是一个液晶利用光调制受光型显示器件。LCD可分为段位式LCD、

段位式LCD和字符式LCD只能用于字符和数字简单显示,不能满足图形曲线和汉字显示要求;而点阵式LCD不仅能够显示字符、数字,还能够显示多种图形、曲线及汉字,而且能够实现屏幕上下左右滚动、动画功效、分区开窗户、反转、闪烁等功效。

LCD特点关键是体积小、形状薄、重量轻、耗能少（1～10微瓦/平方厘米）、低发烧、工作电压低（1.5～6伏）、无污染,无辐射、无静电感应,尤其是视域宽、显示信息量大、无闪烁,并能直接和CMOS集成电路相匹配,

仪表和低功耗电子产品中[11]。
而且还是真正“平板”式显示设备,近几年来被广泛用于单片片剂控制智能仪器、

256点阵显示RAM（GDRAM）,配置LED背光,多个软件功效（光标显示、画面移位、自定义字符、睡眠模式等）。

关键技术参数以下:
电源:VDD 3.3V~+5V(内置升压电路,无需负压);
显示内容:128列行;
显示颜色:黄绿屏,蓝屏;
显示角度:6: 00 钟直视;
LCD类型:STN;
MCU接口:8 位并口或串行;
其中D0-D07数据端口和STCC52端口P2.0-P2.7相连接,VSS和VEE两端接地;P1.5、 P1.6、 P1.7作 为 LCDRS、 R/W、 信号 ;

P1.0和PSB相连选择并行指令模式;P1.3和RST相连,图3.5为LCD128引脚图。

图3.5LCD128引脚图

3.5 红外遥控接收模块

平信号兼容器件,体积和一般塑封三极管差不多,
红外接收器是一个能够接收红外信号并能完成从红外线接收到输出TTL电

1838B） , 不 需 要 任何 外 接 元 件,

就能完成从红外线接收到输出和TTL电平信号兼容全部工作。其关键特征以下:

小型设计,内置专用IC,宽角度及长距离接收,抗干扰能力强,能抵挡环境干扰光线,