课程设计（论文）-智能空调遥控器的设计.doc

智能空调遥控器的设计摘要在这日趋月异全新的社会里，空调已经进入到我们的生活当中，与我们的生活密切相关。然而以此同时空调遥控器的品种和数量逐步增多，空调器的不兼容问题日益突出，为此本文基于sh6614的单片机设计了一款空调遥控器。首先对空调遥控器进行了可行性分析，之后提出了空调遥控器的硬件和软件的设计方案。在硬件介绍设计方案中，首先对红外遥控，常用的硬件设备lcd，还有键盘的原理进行了讨论，并且还对设备中的sh6614单片机做了必要说明。在软件设计方案中，首先对软件流程做了详细解释并阐释了sh6614系列单片机的设计的一般方法。最后对空调遥控器的设计的仿真和调试做了简单介绍。关键词：设计；空调遥控器；sh6614in the new society, the air has entered into our daily lives, and our lives are closely related. however, various air-conditioning remote controller gradually increased. to solve this problem, it is necessary to design and integrated to a kind of controller. this article describes remote control air-conditioning design based on sh6614 microcontroller. firstly, remote control for air conditioning a feasibility analysis, after the proposed air conditioning remote control hardware and software design. in the hardware design, the article first infrared remote control, common hardware lcd, the principles of the keyboard were discussed, and also the equipment in the sh6614 microcontroller was introduced. in software design, the software processes a detailed explanation and interpretation of the sh6614 series single-chip design a general way. finally on the air conditioning remote control design simulation and debugging a brief introduction. keywords: design; remote air conditioning controller; sh6614 目 录摘要.2第一章 绪论.4第二章 空调遥控器的硬件设计.52.1单片机选型.52.2红外发射电路设计.62.2.1红外遥控的基本原理.62.3 lcd驱动电路设计.72.3.1 lcd 基本原理.72.3.2 lcd 驱动电路.82.4 键盘扫描电路设计.92.4.1键盘基本原理.92.4.2键盘扫描设计.92.5系统双时钟设计.92.6空调遥控器硬件电路图.10第三章 空调遥控器的软件设计.123.1 软件功能模块设计.123.1.1系统初始化程序设计.123.1.2 lcd初始化呈现设计.123.1.3键盘扫描程序设计.123.2软件主流程序设计. .13第四章系统仿真与软件调试. .154.1系统仿真. .154.2软件附录4.3 调试.16第五章 总结.17 致谢参考文献.19 第一章 绪论随着社会经济的迅猛发展，空调器已经现代家庭中的主妇。因此空调遥控器也就成为了日常生活当中的遥控设备之一。目前红外遥控一直是遥控器设计采用的主要方式之一，它具有体积小、重量轻，等特点，备受用户青睐。 本文的空调遥控器的设计是中颖电子公司生产的sh6614的单片机。这款单片机具有8位i/o输出口，可以作为键盘扫描电路端口；并且还自带lcd输出口，可以对lcd进行有效驱动；系统的pa1和pa2可以作为声音发生器，对其进行编程可以产生红外发射常用的38k载波，可以红外需要；系统提供的双晶振结构可以对系统的时钟进行切换，从而实现空调遥控器的节能设计。 本文从第二章开始介绍了空调遥控器的设计过程。第二章对空调遥控器的硬件设计进行了详细论述，对每一部分首先从一般原理上进行了研究然后，根据设计要求提出了设计方案。第三章对空调遥控器的软件进行了说明，给出了详细的软件流程图并对关键部分进行了诠释。第四章描述了系统仿真和调试过程。第二章 空调遥控器的硬件设计本章主要诠释了空调遥控器的硬件设计，包括单片机的选型、红外发射电路设计、lcd驱动电路设计、键盘扫描设计和系统双时钟设计，详细诠释其基本原理和设计过程。 空调控制硬件设计框图如下2-1图所示： 单片机lcd键盘扫描电路红外发射电路双时钟电路图2-1空调遥控器硬件设计框图2.1单片机选型空调遥控器使用单片机应满足lcd驱动，键盘扫描，红外发射系统和低功耗设计。sh6614是其中一款双晶振及液晶驱动的单片机。经过编程pa1口可以发出38k载波供红外遥控发射时使用。i/o口pa和pb可以作为键盘接口，因此完全满足空调遥控器的设计。它的功能如下：程序存储器（rom）:4096*16数据存储器（ram）:512*4输入输出口：8个液晶驱动器：30*8或34*4其中segment 1-30可以设置成输出口中断源：4个定时器：2个8位内置双通道可编程声音发生器（psg）高低两组振荡器 2.2红外发射电路设计 2.2.1红外遥控的基本原理 2.2.1.1概述人的眼睛能看到可见光按波长从长到短依次排列，依次为红、橙、黄、绿、青、蓝、紫、。其中红光的波长范围为0.62-0.76um；紫光的波长的范围为0.38-0.46um。比紫光波长还短的光叫紫外线，比红光波长还长的光叫红外线。常用的红外遥控系统一般分为发射和接受两部分。发射部分的主要为红外发光二极管。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，外形与普通二极管相同。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的运用，这样才能获得较高的灵敏度。 2.2.1.2遥控指令编码规律遥控器所发出的功能指令码一般采用多位二进制串行码，其编码规律为：头脉冲、系统码、资料码、资料反码和结束位。波形如下图2-2所示：图2-2遥控指令编码图2123程序设计流程图红外线发射程序电路图2-3如下所示：图2-3程序流程图2.3 lcd驱动电路设计2.3.1lcd基本原理lcd具有耗电低，驱动电压低，而结构空调小，有效面积大，体薄物轻等优点。在各类产品中得到广泛应用。lcd基本结构供桌原理如下图2-4所示：上偏振片液晶材料电极上电极基板下电极基板封接剂反射板图2-4液晶显示器结构在上、下两层电极之间封入向列型液晶材料，液晶分子平行排列，上、下扭曲90度，在无外部电压状态下，外部入射光通过上偏振片后形成偏振光，该偏振光通过平行排列的液晶材料后备旋转90度，再通过与上偏振片垂直的下偏振片，被反射回来，呈透明状态：当上、下电极加上一定电压后，电极部分的液晶分子转成垂直排列，失去旋光性，从上偏振片入射的偏振光不被旋转，但无法通过下偏振片返回，因而呈现黑色。根据需要将电极做成各种文字、数字、图形，就可以获得个中状态显示。显示内容由引脚端和公共端共同决定，在应用时，只需只要给出相应引脚写入信号，即可显示，lcd内容自带刷新电路，不必重复写入。本文的空调遥控器设计中才用的是由厂家定制的一款lcd，lcd的面板和引脚定义。图2-5为lcd面板图。制热温度指示定时关制冷抽湿自动风速图2-5lcd面板图 2.3.2 lcd驱动电路 sh6614单片机的lcd输出口可采用30*8或34*4两种方式，这里定义$15bit0=0，则采用的是30*8，公共端，即seg1-seg12,lcd驱动电路如下图2-6lcd驱动电路图所示：图2-6lcd驱动电路图2.4键盘扫描电路设计2.4.1键盘基本原理键盘系统一般分为非编码式键盘和编码式键盘在这我们只讨论非编码式键盘。1. 键盘电路结构由若干个按键组成的键盘，其电路结构可分为独立键盘结构和矩阵键盘结构。独立按键结构每个键单独占用一根i/o口线，每根i/o线上的按键工作状态不会影响其他i/o口线上的状态。 矩阵键盘结构按键排列为行列式矩阵结构，也称为行列式结构。 2、键盘工作方式 在无键操作时，通常cpu在实行其他任务，只是在有按键操作时才根据实行闭合键实行相应的键处理任务。2.4.2键盘扫描电路2. 键盘扫描电路图2-7如上所示：图2-7键盘扫描电路2.5系统双时钟设计 sh6614单片机内部集成了双时钟，这就时空调遥控器的节能设计提供了方便，在没有编码发射时系统采用32.768晶振，维持系统的运行，在长期没有按键和发码操作则系统暂停工作，进一步节省能源：但有效按键按下编码发射时，系统的时钟切换到455 k,利用单片机中的psg产生的38k载波，发射时红外编码。下面是系统时钟电路图2-8所示： 图2-8系统时钟电路图2.6空调遥控器硬件电路图综合前面各种硬件电路功能模块的设计，空调硬件电路图2-9如下所示： 图2-9 空调遥控器硬件电路图空调遥控器的硬件设计，严格按照任务书的要求，进行了单片机的选型，并以单片机为基础进行了红外发射电路、键盘扫描电路和lcd驱动电路的设计，在硬件电路设计中采用了双时钟，既满足了发码的要求，又满足了无编码发射时的低功耗设计，同时也为软件的低功耗设计奠定了基础。第三章 空调遥控器的软件设计本章给出了软件设计的总流程图和各主要功能模块的流程图，并进行了详细的说明，并且对sh6614单片机软件开发进行了必要说明。3.1软件功能模块设计3.1.1系统初始化程序设计 初始化系统寄存器：这是上电之后进入的的第一个程序模块，同时也是reset进入的程序模块。在这个程序模块中，系统首先对系统寄存器进行了初始设置，包括开中断，中断服务寄存器清零，tmo和bim初始化设置，定义porta为输入口、protb为输出口初始化用户寄存器：大部分用户寄存器初始值为00h，但也有少部分寄存器设置初始值。3.1.2lcd初始化程序设计lcd初始化程序包括清lcd和满屏显示2s程序。这里之所以把两个模块，放在一起，是因为尽管在总的看来这是两个模块，但实际上这两个模块公用了大段程序，只是从不同的入口进入，而从相同的出口返回。3.1.3键盘扫描程序设计在这个程序中，pbo-pb3送出扫描码，pao,pa2,pa3负责接收，可以从扫描码及接收码来判断那一个被按下，并将其值存储，然后转向键盘程序。键盘程序扫描如下图3-1所示。a向portb置扫描码读取porta的值是否有键按下？再次读取porta的值延时20ms是否有键按下？两次是否相同？查表读取键值更新扫描码扫描完成？结束aynynynbb图3-1键盘扫描电路程序图3.2 软件主流设计如下图3-2所示：开始系统初始化清lcd满屏显示2s显示初始画面键盘扫描有无按键？转入高频模式读取键值键处理程序lcd屏幕显示发射编码判断5s内是否有动作？转入低频模式halt转入低频模式无有无有有键按下？有无图3-2软件主流程图第四章 系统仿真与软件调试本章简单介绍了空调遥控器设计的最后一步-系统仿真与软件调试，简述了仿真器usb rice66的使用并介绍了软件调试过程和方法。4.1系统仿真4.1.1 usb rice66是一款单片机硬件实时仿真器。能实时清晰地实现对sh6610系列的四位单片机的仿真。 功能特性： 实时在线仿真 支持基于sh6610系列的单片机产品 内嵌汇编译1器 支持在线升级功能 源代码级调试 usb通讯接口 附带otp烧写器 仿真器有两种使用模式-stand_alone和ice mode。前者仿真器sh6614evb可单独供电，但需要外接eprom；后者sh6614evb通过sh66xxice与pc机相连，通过usb线供电，无需接eprom。 图4-2ice mode模式图4-1 stand_alone模式4.2软件调试 软件编程完成之后要进行调试。将系统硬件按以上的连接方式连接好，对程序进行compile&download之后，仿真软件自动给出错误和警告表，供用户查找错误进行修改。将程序修改之后可以运行程序，并可以显示内存和寄存器的使用情况。下面是软件调试图4-3：图4-3 软件界面调试第五章 总结sh6614是一款具有多功能、控制力强、体积小、重量轻，的单片机。其电路可控性好，功耗低，使用方便，有很大的发展潜力，其推广前景应用可观。随着单片