智能红外遥控电风扇设计

1、华北水利水电大学毕业设计. 存档编号 华北水利水电大学 North China University of Water Resources and Electric Power 毕 业 设 计题目 智能红外遥控电风扇设计 学 院 专 业 姓 名 学 号 指导教师 完成时间 教务处制摘 要在激烈的市场竞争下，虽然电风扇具有广阔的市场空间，但不断新生产品的出现，要使产品更具市场优势，仅仅是靠传统型的电风扇是远远不够的，因此要对传统的电风扇根据市场的需要进行不断的更新，不断的改进，以使自己的产品立于不败之地。本文介绍了一种基于STC89C51单片机的智能红外遥控电风扇系统的设计，就是对传统的电风扇进

2、行改造，使其更人性化，操作更方便，用着更舒心。本系统以STC89C51单片机为核心，集成了温度采集，红外遥控，PWM无极调速等多项技术，完美的设计出了一个实用性极强的，可以用红外线远程控制的，调整人体周围环境温度变化的可感系统。温度自动调整主要是利用温度传感器电路，及时而准确的采集周围环境温度，通过并行口实时传递给单片机后，经过软件的设置可以通过温度的不同调整风扇风速的变化，提高了舒适度，而且使用PWM斩波原理来调节风速，极大地节省了能源；在此基础上又采用STC89C51单片机作为遥控发射和接收芯片，HS0038作为红外一体化接收管，从而实现了简易的智能红外遥控功能，可以短程的实现遥控电风扇的

3、各项操作，使得系统使用更加方便人性化。本系统把智能控制技术用于家用电器的控制中，有基于市场的需求、结合红外遥控、设计简单、操作方便、成本低廉等特点。关键字：单片机；红外遥控；信号调制；温度传感器；智能控制。ABSTRACTUnder the fierce market competition, while the electric fan has a broad market space, however, the emergence of new products constantly to make our products more market advantages, is merel

4、y the traditional electric fan is not enough, so the traditional electric fans constantly updated to meet the need of the market, continuous improvement, in order to make their products in an impregnable position. This paper introduces a kind of intelligent infrared remote fan system based on STC89C

5、51 design, is to modify the traditional electric fans, and make it more humane, operation more convenient, more comfortable with.This system USES STC89C51 microcontroller as the core, the integration of temperature acquisition, infrared remote control, PWM infinitely adjustable-speed technologies, s

6、uch as perfect design out a practical strong, can use infrared remote control, adjust the body around the knowledge system of environment temperature change. Automatic temperature adjustment mainly using temperature sensor circuit, timely and accurate collection of ambient temperature, through paral

7、lel ammunition is passed to the single chip microcomputer, through the software Settings can adjust the fan speed through different temperature changes, increase the comfort, and the use of adjustable speed control principle of PWM chopper to greatly save the energy;Again based on the STC89C51 singl

8、e-chip microcomputer as a remote control transmitting and receiving chip, HS0038 as the integration of infrared receiving tube, so as to realize the function of simple intelligent infrared remote control, can short the operations of the implementation of the remote control electric fans, make the sy

9、stem more convenient to use. This system in the intelligent control technology is used to control household appliances, based on the demand of the market, combined with infrared remote control, simple design, convenient operation, low cost, etc.Keywords: Single-chip；Infrared Remote Control；Signal Mo

10、dulation； temperature sensor； ntelligent control.华北水利水电大学毕业设计 目录第1章 绪 论61.1 背景及目的61.2 主要内容6第2章 分析与总体设计72.1 需求分析72.2 功能分析82.3 可行性分析82.3.1 红外线模块的实现分析82.3.2 LCD显示模块的实现分析102.3.3 温度模块实现分析142.3.4 电机调速的实现分析172.3.5 键盘的实现分析182.4 芯片和通信方法选择分析192.5 总体设计21第3章 系统软件详细设计213.1 发射板软件设计213.1.1 主程序223.1.2 红外发射信号程序233.1

11、.3 按键程序253.2 主板软件设计273.2.1 主程序273.2.2温度传感器芯片程序283.2.3 电机调速模块程序323.2.4 红外接收模块程序353.2.5 LCD显示模块程序383.2.6主板按键模块程序433.2.7 控制子模块程序44第4章 仿真与调试464.1 软件仿真464.1.1 发射板测试464.1.2主板测试474.2 系统实物调试494.2.1 程序的烧写494.2.2 发射板按键和显示调试504.2.3主板按键、温控和LCD显示调试504.2.4电风扇变速调试514.2.5红外通信调试52第5章 总结及展望535.1 总结535.2展望54致 谢55参考文献5

12、6附件157附件263第1章 绪 论1.1 背景及目的近些年来，随着空调行业的迅速发展，空调价格的大幅度“跳水”，电风扇行业曾被普遍认为是“夕阳产业”。其实并非如此，市场人士称，家用电风扇并没有随着空调的普及而淡出市场，近两年反而出现了市场销售复苏的态势。其主要原因：一是风扇和空调的降温效果不同；（空调有强大的制冷功能，可以快速有效地降低环境温度，但电风扇的风更温和，更加适合老人儿童和体质较弱的人使用。）二是电风扇有价格优势，价格便宜而且相对省电，安装和使用都非常简单。传统的电风扇较为突出的缺点是：风扇的风力大小不能根据温度的变化自动的调节风速，对于那些昼夜温差比较大的地区，这个自动调节风速就

13、显得优其的重要了，特别是人们在熟睡时常常没有觉察到夜间是温度变化，那样既浪费电资源又容易引起感冒。传统的风扇是用机械式的定时方式，机械式的定时方式常常会伴随着很大的机械运动的声音，特别是在夜间影响人们的睡眠质量，另个机械式的定时有一定的局限性，定时范围有限，而且机械式的容易坏。传统的电风扇没有远程遥控控制电风扇的功能，对平时调节风扇风速或其它对风扇的调节，而又不想走近风扇，为此给用户带来很多的不便。随着科技的发展和人们生活水平的提高，家用电器产品趋向于自动化、智能化、环保化和人性化，使得由微机控制的智能电风扇得以出现。鉴于以上条件，我们便可以设计一种智能红外遥控电风扇控制系统来解决这些问题。本

14、系统就是以电风扇为对象，通过STC89C51单片机的强大功能，设计了有自动和人工，按键和远程红外遥控等功能的智能红外遥控电风扇，实现电风扇的几种常用功能如开关、调速、定时等的控制，相对于传统的机械控制，体现出了更加方便快捷的优点。1.2 主要内容本系统的分为两个方面，自动模式和人工模式。1.自动模式，单片机通过对电风扇的工作状态以及周围环境的信号分析采集，由微机系统对所得的信号处理后，再通过各种可控的电子元器件对风扇的电动机进行控制，实现风扇的“温度高、风力大、温度低、风力弱”的自动控制能力，使得用户不用干预即可以得到舒适的效果，用户也可以在一定范围内设置电风扇的最低工作温度，当温度低于所设置

15、温度时，电风扇将自动关闭，当高于此温度时电风扇又将重新启动。2.人工模式下，通过按键或者红外线远程遥控实现开关，调节模式，多级调速，定时等功能。红外遥控功能要求遥控器具有将单片机、控制、键盘组合在一起完成了人机对话的功能，红外遥控系统使用单片机加独立按键，通过自己制定的一套编码原则，制作一个遥控器，接收端使用另一个单片机通过一体化HS0038红外接收头接收红外数据，并根据自己的编码原则对数据进行处理，通过数码管和LCD将接收的数据显示，并通过输出端口对系统的电子原件进行预定功能进行控制。第2章 分析与总体设计2.1 需求分析鉴于传统的电风扇的不能根据室温调整风速、机械噪音比较大、控制不方便等缺

16、点，用户就对具有智能化的电风扇有着强烈的需求。本系统所设计的智能电风扇控制系统，就是针对这些需求设计的，利用了单片机控制技术、红外线遥控技术、PWM斩波无级调速技术和温度传感技术，实现电风扇的智能控制，满足用户使用方便、舒心的需求。系统可以分为两个方面，智能控制和人工控制两大部分，如图2.1所示。 图2.1 智能红外遥控电风扇系统功能框架智能红外遥控电风扇系统智能模式人工模式DS18B20模块电风扇控制模块红外遥控主板键控电风扇控制模块2.2 功能分析智能自动控制功能，借助于DS18B20的温度控制芯片和单片机实现不同温度时对电风扇的自动控制，一共可以设定三个档位，温度低于26自动关闭，温度在

17、2628一档，温度在2931二档，温度在32以上三档。此功能运行时，调档功能无效，定时功能有效，定时分为30min，60min，90min，定时结束风扇自动停止。并通过LCD液晶实现温度，定时，档位的实时显示，并用数码管显示当前的控制情况；人工红外线遥控功能，借助于红外线或者主板按键，实现不同档位的切换、不同时间的定时的功能。此功能运行时，智能控制模式自动取消或终止，接收人工的所有功能使用，温度照常显示，只是不再根据温度智能控制电风扇。档位分为一档，二档，三档；定时分为30min，60min，90min，定时结束风扇自动停止。并通过LCD液晶实现温度，定时，档位的实时显示。并使用发光二极管显示

18、区别当前是红外控制还是按键控制，并用数码管显示当前的控制情况。根据功能分析，所要求的性能指标如表2-1所示： 表2-1 系统性能指标表方面说明硬件主芯片STC89C51芯片风扇USB电风扇，适用电压5v实时性利用DS18B20实现实时温控稳定性主板键控100%，红外键控80%远程通信方式红外线，通信距离在10m以内红外出错率控制在20%以内2.3 可行性分析整个系统包括发射板和接收主板两大部分，所要实现的功能是发射板发射红外线传递发射板键值，并通过LED和数码管显示状态信息，接收板接收红外线发射来的键值，识别后进行相应的人工控制；接收板还要实现电风扇的随温度变化的自动控制，跟红外线功能一样的人

19、工控制，还有通过LED、数码管和LCD显示功能等功能。2.3.1 红外线模块的实现分析红外遥控是单工的红外通信方式，整个通信中，需要一个发射端和一个接收端。发送端采用单片机将待发送的二进制信号编码调制为一系列的脉冲串信号，通过红外发射管发射红外信号。红外接收端普遍采用价格便宜，性能可靠的一体化红外接收头接收红外信号，它同时对信号进行放大、检波、整形，得到TTL电平的编码信号，再送给单片机，经单片机解码并控制相关对象。红外线又称红外光波，在电磁波谱中，光波的波长范围为0.01um1000um。根据波长的不同可分为可见光和不可见光，波长为0.38um0.76um的光波可为可见光，依次为红、橙、黄、

20、绿、青、蓝、紫七种颜色。光波为0.01um0.38um的光波为紫外光(线)，波长为0.76um1000um的光波为红外光(线)。红外光按波长范围分为近红外、中红外、远红外、极红外4类。红外线遥控是利用近红外光传送遥控指令的，波长为0.76um1.5um。用近红外作为遥控光源，是因为目前红外发射器件(红外发光管)与红外接收器件(光敏二极管、三极管及光电池)的发光与受光峰值波长一般为0.8um0.94um，在近红外光波段内，二者的光谱正好重合，能够很好地匹配，可以获得较高的传输效率及较高的可靠性。红外遥控系统主要由遥控发射器、一体化接收头、单片机、接口电路组成，如图一所示。遥控器用来产生遥控编码脉

21、冲，驱动红外发射管输出红外遥控信号，遥控接收头完成对遥控信号的放大、检波、整形、解调出遥控编码脉冲。遥控编码脉冲是一组串行二进制码，对于一般的红外遥控系统，此串行码输入到微控制器，由其内部CPU完成对遥控指令解码，并执行相应的遥控功能。使用遥控器作为控制系统的输入，需要解决如下几个关键问题：如何接收红外遥控信号；如何识别红外遥控信号以及解码软件的设计、控制程序的设计。发射原理图如图2.2所示。图2.2 遥控发射原理框图发射板可以采用单片机的独立键盘进行红外线编码，然后通过单片机的定时器T0或者T1每个26us中断一次来产生38KHZ的载波，用以发射编码后的值；接收板可以使用HS0038一体化接

22、收头对信号接收解码，还原控制键值对电风扇进行控制。单片机把待发送的数据转换成一定格式的脉冲，然后加载到38KHZ的方波上，再驱动红外发射管向外发送数据，通过发射电路对数据进行调制，将已调信号通过红外发射管进行发射, 经对应开关发出的遥控指令，由脚D1输出经Q1和Q2放大后驱动D1发出经编码后的红外遥控信号。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5发光二极管相同，只是颜色不同6。遥控发射通过键盘，每按

23、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38KHz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，P0.7口作为发射部分。电路图如图3-8所示接收系统包括51单片机、红外接收头、指示灯、液晶显示以及电风扇的定时、调速控制等模块，接收头对已调信号进行接收、放大、解调，还原成与同步发射格式相同的脉冲信号，最后通过解码把脉冲信号转换成数据，从而实现信号的传输。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

24、时是反向运用，这样才能获得较高的灵敏度。在接收过程中，使用的是HS0038一体化接收头，将遥控信号的接收、放大、检波、整形集于一身，并且输出可以让单片机识别的TTL 信号，这样大大简化了接收电路的复杂程度和电路的设计工作，方便使用。脉冲通过光学滤波器和红外二极管转换为38KHZ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。遥控接收框图如图2.3所示。 图 2.3 遥控接收框图2.3.2 LCD显示模块的实现分析可以采用LCD1602液晶显示屏，它可以显示两行字符，每行16个，可以显示要求的模式，定时，档位，温度的显示。液晶显示的原理是利用液晶的物理特性

25、，通过电压对其显示区域进行控制，有电就有显示，这样即可以显示出图形。液晶显示器具有厚度薄、适用于大规模集成电路直接驱动、易于实现全彩色显示的特点，目前已经被广泛应用在便携式电脑、数字摄像机、PDA移动通信工具等众多领域。液晶显示器各种图形的显示原理:线段的显示点阵图形式液晶由MN个显示单元组成，假设LCD显示屏有64行，每行有128列，每8列对应1字节的8位，即每行由16字节，共168=128个点组成，屏上6416个显示单元与显示RAM区1024字节相对应，每一字节的内容和显示屏上相应位置的亮暗对应。例如屏的第一行的亮暗由RAM区的000H00FH的16字节的内容决定，当（000H）=FFH时

26、，则屏幕的左上角显示一条短亮线，长度为8个点；当（3FFH）=FFH时，则屏幕的右下角显示一条短亮线；当（000H）=FFH，（001H）=00H，（002H）=00H，（00EH）=00H，（00FH）=00H时，则在屏幕的顶部显示一条由8段亮线和8条暗线组成的虚线。这就是LCD显示的基本原理。字符的显示用LCD显示一个字符时比较复杂，因为一个字符由68或88点阵组成，既要找到和显示屏幕上某几个位置对应的显示RAM区的8字节，还要使每字节的不同位为“1”，其它的为“0”，为“1”的点亮，为“0”的不亮。这样一来就组成某个字符。但由于内带字符发生器的控制器来说，显示字符就比较简单了，可以让控制

27、器工作在文本方式，根据在LCD上开始显示的行列号及每行的列数找出显示RAM对应的地址，设立光标，在此送上该字符对应的代码即可。 LCD1602的基本参数及引脚功能 LCD1602分为带背光和不带背光两种，基控制器大部分为HD44780，带背光的比不带背光的厚，是否带背光在应用中并无差别，两者尺寸差别如下图2.4所示：图2.4 1602LCD尺寸图引脚功能说明 LCD1602采用标准的14脚（无背光）或16脚（带背光）接口，各引脚接口说明如表2-2所示: 表2-2 LCD1602 引脚图编号符号引脚说明编号符号引脚说明1VSS电源地9D2数据2VDD电源正极10D3数据3VL液晶显示偏压11D4

28、数据4RS数据/命令选择12D5数据5R/W读/写选择13D6数据6E使能信号14D7数据7D0数据15BLA背光源正极8D1数据16BLK背光源负极第1脚：VSS为地电源。第2脚：VDD接5V正电源。第3脚：VL为液晶显示器对比度调整端，接正电源时对比度最弱，接地时对比度最高，对比度过高时会产生“鬼影”，使用时可以通过一个10K的电位器调整对比度。第4脚：RS为寄存器选择，高电平时选择数据寄存器、低电平时选择指令寄存器。第5脚：R/W为读写信号线，高电平时进行读操作，低电平时进行写操作。当RS和R/W共同为低电平时可以写入指令或者显示地址，当RS为低电平R/W为高电平时可以读忙信号，当RS为

29、高电平R/W为低电平时可以写入数据。第6脚：E端为使能端，当E端由高电平跳变成低电平时，液晶模块执行命令。第714脚：D0D7为8位双向数据线。第15脚：背光源正极。第16脚：背光源负极。1602LCD的RAM地址映射及标准字库表 液晶显示模块是一个慢显示器件，所以在执行每条指令之前一定要确认模块的忙标志为低电平，表示不忙，否则此指令失效。要显示字符时要先输入显示字符地址，也就是告诉模块在哪里显示字符，图10-57是1602的内部显示地址。图2.5 1602LCD内部显示地址 例如第二行第一个字符的地址是40H，那么是否直接写入40H就可以将光标定位在第二行第一个字符的位置呢？这样不行，因为写

30、入显示地址时要求最高位D7恒定为高电平1所以实际写入的数据应该是01000000B（40H）+10000000B(80H)=11000000B(C0H)。在对液晶模块的初始化中要先设置其显示模式，在液晶模块显示字符时光标是自动右移的，无需人工干预。每次输入指令前都要判断液晶模块是否处于忙的状态。1602液晶模块内部的字符发生存储器（CGROM）已经存储了160个不同的点阵字符图形，如图10-58所示，这些字符有：阿拉伯数字、英文字母的大小写、常用的符号、和日文假名等，每一个字符都有一个固定的代码，比如大写的英文字母“A”的代码是01000001B（41H），显示时模块把地址41H中的点阵字符图

31、形显示出来，我们就能看到字母“A”。字符代码与图形对应图如2.6所示。图2.6 字符代码与图形对应图2.3.3 温度模块实现分析可以采用DS18B20温控芯片实现。DS18B20是美国DALLAS半导体公司继DS1820之后最新推出的一种改进型智能温度传感器。与传统的热敏电阻相比，它能够直接读出被测温度并且可根据实际要求通过简单的编程实现912位的数字值读数方式。可以分别在93.75 ms和750 ms内完成9位和12位的数字量，并且从DS18B20读出的信息或写入DS18B20的信息仅需要一根口线（单线接口）读写，温度变换功率来源于数据总线，总线本身也可以向所挂接的DS18B20供电，而无需

32、额外电源，因而使用DS18B20可使系统结构更趋简单可靠性更高。他在测温精度、转换时间、传输距离、分辨率等方面较DS1820有了很大的改进，给用户带来了更方便的使用和更令人满意的效果。部分性能如下：（1）独特的单线接口方式：DS18B20与微处理器连接时仅需要一条口线即可实现微处理器与DS18B20的双向通讯。（2）在使用中不需要任何外围元件。（3）可用数据线供电，电压范围：+3.0 +5.5 V。（4）测温范围：-55 +125 。固有测温分辨率为0.5 。（5）通过编程可实现912位的数字读数方式。（6）用户可自设定非易失性的报警上下限值。（7）支持多点组网功能，多个DS18B20可以并联

33、在惟一的三线上，实现多点测温。（8）负压特性，电源极性接反时，温度计不会因发热而烧毁，但不能正常工作。单线（1wire)技术：该技术采用单根信号线，既可传输时钟，也能传输数据，而且是双向传输。适用于单主机系统，主机能够控制一个或多个从机设备，通过一个漏极开路或三态端口连至该数据线，以允许设备在不发送数据时能释放该线，而让其他设备使用。单线通常要求外接一个5K的上拉电阻，这样当该线空闲时，其状态为高电平。主机和从机之间的通讯分成三个步骤：初始化单线器件、识别单线器件和单线数据传输。单线1wire协议由复位脉冲、应答脉冲、写0、写1、读0、读1，这几种信号类型实现，这些信号中除了应答脉冲其他都由主

34、机发起，并且所有指令和数据字节都是低位在前。DS18B20内部结构如图3所示，主要由4部分组成：64位ROM、温度传感器、非挥发的温度报警触发器TH和TL、配置寄存器。DS18B20的管脚排列如图2所示，DQ为数字信号输入输出端；GND为电源地；VDD为外接供电电源输入端（在寄生电源接线方式时接地）。图 2.7 DS18B20 内部结构图DS1820通过一种片上温度测量技术来测量温度。图2.8示出了温度测量电路的方框图。 图2.8 温度测量电路方框图DS18B20的温度值与输出数字量的对照如下表所示。表 2-3 部分温度值与DS18B20输出的数字量对照表温度值/ 数字输出（二进制） 数字输出

35、（十六进制） +125 0000 0111 1101 0000 07D0H+85 0000 0101 0101 0000 0550H+25.625 0000 0001 1001 0001 0191H+10.125 0000 0000 1010 0010 00A2H+0.5 0000 0000 0000 1000 0008H0 0000 0000 0000 0000 0000H-0.5 1111 1111 1111 1000 FFF8H-10.125 1111 1111 0110 1110 FF5EH-25.625 1111 1111 0110 1111 FF6FH-55 1111 1100 1

36、001 0000 FC90H2.3.4 电机调速的实现分析根据电动机本身特点，可以采用PWM斩波原理实现电风扇各个档位之间的无级调速，还可以极大的节省资源。直流电动机根据励磁方式不同，直流电机分为自励和他励两种类型。不同的励磁方式的直流电动机机械特性曲线有所不同。但是对于直流电动机的转速有以下公式： （2-1）其中：U电压；励磁绕组本身的电阻；每级磁通（Wb）；电势常数；转矩常数。有上式可知，直流电机的速度控制即可采用电枢控制法，也可采用磁场控制法。磁场控制法控制磁通，其控制功率虽然较小，但是低速时受到磁极饱和的限制，高速时收到换向火花和换向器结构强度的限制，而且由于励磁线圈电感较大，动态响应

37、较差。电枢控制是在励磁电压不变的情况下，把控制电压信号加到电机的电枢上，以控制电机的转速。传统的改变电压方法是在电枢回路中串联一个电阻，通过调节电阻改变电枢电压，达到调速的目的，这种方法效率低，平滑度差，由于串联电阻上要消耗电功率，因为经济效益差，而且转速越慢，能耗越大。随着电力电子的发展，出现了许多新的电枢电压控制方法。 本设计用到的PWM调压控制转速法，即脉宽调制技术，是利用数字输出对模拟电路进行控制的一种有效技术，尤其是在对电机的转速控制方面，可大大节省能量，平滑度高，能耗少，精密度高，PWM控制技术的理论基础为：冲量相等而形状不同的窄脉冲加在具有惯性的环节上时，其效果基本相同，使输出端

38、得到一系列幅值相等而宽度不相等的脉冲，用这些脉冲来代替正弦波或其他所需。实际上利用一个固定的频率来控制电源接通或者断开，并通过改变一个周期内“接通”和“断开”时间的长短，及改变直流电机电枢上电压的“占空比”来改变平均电压的大小，从而控制电动机的转速，因此PWM又被称为“开关驱动装置”。斩波原理实现的信号脉冲和电压的变化如图 2.9所示。 图 2.9 电枢电压占空比和平均电压的关系图2.3.5 键盘的实现分析键盘控制可以直接使用独立键盘，可以一共设置4个键，第一个键控制开关，第二个键控制模式，第三个键控制档位切换，第四个键控制定时的切换。.键盘的编制分为两种：独立式键盘和矩阵键盘。 独立式按键结

39、构 独立式按键是直接用I/O口线构成的单个按键电路，其特点是每个按键单独占用一根I/O口线，每个按键的工作不会影响其它I/O口线的状态。独立式按键电路配置灵活，软件结构简单，但每个按键必须占用一根I/O口线，因此，在按键较多时，I/O口线浪费较大，不宜采用。 矩阵式键盘 I/O端线分为行线和列线，按键跨接在行线和列线上，按键按下时，行线与列线发生短路。特点是占用I/O端线较少； 软件结构教复杂。适用于按键较多的场合。.键盘扫描控制方式 程序控制扫描方式 键处理程序固定在主程序的某个程序段。特点是对CPU工作影响小，但应考虑键盘处理程序的运行间隔周期不能太长，否则会影响对键输入响应的及时性。 定

40、时控制扫描方式利用定时/计数器每隔一段时间产生定时中断，CPU响应中断后对键盘进行扫描。特点是与程序控制扫描方式的区别是，在扫描间隔时间内，前者用CPU工作程序填充，后者用定时/计数器定时控制。定时控制扫描方式也应考虑定时时间不能太长，否则会影响对键输入响应的及时性。 中断控制方式中断控制方式是利用外部中断源，响应键输入信号。特点是克服了前两种控制方式可能产生的空扫描和不能及时响应键输入的缺点，既能及时处理键输入，又能提高CPU运行效率，但要占用一个宝贵的中断资源。矩阵式键盘中，行、列线分别连接到按键开关的两端，行线通过上拉电阻接到5V上。当无键按下时，行线处于高电平状态；当有键按下时，行、列

41、线将导通，此时，行线电平将由与此行线相连的列线电平决定。这是识别按键是否按下的关键。然而，矩阵键盘中的行线、列线和多个键相连，各按键按下与否均影响该键所在行线和列线的电平，各按键间将相互影响，因此，必须将行线、列线信号配合起来作适当处理，才能确定闭合键的位置。 键盘的编码 对于独立式按键键盘，因按键数量少，可根据实际需要灵活编码。对于矩阵式键盘，按键的位置由行号和列号惟一确定，因此可分别对行号和列号进行二进制编码，然后将两值合成一个字节，高4位是行号，低4位是列号。 2.4 芯片和通信方法选择分析 主控芯片选择STC89C52，是因为：这个芯片型号可以直接用开发板来下载程序，所以实物调试时比较

42、方便；STC89C52的Flash存储器为8K，在keil c里边编写程序hex文件已经达到7.2kb，用51的话就会导致内存不够，使得结果出错；定时器有三个，在程序中最少要用到2个定时器，一个做刷新时间和做电动机控制的频率控制的定时器，一个做电机控制中脉宽控制的定时器，这样有三个定时器的话就有很大的考虑空间。另外它是STC公司生产的一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，同样使用经典的MCS-51内核，但做了很多的改进使得芯片具有传统51单片机不具备的功能。在单芯片上，拥有灵巧的8 位CPU 和在系统可编程Flash，使得STC89C52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。

43、它的标准功能：8k字节Flash，512字节RAM， 32 位I/O 口线，看门狗定时器，内置4KB EEPROM，MAX810复位电路，3个16 位定时器/计数器，4个外部中断，一个7向量4级中断结构（兼容传统51的5向量2级中断结构），全双工串行口。另外 STC89C52 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，允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。掉电保护方式下，RAM内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。最高运作频率35MHz，6T/12T可选。 电动机电压放大芯片选择ULN2003a，是因为

44、：ULN2003的每一对达林顿都串联一个2.7K的基极电阻,在5V的工作电压下它能与TTL和CMOS电路直接相连，可以直接处理原先需要标准逻辑缓冲器来处理的数据；ULN2003工作电压高，工作电流大，灌电流可达500mA，并且能够在关态时承受50V的电压，输出还可以在高负载电流并行运行；ULN是集成达林顿管IC,内部还集成了一个消线圈反电动势的二极管,它的输出端允许通过电流为200mA，饱和压降VCE约1V左右，耐压BVCEO约为36V；ULN2003是高压大电流达林顿晶体管阵列系列产品,具有电流增益高、工作电压高、温度范围宽、带负载能力强等特点,适应于各类要求高速大功率驱动的系统。 通信的方

45、法选择红外线通信，是因为：小角度（30度锥角以内），短距离，点对点直线数据传输，保密性强 ；其性能价格比高，实现简单，具有抗电磁干扰、便于高速应用、空间接入灵活、经济的特点；在某些场合，需要数据交换但又不是很大，且实时性要求又不是很高的情况下，可以使用红外通讯方式，这样既可以得到无绳化通信带来的便利，又可以避开采用无线电高频电路可能引发的一些问题；利用红外线进行无线数据通信，无论从小型化、轻量化，还是从安全性等方面考虑，其可行性都比较高。相对来说，也比较好实现。如蓝牙技术采用跳频技术，抗信号衰落；采用快跳频和短分组技术，减少同频干扰，保证传输的可靠性；采用前向纠错编码技术，减少远距离传输时的随

46、机噪声影响；使用2.4GHz的ISM频段，无须申请许可证；采用FM调制方式，降低设备的复杂性。该技术的传输速率设计为1MHz，以时分方式进行全双工通信，其基带协议是电路交换和分组交换的组合。红外通信是利用950nm近红外波段的红外线作为传递信息的媒体，即通信信道。发送端将基带二进制信号调制为一系列的脉冲串信号，通过红外发射管发射红外信号。接收端将接收到的光脉转换成电信号，再经过放大、滤波等处理后送给解调电路进行解调，还原为二进制数字信号后输出。相比之下，红外传输更容易实现。2.5 总体设计整个系统包括有温度传感芯片检测温度实现自动控制，红外线和主机键盘输入实现人工控制，STC89C51单片机控

47、制理单元，电风扇被控制单元，另外加上LED、LCD和数码管显示共有7个部分，这几部分的关系如图2.11所示。数字温度传感模块电风扇控制模块LCD显示红外线控制主机键盘输入STC89C51系统LED，数码管显示图2.11 系统总体结构框图第3章 系统软件详细设计3.1 发射板软件设计发射板的组成有STC89C51芯片、LED指示灯、数码管显示、发射管和键盘等部分组成，程序上设计就包括主程序，发射信号子函数，闪烁灯子函数，定时器中断函数，按键处理函数。3.1.1 主程序主函数的设计包括：初始化数码管，LED指示灯，发射管和定时器，然后进行按键扫描，程序流程图如图3.1所示。 开始LED初始化定时器

48、初始化数码管初始化按键扫描数码管显示按键值是否有按键按下发送键值红外信号Y N 图3.1 主程序流程图以下是部分程序： keyscan();/按键扫描程序 P2=tablekong-1; /按键数码管显示 if (fasong) /如果允许发送，即是有按键发生 SendIRdata(kong); /发送按键数据 3.1.2 红外发射信号程序 红外发射前期理论准备红外信号发射过程：当某个操作按键按下时，单片机先读出键值，然后根据键值设定遥控码的脉冲长度，再调制成38kHz方波由红外线发光管发射出去。红外软件编码有很多种方式，下面列举三种实现方案：方案一：脉宽调制的串行码。这种遥控码具有以下特征：

49、 以脉宽为0.565ms、间隔0.56ms、周期为1.125ms的组合表示二进制的“0”；以脉宽为0.565ms、间隔1.685ms、周期为2.25ms的组合表示二进制的“1”。 其相关的波形图如图3.2所示: 图3.2 串行码编码方案二：码分制。采用脉冲个数编码，不同的脉冲个数代表不同的被控对象，最小为2个脉冲。为了使接收可靠，第一位码宽为3ms，其余为1ms，遥控码数据帧间隔大于10ms，如图3.3所示。 图3.3 码分制编码波形图方案三：自己设计的一种编码方式，是根据本设计本身的特点，设计的编码方式，具有针对性，成功率高等优点，但是也有局限性，就是移植性稍差，想要应用到其他程序上，需要再

50、根据实际情况加以改变，如图3.4所示。 图 3.4 红外编码图（加载38KHZ的方波）红外信号发射编码原则:没有设定检验位，直接发送以43ms为一个单位的高脉冲，编码1为43ms高电平，编码2为86ms低电平以此类推，编码10为440ms的高电平；这样就发射了10个不同的按键脉冲，在接收端，软件经过延时识别后，传给控制模块进行控制。红外的控制功能：手动红外线遥控时，利用红外线控制电风扇的开/关，模式切换，不同的档位切换，定时功能设定：30min，60min，90min等。 红外发射软件设计遥控接收部分构思：借助于定时器产生38KHZ的方波，用来调制编码后的信号。不断扫描是否有键按下，当有键按下

51、时，在键处理程序中将各个按键编码为1A后，赋给数码管显示且闪灯，并且在键值相关的给定时间内将红外发射标志位置1，则产生38KHZ载波，也就将键值编码，再通过P1.0口将键值信号发射出去。遥控发射程序的流程图如图3.5所示。 图3.5 发射软件设计流程图以下是部分程序：TR0 = 1; /开启定时器，即是产生中断endcount=280*5*irdata; /irdata是按键值，经过公式变为延时变量flag = 1; /允许在中断里边产生38KHZ的方波count = 0; /延时初值变量从0开始，在定时器里边更新 dowhile(countendcount);/产生延时，即是产生一定时间的38KHZ的方波 flag = 0; /停止产生方波TR0 = 0; /关闭定时器，则不会在产生方波3.1.3 按键程序键盘程序的设计使用独立键盘，一共设置4个键，第一个键控制开关，使用P3.0端口，按1次取键值1，按