红外遥控电风扇控制系统设计

1、红外遥控电风扇控制系统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，以与完整的 51 汇编程序 代码。包括发射、 接收的原理图与其编程的主程序、 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

2、别加以描述。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。1. 工作原理与组成部分(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、 2.7V6V 的操作范围、全静态操作： 0Hz24MHz 、两级加密 程序存储器、128 X8位内部RAM、15根可编程I/O弓I线、6个中断源、 可编程串行UART通道、直接LED驱动

3、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2. 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。 89C

4、2051 的 P1 口构成矩阵式键盘，用 T1 产生定时中断，驱动 P3.3 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 P3.0 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 01HK2 彩灯：键值为 02HK3 ：自然风、睡眠风、正常风键；值为 03HK4 定时；键值为 04HK5 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。3. 红外发射的编码方式遥控发射器专用芯片很多

5、，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：采用脉宽调制的串行码，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 ”。“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)

6、 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)与其反码。(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 4563ms之间。(4) 其相关的波形图如下:一 Qms h托血一5百北叫 Iii87u5cj引导码0码1码(图2 )遥控编码4. 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5. 软件设计采用中断的处理程序完成整个系统

7、的操作，INTO中断处理完成键盘扫描以与发送。(2)程序流程图:(图4)遥控器软件流程图二、电风扇控制板1.工作原理与组成部分: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 X8V，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2.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

8、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 :具有幵机功能和关机功能（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。4. 硬件设计：参见（图11）(图11 )电风扇控制板电路原理图5. 软件设计:(1) 红外遥控输入在 P3.2 (INTO )，面板按键 P3.3 (INT1 )。(2) 遥控的解码过程

9、：jJb-4 Th生贸加5。时 1 6辭 115 弓I导码0码I码(图12)编码帼户讹朋码1用广帕將爵£礎阳 ；_ 輩协昭|撓幣码【反冯图d 画控诜号靖码談矗圏f r-= tiOSmsA-lOM-m（图13）数据帧图形单片机收到一个中断后，幵始计数，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）键值处理流程电风扇红外发射（遥控器）程序; 按键说明：;K1 ：低风档，键值为01;K2 ：中风档，键值为02;K3 ：高

10、风档，键值为03;K4 ：彩灯档，键值为04;K5 ：自然风档，键值为05;K6 ：睡眠风档，键值为06;K7 ：正常风档，键值为07;K8 ：定时档，键值为08;K9：开关机，键值为9；采用4 X1.5V供电，用89C2051作CPU芯片，当没有按键按下时，进入待机状态;按键采用 INT0 进行中断，只采用了 8 个按键$include(2051RAM.INC);$include(REG51.INC)ORG 0000HJMP MAINORG 0003H ;INT0 的中断入口JMP KEY_INT0ORG 000BH ;T0 的中断入口JMP FM_T0ORG 0100H;进入主程序MAIN

11、: MOV R0,#7FH ; 预使用单元清 0CLR AMAIN0:MOV R0,ADJNZ R0,MAIN0 ; 清缓冲的地址单元值MOV SP,#60HMOV P1,#00001111B ; 将 P1 置输入CLR KEYONCLR IT0 ; 设置电平触发SETB PT0SETB EX0SETB EAMOV 40H,#0FFHMOV 41H,#0FFHMOV 42H,#0FFHCLR DATAOUTCLR FMOUT ;38K 的中断初始值MOV TMOD,#02H ;T0 的工作方式 2MOV TH0,#0F7H ; 送初值SETB FMOUTCLR TR0 ;1/3 的高电平标志M

12、OV R2,#02H ;2/3 的循环次数DJNZ 40H,LOOP1DJNZ 41H,LOOP1DJNZ 42H,LOOP1MOV PCON,#01H ; 进入待机LOOP1: JMP MAIN;中断程序：完成其按键按下的标志位KEY_INT0:PUSH ACCPUSH PSWCLR EX0MOV A,P1CPL AANL A,#0FHMOV R2,A ; 将行号存入 R2 中MOV P1,#0F0H ; 将列置输入端MOV A,P1CPL AANL A,#0F0H ; 取列号并存入 A 中MOV R1,#03H ; 置列初号MOV R3,#03H ; 置循环次数CLR CPINT01: R

13、LC A ; 取列号JC PINT01DEC R1DJNZ R3,PINT01PINT02: MOV A,R2 ; 取行号MOV R2,#00HMOV R3,#03H ; 置循环次数PINT03: RRC AJC PINT04INC R2DJNZ R3,PINT03PINT04: MOV A,R2CLR CRLC ARLC AADD A,R1MOV SENDBUF+2,A ; 键号存于 32H 单元中CPL AMOV SENDBUF+3,A ; 存键号的反码MOV SENDBUF,#0FFH ; 系统码在 30H 单元中MOV SENDBUF+1,#00H ; 系统反码在 31H 单元中LCA

14、LL SENDSETB ET0 ; 发送引导码SETB TR0 ; 启动 T0LCALL PP ; 发送一帧数据 .包括系统码和数据码CLR TR0 ; 当发送完后关断定时器CLR ET0 ; 关 T0 的中断SETB EX0 ; 执行完后打开外 INT0MOV 40H,#0FFHMOV 41H,#0FFHMOV 42H,#0FFHPOP PSWPOP ACCRETIFM_T0: JB F0,IT01DJNZ R2,GRETMOV R2,#2IT01: CPL FMOUTCPL F0GRET: RETI;引导脉冲子程序SEND: SETB DATAOUTLCALL DY9000usLCALL

15、DY4500usRET;发送四个缓冲单元中的内容程序：PP: MOV R3,#4 ; 发送的字节数MOV R1,SENDBUFPP0: MOV R2,#08H ; 让其循环 8 次MOV A,R1 ; 将数据首址CLR C ; 清 CYPP1: RRC A ; 右环移带进位JC ONE ; 若 C 等 1ZER0: SETB DATAOUT ; 若 C 等 0CALL DY562usCLR DATAOUTCALL DY562usONE: SETB DATAOUTCALL DY562usCLR DATAOUTCALL DY1687usDJNZ R2,PP1INC R1DJNZ R3,PP0 ;

16、等四个字节的发送完RETDY1687us:MOV R31,#38L2:PUSHR31L3:DJNZR31,L3POPR31DJNZR31,L2RETDY562us:MOV R31,#20L22: PUSH R31L33: DJNZ R31,L33POP R31DJNZ R31,L22RET;延时 9000us 子程序 :DY9000us:MOV R31,#91L2A: PUSH R31L3A: DJNZ R31,L3APOP R31DJNZ R31,L2ARET;延时 4500us 子程序DY4500us:MOV R31,#67L2B: PUSH R31L3B: DJNZ R31,L3BPOP

17、 R31DJNZ R31,L2BRETDY10S: MOV R6,#10L2C: MOV R4,#2L3C: MOV R5,#248DJNZ R5,$DJNZ R4,L3CDJNZ R6,L2CRETENDINC 文件内容2051ram.INC; AT89C2051 内存 RAM 分配 Fiel$SAVE$NOLISTR31 DATA 1FHKEYON BIT 20H.0 ; 按键按下的标志SENDBUF DATA 30H ; 定义发送系统码缓冲的地址FMOUT BIT P3.3 ;38K 输出DATAOUT BIT P3.0 ; 数据输出$RESTORE= 电风扇红外接收 （控制板 ）程序;

18、用 89C51 单片机来作主芯片控制，采用红外 1838 接收头 ,可控硅采用MC97A6;风扇具有红外遥控功能；K1:低档，相应的指示灯亮，中档，相应的指示灯亮，高档，相应的指示灯亮；K2 :彩灯，相应的指示灯亮；K3 :自然风控制 睡眠风的控制 正常风的控制;K4 :定时30分钟，1小时，2小时，4小时；K5:幵关机功能;自然风的处理流程:停 -> 开低档-> 延时 6 秒-> 开中档-> 延时 6 秒 -> 开高档 -> 循环; 睡眠风的处理流程:停 6S-> 开低档 10S-> 停延时 10S-> 开中档10S->停延时 10

19、S-> 开高档 10S-> 循环;正常风的处理流程:开低档 10S-> 开中档 10S-> 开高档 10S-> 循环$INCLUDE(REG51.INC)$INCLUDE(89C51RAM.INC)ORG 0000HJMP STARTORG 0003HJMP JISH_INT0 ; 红外遥控中断设置ORG 000BHJMP LP0 ; 定时中断ORG 0013HJMP KEY_INT1 ; 按键中断ORG 0100HSTART:MOV R0,#7FH ; 预使用单元清 0CLR AMAIN0:MOV R0,ADJNZ R0,MAIN0MOV SP,#60HMOV

20、TMOD,#01HMOV TH0,#3CH ; 定时 50MSMOV TL0,#0B0HSETB LLOW ; 关低风SETB MDI ; 关中风SETB HIGHT ; 关高风SETB LLAP ; 关彩灯MOV P0,#0FFH ; 关所有的指示灯SETB EX0SETB EX1SETB EA ;CPU 开中MAIN: JB LKEYON,KEYHANDLE ; 检按键标志位JB REC,KEYHANDLE ; 检接收中断标志位JMP MAIN ; 转主程序;键值的处理的程序;键盘处理程序;K1 键 :完成弱、中、强控制 ,相应的指示灯点亮;K2 键 :完成彩灯控制 ,相应的指示灯点亮;K

21、3 键 :完成自然风、睡眠风、正常风的控制 ,相应的指示灯点亮;K4 键 :完成定时的控制 ,同时 0.5H,1H,2H,4H, 相应的指示灯点亮;K5 键:开/ 关机KEYHANDLE:CLR LKEYONCLR LRECMOV A,MRDCJNE A,#01H,KEY2 ; 当键值 =01H 时 ,;低、中、高、的控制KEY1: JB DANG01,DIFENGJB DANG02,ZHONGFENG ;DANG02中档标志位JB DANG03,QIANGFENG ;DANG03强档标志位JMP MAIN;低档控制DIFENG:JNB DANG01,FAN0SETB LLOW ; 完成了低档

22、的程序 ,关低SETB MDI ; 关中SETB HIGHT ; 关高CALL DY20MS ; 保证三个 SCR 全部为关断状态CLR LLOW ; 开低风CLR LED_L ; 开低档指示灯CLR DANG01FAN0: JMP MAIN;中档控制ZHONGFENG:JNB DANG02,FAN0SETB LLOW ; 关低SETB MDI ; 关中SETB HIGHT ; 关高CALL DY20MS ; 保证三个 SCR 全部为关断状态CLR MDICLR LED_MCLR DANG02AJMP MAIN ; 跳转到;高档控制QIANGFENG:JNB DANG03,FAN0SETB M

23、DI ; 关中SETB HIGHT ; 关高CALL DY20MS ; 保证三个 SCR 全部为关断状态CLR HIGHTCLR LED_HCLR DANG03AJMP MAIN ; 跳转到;彩灯控制KEY2:CJNE A,#02H,KEY3 ;K4 的处理程序彩灯的处理程序JB PLAP,LED1CLR LLAP ; 第一次按时将彩灯打开，CLR LED_LAPSETB PLAPJMP MAIN ; 返回LED1: SETB LLAP ; 第二次按时将彩灯关断SETB LED_LAPCLR PLAPJMP MAIN ; 跳转到;风类处理过程KEY3:CJNE A,#03H,KEY4_A ;K

24、3 的处理程序处理风类JB SMF,SKEEPJB ZCF,SPRING_AJB ZRF,WATERMJMP MAINKEY4_A:JMP KEY4SPRING_A:JMP SPRING;自然风控制WATERM:JNB ZRF,FAN1CLR ZRFSETB MDISETB HIGHTJB LREC,ZHUAN0 ; 查询JB LKEYON,ZHUAN0 ; 查询CALL DY6SCLR LLOWJB LREC,ZHUAN0 ; 查询JB LKEYON,ZHUAN0 ; 查询CALL DY6SSETB LLOW ; 关低' 中'高SETB MDISETB HIGHTJB LRE

25、C,ZHUAN0 ; 查询JB LKEYON,ZHUAN0 ; 查询CALL DY20MSCLR MDIJB LREC,ZHUAN0 ; 查询JB LKEYON,ZHUAN0 ; 查询CALL DY6SSETB MDISETB HIGHTJB LREC,ZHUAN0 ; 查询JB LKEYON,ZHUAN0 ; 查询CALL DY20MSCLR HIGHTCALL DY6SAJMP WATERMZHUAN0: SETB SMFFAN1: JMP MAIN;睡眠风控制SKEEP:JNB SMF,FAN2CLR SMFSLEEP1: SETB LLOW ; 处理睡眠风 ,关低 '中'

26、;高SETB MDISETB HIGHTJB LREC,ZHUAN1 ; 查询JB LKEYON,ZHUAN1 ; 查询CALL DY6SCLR LLOW ; 开低档JB LREC,ZHUAN1 ; 查询JB LKEYON,ZHUAN1 ; 查询CALL DY10SSETB LLOW ; 关低' 中'高SETB MDISETB HIGHTJB LREC,ZHUAN1 ; 查询JB LKEYON,ZHUAN1 ; 查询CALL DY10SCLR MDI ; 开中档JB LREC,ZHUAN1 ; 查询JB LKEYON,ZHUAN1 ; 查询CALL DY10SSETB LLOW

27、 ; 关低' 中'高SETB MDIJB LREC,ZHUAN1 ; 查询JB LKEYON,ZHUAN1 ; 查询CALL DY10SSETB LLOW ; 关低' 中'高SETB MDISETB HIGHTJB LREC,ZHUAN1 ; 查询JB LKEYON,ZHUAN1 ; 查询CALL DY10SCLR HIGHT ; 开高档JB LREC,ZHUAN1 ; 查询JB LKEYON,ZHUAN1 ; 查询CALL DY10SSETB LLOW ; 关低' 中'高SETB MDISETB HIGHTJB LREC,ZHUAN1 ; 查询

28、JB LKEYON,ZHUAN1 ; 查询AJMP SKEEPZHUAN1: CLR SMFSETB ZCFFAN2: JMP MAIN;正常风控制SPRING:JNB ZCF,FAN3CLR ZCFSPRING1:SETB LLOW ; 处理正常风 ,关低 '中'高SETB MDISETB HIGHTCALL DY20MSCLR LLOW ; 开低档JB LREC,ZHUAN2 ; 查询JB LKEYON,ZHUAN2 ; 查询CALL DY10SSETB LLOW ; 关低' 中'高SETB MDISETB HIGHTLCALL DY20MSJB LREC,

29、ZHUAN2 ; 查询JB LKEYON,ZHUAN2 ; 查询CLR MDI ; 开中档CALL DY10SSETB LLOW ; 关低' 中'高SETB MDISETB HIGHTLCALL DY20MSJB LREC,ZHUAN2 ; 查询JB LKEYON,ZHUAN2 ; 查询CLR HIGHT ; 开高档CALL DY10SAJMP SPRINGZHUAN2: CLR ZCFFAN3: JMP MAIN;定时控制KEY4:CJNE A,#04H,KEY5 ;K4 的定时的处理程序JB SJ01,DY1HJB SJ02,DY2HJB SJ03,DY4HJNB SJ00

30、,FAN4CLR SJ00SETB TR0 ;0 5H 处理JMP MAINDY1H:JNB SJ01,FAN4CLR SJ01SETB TR0JMP MAINDY2H:JNB SJ02,FAN4CLR SJ02SETB TR0JMP MAINDY4H:JNB SJ03,FAN4CLR SJ02SETB TR0FAN4: JMP MAIN;开关机KEY5:CJNE A,#05H,POTHER ; 开关机处理程序JB KAI,GUANCLR MDICLR LED_MSETB KAIJMP MAIN ; 返GUAN: SETB LLOW ; 关低 '中'高SETB MDISETB

31、HIGHTCLR KAIJMP MAINPOTHER:JMP MAIN ; 其他键的不处理直接返回;T0 定时中断处理LP0:PUSH ACC ; 中断处理PUSH PSWMOV TH0,#3CH ; 定时 50MSMOV TL0,#0B0HDJNZ CUZHI,GRET ;1S 到后向下执行MOV CUZHI,#20 ; 给 50MS 的寄存器给初值INC SENMOV A,SENCJNE A,#60,GRET ;1 分钟到后向下执行INC MINMOV A,MINJB SJ01,LOOP_1H ; 定时 1 小时的处理JB SJ02,LOOP_2H ; 定时 2 小时的处理JB SJ03,

32、LOOP_4H ; 定时 4 小时的处理CJNE A,#30,GRET ; 半小时到后向下执行MOV P1,#0FFH ; 关断所有档位MOV P0,#0FFHSETB SJ01 ; 将 1H 的标志位进行置 1JMP GRETLOOP_1H:CJNE A,#60,GRET ;1 小时到后向下执行MOV P1,#0FFHMOV P0,#0FFHCLR SJ01 ; 将 1H 的标志位进行置 0SETB SJ02 ; 将 2H 的标志位进行置 1JMP GRETLOOP_2H:CJNE A,#60,GRET ;1 小时到后向下执行INC HOURMOV A,HOURCJNE A,#2,GRETM

33、OV P1,#0FFH ; 关断MOV P0,#0FFHCLR SJ02 ; 关断 2H 的标志位SETB SJ03 ; 将 4H 的标志位进行置位JMP GRET ; 中断返回LOOP_4H:CJNE A,#60,GRET ;1 小时到后向下执行INC HOURMOV A,HOURCJNE A,#4,GRET ;4 小时到后向下执行MOV P1,#0FFH ; 关断MOV P0,#0FFHCLR SJ03 ; 将 4H 的标志位进行清零JMP GRET ; 中断返回GRET:CLR TR0POP PSWPOP ACCRETI;INT0 中断处理程序：对接收数据进行接收JISH_INT0:PU

34、SH ACCPUSH PSWCLR EX0 ; 关断中断MOV R6,#10 ; 避开 9MS 时间的引导码SB: CALL DY882USJB P3.2,EXIT ;,EX 检测为 1 时退出DJNZ R6,SB ; 检测为 0 时，引导码过JNB P3.2,$; ; 检测为 0 时，等待ACALL DY4700US ; 避开 4。 5MS 时间的引导码MOV R7,#16 ; 避开系统码JJJJA: JNB P3.2,$LCALL DY882USMOV C,P3.2 ; 将 P3.2 送 C 中JNC UUUA ; 若 C=0 则转LCALL DY1000USUUUA: DJNZ R7,J

35、JJJAMOV R1,#MRDMOV R2,#2PP: MOV R3,#8 ; 右移的次数JJJJ: JNB P3.2,$ ;=0 则等LCALL DY882USMOV C,P3.2 ; 送 C 中JNC UUULCALL DY1000USUUU: MOV A,R1 ; 送存贮的首址RRC AMOV R1,A ; 送存贮单元中DJNZ R3,JJJJ ; 完成一个字节，没完则INC R1DJNZ R2,PPMOV A,MRDCPL ACJNE A,31H,EXIT ; 进行数据码和数据的反码进行比较EXIT: POP PSWPOP ACCSETB LREC ;置 REC 的标志位SETB EX

36、0 ; 打开 INT0 的中断RETI;INT1 的中断处理KEY_INT1:PUSH ACCPUSH PSWCLR EX1 ; 关断 INT1LCALL SCANKEYCALL KEY_K10 ; 置高、中、低的标志位CALL FENG_3 ; 置风类的标志位CALL JS ; 置定时时间标志位SETB LKEYON ; 按键标志位SETB EX1 ; 打开中断位POP PSWPOP ACCRETI;定时的置位标志程序JS:CLR SJ00CLR SJ01CLR SJ02CLR SJ03MOV A,MRDCJNE A,#04H,KEY_K4D ;INC TIMEMOV A,TIMECJNE A,#5,KEY_K4MOV TIME,