基于单片机的红外遥控电风扇的设计
基于单片机的红外遥控电风扇的设计[20200128192920]
摘 要
本系统是以AT89C51单片机为核心，目的是研究一款新型模式的电风扇控制方式，在设计中主要由遥控发射模块，风扇接收控制模块组成，这个系统可以通过手动、遥控的方式进行控制。发射模块是以AT89C2051单片机为中心，外加键盘、红外信号整形与发射电路一切组成遥控器。单片机主要完成信号载波的调制和编码，调制信号经整形放大并发射出。接收模块主要以AT89C51为核心，它包含电机驱动模块、红外接收模块、液晶显示模块等。此系统设计的编写代码要求在KEIL环境中并检错、纠错和产生HEX文件，在PROTEUS环境中绘画出仿真的硬件电路图，再将刚才在KEIL中生成的HEX文件烧录到单片机（AT89C51）中进行软件仿真。
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关键字:】AT89C51单片机；红外发射接收；仿真
引 言 1
一、本设计所用芯片的概述 2
（一）数字传感器的DS18B20的简述 2
（二）ULN2003A的概述 3
（三）液晶显示器LCD1602的概述 3
（四）AT89C51单片机的概述 4
（五）AT89C2051单片机的概述 6
二、系统控制部分硬件电路设计 7
（一）数字式温度传感器采集电路 7
（二）液晶显示屏显示电路 7
（三）直流电动机风扇电路 8
（四）电灯照明电路 8
（五）开关模拟信号采集电路 8
三 、系统遥控部分硬件电路设计 9
（一）键盘设计 9
（二）复位的设计 9
四、系统软件设计流程图 10
（一）总流程图 10
（二）在光照充足的条件下流程图 10
（三）在光照不充足的条件下流程图 11
五、仿真软件简介 11
（一）KEIL简介 11
（二）PROTEUS简介 12
六、各个仿真结果 13
（一）温度采集显示 13
（二）照明仿真 13
（三）智能红外遥控电风扇系统仿真 13
总 结 17
附录1：控制部分系统原理图 18
附录2：控制部分PCB布局图 19
附录3：控制部分PCB顶层布线图 20
附录4：控制部分PCB底层布线图 21
附录5：遥控部分系统原理图 22
附录6：遥控部分PCB布局图 23
附录7：遥控部分PCB顶层布线图 24
附录8：遥控部分PCB底层布线图 25
附录9：源程序 26
参考文献 30
致 谢 31
引 言
在炎热的夏天，人们离不开可以降温的家电，虽然在城市生活中空调已经非常普遍，但是电风扇便宜的价格、小巧的体积、摆放方便等优点仍然占领着中小城市和农村家庭的大部分市场，而且技术也越来越成熟，功能越来越完善。
电风扇是利用电机驱动扇叶旋转以使空气加速流通来实现结束清凉的目的的，它起源于1830年，一名叫詹姆斯?拜伦的人从钟表的结构中受到启发发明了可以固定在天花板上的机械风扇，这种风扇利用发条驱动，但是要得到清凉的风需要爬到天花板高度上发条，使用很麻烦。1872年，法国人约瑟夫研制出靠发条涡轮启动、利用齿轮链条转动的机械风扇。到了1880年，美国人舒乐将扇叶直接装在电动机上，接上电源，利用电能控制风扇，这就是真正意义上的电风扇。1908年，美国的埃克发动机电气公司研制出了齿轮左右摇头的电风扇，防止了电风扇不必要的三百六十度转头送风问题。此后，电风扇的种类开始越来越丰富，台扇、吊扇、地扇、壁扇等，可以根据场合的需求选择种类，而且控制方式也开始改进，从旋钮、按钮的控制方式发展为触摸式、遥控式控制方式，后来又出现了可以定时、自动换挡的智能型风扇。
电风扇是通过通风换气来去热的。通风是电风扇的主要功能，也是消费者看重的原因。电风扇具有价格低、耗电量小的有点，且拥有庞大的目标消费群体。现在市场上的风扇大都是手工操作的，模拟调控为主要调控手段，价格低廉，功能简单，其智能化及自动化程度远远跟不上现代人的生活需要与应用要求；而且在功能方面，一般的电扇的电机调速方式单一，消费者选择的空间不大，而且在效率方面，节能方面表现的让人不是很满意。面对市场压力和消费者需求，放眼市场。各种特设功能的电风扇可谓是五花八门，各式各样的新功能，彰显了个性，同时在无形中提高了电风扇的档次。然而遥控电风扇必是市场的新宠儿，为电风扇行业增加新的亮点。将微控制器嵌入到工业控制中也将成为不可阻挡的趋势，微控制器强大的控制功能将会使工业产品的功能和性能有很大的提升。也对应了一下几个趋势，自动化、智能化、无线化、低功耗化等趋势。
单片机和一般的数字和模拟芯片相比有着强大的功能，而且编程简单，因此利用单片机来实现对控制电机转速与类型十分理想。
风扇的控制方法有很多种，有简单的利用机械方式进行定时控制，有用模拟和数字电子技术进行转速控制的。随着人们生活水平的提高，人们对风扇的要求也越来越高，单片机已经广泛的运用到各类家用电器中，它不仅大大提高了产品原有的产品性能质量，而且产品成本有所降低，生产更简单化。同时通过单片机可以利用其本身的定与中断功能实现风扇的风种控制，这个系统中有三种风种分别是睡眠风、正常风、阵风。智能开关功能，就是指在电风扇初始化之后，能根据周围环境里有无人来决定打开还是关闭风扇。智能照明功能，就是指电风扇能够根据周围环境的光线明暗来实时的打开或关闭电灯。智能显示功能，就是指液晶显示屏能够自动的更新显示内容。
一、本设计所用芯片的概述
（一）数字传感器的DS18B20的简述
（1）数字式温度传感器DS18B20的介绍
数字式温度传感器DS18B20接线方便，封装成后可应用于多种场合，如管道式，螺纹式，磁铁吸附式，不锈钢封装式，型号多种多样，有LTM8877，LTM8874等等。耐磨耐碰，体积小，使用方便，封装形式多样，适用于各种狭小空间设备数字测温和控制领域。DS18B20数字温度计提供9位（二进制）温度读数，指示器件的温度。信息经过单线接口送入DS18B20或从DS18B20送出，因此从主机CPU到DS18B20仅需要一条线（和地线）。DS18B20的电源可以由数据本身提供而不要外部电源。因为每个DS18B20在出厂时已经给定了唯一的序号，因此任意多个DS18B20可以存放在同一条单片机总线上。这允许在许多不同的地方内把温度变为数字。
每一个DS18B20包括一个唯一的64位长的序号，该序号值存放在DS18B20内部的ROM中。开始8位是产品类型码，接着的48位是每个器件唯一的序号，最后8位是前面56位的CRC码。DS18B20中还有用于贮存测得的温度值的两个8位贮存器RAM，编号为0号和1号。1号存储器存放温度值的符号，如果温度为负，则1号存储器8位全为1，否则全0。0号存储器用于存放温度值的补码，LSB(最低位)的“1”表示0.5℃。
特点：① 独特的单线接口方式，在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 测温范围 －55℃～+125℃，固有测温分辨率0.5℃。
③ 工作电源：3~5V/DC，使用中不需要任何外围元件。
④ 适应与各种介质管道和狭小空间设备测温。
（2）DS18B20引脚介绍
引脚图如图1所示，引脚说明表如表1所示
图1 DS18B20引脚图
表1 DS18B20引脚说明表
VCC 接+5V电源
DQ 输入/ 输出（I/O）
GND 接地
（二）ULN2003A的概述
（1）ULN2003A的介绍
ULN是集成达林顿管IC，内部还集成了一个线圈反动电动势的二极管，可用来驱动继电器。它是双列16脚封装，NPN晶体管矩阵，最大驱动电压50V，电流500mA，输入电压5V，适用于TTL COMS，由达林顿管组成驱动电路。它的输出端允许通过电流为200mA，饱和压降VCE约为1V左右，耐压BVCEO约为36V。采用集电极电路输出，输出电流大，所以可直接驱动继电器或固体继电器，也可以直接驱动低压灯泡。通常单片机驱动ULN2003A时，上拉2K的电阻较为合适，同时COM引脚应该悬空或接电源。ULN2003A是一个非门电路，包含7个NPN单元，每个单元驱动电流最大可达到350mA，经常在显示驱动、继电器驱动、照明灯驱动、电磁阀驱动电路中使用。它能与TTL、COMS电路直接相连，可直接处理原先需要标准逻辑缓冲器来处理的数据。
摘 要
本系统是以AT89C51单片机为核心，目的是研究一款新型模式的电风扇控制方式，在设计中主要由遥控发射模块，风扇接收控制模块组成，这个系统可以通过手动、遥控的方式进行控制。发射模块是以AT89C2051单片机为中心，外加键盘、红外信号整形与发射电路一切组成遥控器。单片机主要完成信号载波的调制和编码，调制信号经整形放大并发射出。接收模块主要以AT89C51为核心，它包含电机驱动模块、红外接收模块、液晶显示模块等。此系统设计的编写代码要求在KEIL环境中并检错、纠错和产生HEX文件，在PROTEUS环境中绘画出仿真的硬件电路图，再将刚才在KEIL中生成的HEX文件烧录到单片机（AT89C51）中进行软件仿真。
*查看完整论文请+Q: 351916072
关键字:】AT89C51单片机；红外发射接收；仿真
引 言 1
一、本设计所用芯片的概述 2
（一）数字传感器的DS18B20的简述 2
（二）ULN2003A的概述 3
（三）液晶显示器LCD1602的概述 3
（四）AT89C51单片机的概述 4
（五）AT89C2051单片机的概述 6
二、系统控制部分硬件电路设计 7
（一）数字式温度传感器采集电路 7
（二）液晶显示屏显示电路 7
（三）直流电动机风扇电路 8
（四）电灯照明电路 8
（五）开关模拟信号采集电路 8
三 、系统遥控部分硬件电路设计 9
（一）键盘设计 9
（二）复位的设计 9
四、系统软件设计流程图 10
（一）总流程图 10
（二）在光照充足的条件下流程图 10
（三）在光照不充足的条件下流程图 11
五、仿真软件简介 11
（一）KEIL简介 11
（二）PROTEUS简介 12
六、各个仿真结果 13
（一）温度采集显示 13
（二）照明仿真 13
（三）智能红外遥控电风扇系统仿真 13
总 结 17
附录1：控制部分系统原理图 18
附录2：控制部分PCB布局图 19
附录3：控制部分PCB顶层布线图 20
附录4：控制部分PCB底层布线图 21
附录5：遥控部分系统原理图 22
附录6：遥控部分PCB布局图 23
附录7：遥控部分PCB顶层布线图 24
附录8：遥控部分PCB底层布线图 25
附录9：源程序 26
参考文献 30
致 谢 31
引 言
在炎热的夏天，人们离不开可以降温的家电，虽然在城市生活中空调已经非常普遍，但是电风扇便宜的价格、小巧的体积、摆放方便等优点仍然占领着中小城市和农村家庭的大部分市场，而且技术也越来越成熟，功能越来越完善。
电风扇是利用电机驱动扇叶旋转以使空气加速流通来实现结束清凉的目的的，它起源于1830年，一名叫詹姆斯?拜伦的人从钟表的结构中受到启发发明了可以固定在天花板上的机械风扇，这种风扇利用发条驱动，但是要得到清凉的风需要爬到天花板高度上发条，使用很麻烦。1872年，法国人约瑟夫研制出靠发条涡轮启动、利用齿轮链条转动的机械风扇。到了1880年，美国人舒乐将扇叶直接装在电动机上，接上电源，利用电能控制风扇，这就是真正意义上的电风扇。1908年，美国的埃克发动机电气公司研制出了齿轮左右摇头的电风扇，防止了电风扇不必要的三百六十度转头送风问题。此后，电风扇的种类开始越来越丰富，台扇、吊扇、地扇、壁扇等，可以根据场合的需求选择种类，而且控制方式也开始改进，从旋钮、按钮的控制方式发展为触摸式、遥控式控制方式，后来又出现了可以定时、自动换挡的智能型风扇。
电风扇是通过通风换气来去热的。通风是电风扇的主要功能，也是消费者看重的原因。电风扇具有价格低、耗电量小的有点，且拥有庞大的目标消费群体。现在市场上的风扇大都是手工操作的，模拟调控为主要调控手段，价格低廉，功能简单，其智能化及自动化程度远远跟不上现代人的生活需要与应用要求；而且在功能方面，一般的电扇的电机调速方式单一，消费者选择的空间不大，而且在效率方面，节能方面表现的让人不是很满意。面对市场压力和消费者需求，放眼市场。各种特设功能的电风扇可谓是五花八门，各式各样的新功能，彰显了个性，同时在无形中提高了电风扇的档次。然而遥控电风扇必是市场的新宠儿，为电风扇行业增加新的亮点。将微控制器嵌入到工业控制中也将成为不可阻挡的趋势，微控制器强大的控制功能将会使工业产品的功能和性能有很大的提升。也对应了一下几个趋势，自动化、智能化、无线化、低功耗化等趋势。
单片机和一般的数字和模拟芯片相比有着强大的功能，而且编程简单，因此利用单片机来实现对控制电机转速与类型十分理想。
风扇的控制方法有很多种，有简单的利用机械方式进行定时控制，有用模拟和数字电子技术进行转速控制的。随着人们生活水平的提高，人们对风扇的要求也越来越高，单片机已经广泛的运用到各类家用电器中，它不仅大大提高了产品原有的产品性能质量，而且产品成本有所降低，生产更简单化。同时通过单片机可以利用其本身的定与中断功能实现风扇的风种控制，这个系统中有三种风种分别是睡眠风、正常风、阵风。智能开关功能，就是指在电风扇初始化之后，能根据周围环境里有无人来决定打开还是关闭风扇。智能照明功能，就是指电风扇能够根据周围环境的光线明暗来实时的打开或关闭电灯。智能显示功能，就是指液晶显示屏能够自动的更新显示内容。
一、本设计所用芯片的概述
（一）数字传感器的DS18B20的简述
（1）数字式温度传感器DS18B20的介绍
数字式温度传感器DS18B20接线方便，封装成后可应用于多种场合，如管道式，螺纹式，磁铁吸附式，不锈钢封装式，型号多种多样，有LTM8877，LTM8874等等。耐磨耐碰，体积小，使用方便，封装形式多样，适用于各种狭小空间设备数字测温和控制领域。DS18B20数字温度计提供9位（二进制）温度读数，指示器件的温度。信息经过单线接口送入DS18B20或从DS18B20送出，因此从主机CPU到DS18B20仅需要一条线（和地线）。DS18B20的电源可以由数据本身提供而不要外部电源。因为每个DS18B20在出厂时已经给定了唯一的序号，因此任意多个DS18B20可以存放在同一条单片机总线上。这允许在许多不同的地方内把温度变为数字。
每一个DS18B20包括一个唯一的64位长的序号，该序号值存放在DS18B20内部的ROM中。开始8位是产品类型码，接着的48位是每个器件唯一的序号，最后8位是前面56位的CRC码。DS18B20中还有用于贮存测得的温度值的两个8位贮存器RAM，编号为0号和1号。1号存储器存放温度值的符号，如果温度为负，则1号存储器8位全为1，否则全0。0号存储器用于存放温度值的补码，LSB(最低位)的“1”表示0.5℃。
特点：① 独特的单线接口方式，在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 测温范围 －55℃～+125℃，固有测温分辨率0.5℃。
③ 工作电源：3~5V/DC，使用中不需要任何外围元件。
④ 适应与各种介质管道和狭小空间设备测温。
（2）DS18B20引脚介绍
引脚图如图1所示，引脚说明表如表1所示
图1 DS18B20引脚图
表1 DS18B20引脚说明表
VCC 接+5V电源
DQ 输入/ 输出（I/O）
GND 接地
（二）ULN2003A的概述
（1）ULN2003A的介绍
ULN是集成达林顿管IC，内部还集成了一个线圈反动电动势的二极管，可用来驱动继电器。它是双列16脚封装，NPN晶体管矩阵，最大驱动电压50V，电流500mA，输入电压5V，适用于TTL COMS，由达林顿管组成驱动电路。它的输出端允许通过电流为200mA，饱和压降VCE约为1V左右，耐压BVCEO约为36V。采用集电极电路输出，输出电流大，所以可直接驱动继电器或固体继电器，也可以直接驱动低压灯泡。通常单片机驱动ULN2003A时，上拉2K的电阻较为合适，同时COM引脚应该悬空或接电源。ULN2003A是一个非门电路，包含7个NPN单元，每个单元驱动电流最大可达到350mA，经常在显示驱动、继电器驱动、照明灯驱动、电磁阀驱动电路中使用。它能与TTL、COMS电路直接相连，可直接处理原先需要标准逻辑缓冲器来处理的数据。
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