基于AT89S52单片机智能遥控电扇的设计与制作
基于AT89S52单片机智能遥控电扇的设计与制作[20200128191323]
摘要：
本课题是基于AT89S52单片机的遥控电扇系统。遥控电扇系统主要包括普通红外遥控发射器、红外接收电路、数码显示模块电路、DS18B20温度读取模块。本系统具有远距离遥控开关、 定时、实时温度数码显示、智能调速等功能。本系统采用单片机产生的PWM控制电风扇的转速，具有无污染、节能、高效的特色，并且使用方便，功能丰富，具有一定的市场前景。
*查看完整论文请+Q: 351916072
关键字:AT89S52、红外遥控、PWM、DS18B20、电扇
一、引言 2
二、方案论证 2
（一） 遥控方式选择 2
（二）控制系统的选择 4
三、智能遥控电扇硬件设计 9
（一）控制原理 9
（二）各功能模块设计 10
1.风扇驱动模块 10
2.主板控制模块 11
3.温度检测模块 11
4.红外接收模块 12
5.计时与温度显示模块 12
四、智能遥控电扇软件设计 13
（一）主控制流程 13
（二）遥控发射流程 14
五、调试 15
（一）硬件调试 15
（二）软件调试 15
六、总结 17
致 谢 18
参考文献 19
附 录 20
（一）源程序代码 20
（二）原理图 33
（三）元器件清单 34
（四）PCB图 34
（五）实物图 35
一、引言
红外通信由来已久，但90年代以来，随着科学技术的进步和地球空间技术的发展，人们对红外线技术的研究越来越深入，应用更加广泛，尤其是在红外遥感成像技术和无线通信技术领域，数字锁相技术和传感技术的迅速进步与发展，大大加速了其发展的进程，目前无线产品在商业销售中的使用已相当普遍，但大多数存在着很大的局限性，比如说：电路设计繁杂，计算难度大且多为模拟电路，抗干扰能力弱，准确度低，电路的维护调试非常不灵活方便。越来越多的远距离控制和数据通信系统引入了不可见的红外线作为传输媒介进行传输通信，组成了无线红外遥控通信系统。此方法以其成本低、精度高、保密性强、技术性能稳定的特点而受到广大用户和专业人士的欢迎。
目前市场上流行的各类红外线通信系统都是以调制解调方式，在数字锁相环技术的基础上加以应用，这种方法对发送信号进行编码、调制，其可靠性强、误差小、成本低、传输距离远、功耗低。红外遥控的家电给我们的生活带来极大的方便，红外遥控是目前应用最广泛的一种通信和遥控手段，因而有广泛的实用价值，值得借鉴和推广。
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。
二、方案论证
本课题为红外遥控电风扇，要求可自由选无线遥控和手动两种方式来实现电风扇的各种功能。
（一）遥控方式选择
目前应用比较广泛的遥控方式有：超声波遥控、无线电遥控、红外遥控。超声波遥控方式中的超声传感器频带窄，所能携带的信息量少，易受干扰而引起误动作，同时，该种方式作用距离短，通用性强，可互换。无线电具有绕射和穿透性，不受角度、方向和障碍物的限制。但是由于我们生活的周围充满了电磁波和无线电波，所以无线电遥控很容易受到干扰，稳定性不够高。红外线技术出现较早，成本低，控制内容多，抗干扰能力强，不会发生任何误动作，响应速度快，不会对其它电器产生干扰，体积小，成本低，功耗小，与其它方式比，可降低消耗功率90%，而且在日常家庭生活中，红外遥控器随处可见，只需要利用普通遥控器，再用单片机加一个红外接收头就可以读取遥控器的键值，进而根据键值执行相应的操作。
所以综上所述，从家具布局和实用性方面考虑，本课题选用红外无线遥控方案。
红外线是介于可见光与微波之间的一种电磁波，其中红光的波长范围为0.62～0.76μm，波谱范围很宽。红外线分为近红外、中红外和远红外三个区，兼具可 见光和微波的某些特性：在与可见光相邻的在近红外区，具有可见光的直线传播、反射、折射、散射、衍射、可以被某些物体吸收，以及可以被透镜聚焦等 特性；在与微波相邻的远红外区，则具有较强的穿透能力和能够贯穿某些不透明物体的能力等。
红外遥控系统主要由红外遥控发射装置、红外接收设备、遥控微处理机等组成。因此，遥控系统是一涉及单片机的数字系统。红外遥控发射装置，也就是通常我们说的红外遥控器是由键盘电路、红外编码电路、电源电路和红外发射电路组成。红外发射电路的主要元器件为发光红外二极管。它是一只特殊的发光二极管；因为其内部材料区别于普通发光二极管，所以在其两端施加一定电压时，它发出的是一种不可见光即红外线。目前一般的使用的发光红外二极管发出的红外线波长大概为940mm，其外形与普通φ5发光二极管相同。通常红外遥控为了提高其抗干扰能力和降低电源的消耗，红外遥控器一般使用载波的方式来传送二进制编码，常用的载波频率是38khz，这是由发射端使用的455khz晶振来决定的。红外线接收设备是由红外接收电路、红外解码、电源和应用电路组成。红外遥控接收器的主要功能是将遥控发射器发出的红外光信好转换成电信号，再进行放大、限幅、检波、整形，形成遥控指令脉冲，输出至遥控微处理器。其中红外接收电路主要是接收部分的红外接收管，它是一种光敏二极管（现在常用一体化红外接收头）。在实际应用中时，要给红外接收二极管加上反向偏压，才能正常工作，即红外接收二极管在电路中应用时是反向运用，这样才能得到比较高的灵敏度。
遥控发射器专用芯片很多，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（一般家庭用的DVD、VCD、音响都使用这种编码方式）。当发射器按键被按下后，即有遥控码指令发出，所按的键不同遥控编码也不同。这种遥控码具有以下特征：采用脉宽方式调制的串行码，以0.565ms的脉宽、0.56ms的间隔、1.125ms的周期为的组合表示二进制的“0”；以0.565ms的脉宽、1.685ms的间隔、2.25ms的周期为组合表示二进制的“1”，波形如图1所示。
图1 遥控码的“0”和“1” （注：所有波形为接收端的与发射相反）
上述的“0”和“1”所组成的32位二进制码经由38kHz的载频信号进行二次调制以达到提高发射效率、降低电源能耗的目的。然后再通过红外发光二极管产生红外线向周围空间发射，如图2所示。
图2 遥控信号编码波形图
UPD6121G产生的遥控码是连续的32位二进制编码组，其中前面的16位是用户识别码，能分别不同的电器设备，防止不同机器的遥控码互相干扰。该芯片的用户识别码为固定的十六进制01H；后面的16位是8位的操作码（功能码）与其反码。UPD6121G最多有128种不同的编码组合。
遥控器的按键被按下后，周期性地发出同一种32位的二进制码，周期大概是108ms。一组码本身的时间持续随它包含的二进制“0”和“1”的个数不同来决定，大概在45～63ms之间，图3为发射波形图。
摘要：
本课题是基于AT89S52单片机的遥控电扇系统。遥控电扇系统主要包括普通红外遥控发射器、红外接收电路、数码显示模块电路、DS18B20温度读取模块。本系统具有远距离遥控开关、 定时、实时温度数码显示、智能调速等功能。本系统采用单片机产生的PWM控制电风扇的转速，具有无污染、节能、高效的特色，并且使用方便，功能丰富，具有一定的市场前景。
*查看完整论文请+Q: 351916072
关键字:AT89S52、红外遥控、PWM、DS18B20、电扇
一、引言 2
二、方案论证 2
（一） 遥控方式选择 2
（二）控制系统的选择 4
三、智能遥控电扇硬件设计 9
（一）控制原理 9
（二）各功能模块设计 10
1.风扇驱动模块 10
2.主板控制模块 11
3.温度检测模块 11
4.红外接收模块 12
5.计时与温度显示模块 12
四、智能遥控电扇软件设计 13
（一）主控制流程 13
（二）遥控发射流程 14
五、调试 15
（一）硬件调试 15
（二）软件调试 15
六、总结 17
致 谢 18
参考文献 19
附 录 20
（一）源程序代码 20
（二）原理图 33
（三）元器件清单 34
（四）PCB图 34
（五）实物图 35
一、引言
红外通信由来已久，但90年代以来，随着科学技术的进步和地球空间技术的发展，人们对红外线技术的研究越来越深入，应用更加广泛，尤其是在红外遥感成像技术和无线通信技术领域，数字锁相技术和传感技术的迅速进步与发展，大大加速了其发展的进程，目前无线产品在商业销售中的使用已相当普遍，但大多数存在着很大的局限性，比如说：电路设计繁杂，计算难度大且多为模拟电路，抗干扰能力弱，准确度低，电路的维护调试非常不灵活方便。越来越多的远距离控制和数据通信系统引入了不可见的红外线作为传输媒介进行传输通信，组成了无线红外遥控通信系统。此方法以其成本低、精度高、保密性强、技术性能稳定的特点而受到广大用户和专业人士的欢迎。
目前市场上流行的各类红外线通信系统都是以调制解调方式，在数字锁相环技术的基础上加以应用，这种方法对发送信号进行编码、调制，其可靠性强、误差小、成本低、传输距离远、功耗低。红外遥控的家电给我们的生活带来极大的方便，红外遥控是目前应用最广泛的一种通信和遥控手段，因而有广泛的实用价值，值得借鉴和推广。
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。
二、方案论证
本课题为红外遥控电风扇，要求可自由选无线遥控和手动两种方式来实现电风扇的各种功能。
（一）遥控方式选择
目前应用比较广泛的遥控方式有：超声波遥控、无线电遥控、红外遥控。超声波遥控方式中的超声传感器频带窄，所能携带的信息量少，易受干扰而引起误动作，同时，该种方式作用距离短，通用性强，可互换。无线电具有绕射和穿透性，不受角度、方向和障碍物的限制。但是由于我们生活的周围充满了电磁波和无线电波，所以无线电遥控很容易受到干扰，稳定性不够高。红外线技术出现较早，成本低，控制内容多，抗干扰能力强，不会发生任何误动作，响应速度快，不会对其它电器产生干扰，体积小，成本低，功耗小，与其它方式比，可降低消耗功率90%，而且在日常家庭生活中，红外遥控器随处可见，只需要利用普通遥控器，再用单片机加一个红外接收头就可以读取遥控器的键值，进而根据键值执行相应的操作。
所以综上所述，从家具布局和实用性方面考虑，本课题选用红外无线遥控方案。
红外线是介于可见光与微波之间的一种电磁波，其中红光的波长范围为0.62～0.76μm，波谱范围很宽。红外线分为近红外、中红外和远红外三个区，兼具可 见光和微波的某些特性：在与可见光相邻的在近红外区，具有可见光的直线传播、反射、折射、散射、衍射、可以被某些物体吸收，以及可以被透镜聚焦等 特性；在与微波相邻的远红外区，则具有较强的穿透能力和能够贯穿某些不透明物体的能力等。
红外遥控系统主要由红外遥控发射装置、红外接收设备、遥控微处理机等组成。因此，遥控系统是一涉及单片机的数字系统。红外遥控发射装置，也就是通常我们说的红外遥控器是由键盘电路、红外编码电路、电源电路和红外发射电路组成。红外发射电路的主要元器件为发光红外二极管。它是一只特殊的发光二极管；因为其内部材料区别于普通发光二极管，所以在其两端施加一定电压时，它发出的是一种不可见光即红外线。目前一般的使用的发光红外二极管发出的红外线波长大概为940mm，其外形与普通φ5发光二极管相同。通常红外遥控为了提高其抗干扰能力和降低电源的消耗，红外遥控器一般使用载波的方式来传送二进制编码，常用的载波频率是38khz，这是由发射端使用的455khz晶振来决定的。红外线接收设备是由红外接收电路、红外解码、电源和应用电路组成。红外遥控接收器的主要功能是将遥控发射器发出的红外光信好转换成电信号，再进行放大、限幅、检波、整形，形成遥控指令脉冲，输出至遥控微处理器。其中红外接收电路主要是接收部分的红外接收管，它是一种光敏二极管（现在常用一体化红外接收头）。在实际应用中时，要给红外接收二极管加上反向偏压，才能正常工作，即红外接收二极管在电路中应用时是反向运用，这样才能得到比较高的灵敏度。
遥控发射器专用芯片很多，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（一般家庭用的DVD、VCD、音响都使用这种编码方式）。当发射器按键被按下后，即有遥控码指令发出，所按的键不同遥控编码也不同。这种遥控码具有以下特征：采用脉宽方式调制的串行码，以0.565ms的脉宽、0.56ms的间隔、1.125ms的周期为的组合表示二进制的“0”；以0.565ms的脉宽、1.685ms的间隔、2.25ms的周期为组合表示二进制的“1”，波形如图1所示。
图1 遥控码的“0”和“1” （注：所有波形为接收端的与发射相反）
上述的“0”和“1”所组成的32位二进制码经由38kHz的载频信号进行二次调制以达到提高发射效率、降低电源能耗的目的。然后再通过红外发光二极管产生红外线向周围空间发射，如图2所示。
图2 遥控信号编码波形图
UPD6121G产生的遥控码是连续的32位二进制编码组，其中前面的16位是用户识别码，能分别不同的电器设备，防止不同机器的遥控码互相干扰。该芯片的用户识别码为固定的十六进制01H；后面的16位是8位的操作码（功能码）与其反码。UPD6121G最多有128种不同的编码组合。
遥控器的按键被按下后，周期性地发出同一种32位的二进制码，周期大概是108ms。一组码本身的时间持续随它包含的二进制“0”和“1”的个数不同来决定，大概在45～63ms之间，图3为发射波形图。
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