泰山学院本科毕业设计智能红外遥控电风扇系统的设计所在学院机械与工程学院专业名称机械设计制造及其自动化申请学士学位所属学科工学年级二〇一〇级 (3+2) 学生姓名、学号王晓彬 2010170018 指导教师姓名、职称张秀红讲师完成日期二〇一二年五月摘要电风扇是一种传统的家用电器，但随着空调的普及，电风扇的市场地位受到了巨大的冲击。
传统的开/关、调速功能现已不能满足市场的需求，人们希望电风扇能在体积小、操作方便等的基础上拥有更多的功能，而红外遥控的普遍应用及单片机的成熟，使得电风扇的发展趋向于智能红外遥控系统。
本设计方案为满足市场的需求，结合红外遥控系统设计简单、操作方便、成本低廉等特点，运用了51单片机作为遥控发射接收芯片，HS0038为红外一体化接收发射管，设计了一个简易的单片机红外遥控电风扇系统，系统包括接收和发射两大部分。
该系统设计实现了几项电风扇的基本功能：开/关功能、多级调速功能、定时功能、自然、正常两种风类的选择功能，此外本系统有16个按键，可用于扩展控制其他电器。
关键字：红外遥控，信号调制，编码，解码ABSTRACTWith the popularity of air conditioners, the market position of the electric fans which are the traditional household appliances will receive a huge impact, the traditional on / off and speed control function have been unfit for the needs of the market. It is hoped that the fans in small, easy to operate, and so on the basis can have more features. When the application of infrared remote control becomes wilder and technologies of SCM become mature, the remote control system is the trend.The design was based on the needs of the market. Considering that infrared remote control is simple, easy to operate, low-cost, I use a special launching and receiving chip which depends on remote control. On the basis of this chip a system of intelligent infrared remote-control was designed for the fan. The system consists of the launching part and the receiving part. This system is designed to achieve some basic functions of fans: on / off function, three kinds of speed, the timing function which can be chosen at different times of 0.5-7.5 hours, and the function of two kinds of wind which are the natural wind and the normal wind.Key words: Infrared Remote Control, Signal Modulation, Encoding, Decoding目录1 引言 (1)1.1课题设计目的及意义 (1)1.2课题研究内容和预期目的 (2)2 总体方案的设计和工作原理 (2)2.1设计方案的选择 (2)2.2总体硬件设计 (3)2.3工作原理 (3)3 硬件设计 (4)3.1发射端电路设计 (4)3.1.1红外发射电路设计 (7)3.1.2键盘电路设计 (8)3.1.3显示电路设计 (9)3.1.4电源电路设计 (10)3.2接收端电路设计 (12)3.2.1红外接收电路设计 (13)3.2.2键盘电路设计 (14)3.2.3显示电路设计 (14)3.2.4电源电路设计 (14)3.2.5控制电路设计 (15)4 软件设计 (16)4.1红外发射 (17)4.1.1发射端程序设计 (17)4.1.2遥控码的发射 (18)4.2红外接收 (19)4.2.1接收端程序设计 (19)4.2.2数码帧的接收处理 (19)4.3 调速单元 (20)4.3.1 调速原理 (20)4.3.2 调速方法 (20)4.4按键抖动问题 (21)5 系统的调试 (23)5.1系统的硬件调试 (23)5.2系统的软件调试 (24)附录 (25)1.红外发射电路 (25)2.红外接收电路 (25)3.红外发射程序 (27)4.红外接收程序 (31)参考文献 (37)致谢 (38)1 引言红外线又被称为红外光波，它的波长范围为0.01um-1000um。
根据其波长的不同，可以将其分为两种：可见光和不可见光。
可见光的波长为0.38um-0.76um，有七种颜色，为红、橙、黄、绿、青、蓝、紫。
紫外线光波的波长为0.01um-0.38um，红外线的波长为0.76um-1000um。
红外光线根据波长范围的不同可分为四类：近红外、中红外、远红外、极红外。
选用近红外光线作为红外遥控的遥控指令，是因为红外发射器件与红外接收器件光谱正好重合，能够进行来良好地匹配，发光与受光峰值波长为0.8um-0.94um,这样就可以获得较高的可靠性和较高的传输效率。
目前来讲，红外线的传输技术在家电遥控器中广泛应用。
红外线是无线局域网的传输方式之一，优点是不受无线电干扰和国家无线管理委员会所限。
红外数据协会（IRDA）成立后，为了保证不同厂商的红外产品能够获得最佳的通信效果，红外通信协议将红外数据通信所采用的光波波长的范围限定在850至900nm之内。
1.1课题设计目的及意义科技的发展，使得人们生活的节奏也越来越快，随之人们对方便，快捷的要求也不断增高。
遥控器的出现，在一定程度上满足了人们的要求。
红外遥控实现了对控制对象的远距离控制，原理是利用红外线来传递控制信号，具体来说，就是由发射器发出红外线指令信号，接收器接收下来并对信号进行处理，最终实现对控制对象的远程控制功能。
红外遥控具有隐蔽性、独立性、无穿透障碍物的能力、物理特性与可见光相似性等特点。
随着红外遥控技术的开发和迅速发展，大部分电器应用了红外遥控，电风扇也不例外。
从由通过按钮控制电风扇面板，到短距离(10M以内)的遥控，虽然改变不大，但是带来的便利无疑是巨大的。
红外遥控技术的成熟，也使得遥控电风扇的设计变得简单，价格低廉。
作为一种常用的电器，电风扇具有体积轻巧、价格便宜、摆放方便等特点。
空调虽然现在在城市中已经相当普遍，而且有替代电风扇的趋势，但是由于家庭消费水平所限，在将来的一段时间里，电风扇在中小城市和农村仍有较大的市场份额。
市场的需求促使了电风扇的发展。
“智能化”的兴起，使得电风扇的功能也越来越多，越来越贴进人们生活。
在现有市场多功能红外遥控电风扇的基础上，提出了一种新型的智能电风扇，相对于旧式电风扇，智能电风扇设置了很多人性化的设计，如智能照明，安全保护，倾倒保护，智能照明等功能，使得电风扇更加人性化，相信其丰富的功能、人性化的设计将会大大提高电风扇的市场竞争力。
1.2课题研究内容和预期目的本设计方案就是以电风扇为对象，通过红外遥控系统来实现电风扇的几种常用功能，如：开关功能、调速功能、定时功能等的控制，相对于传统的机械控制，体现出了更加方便、更加快捷的优点。
2 总体方案的设计和工作原理2.1设计方案的选择红外编码有很多种方式，下面列举两种实现方案：第一方案：脉宽调制的串行码。
这种遥控码具有以下特征：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”。
其相关的波形图如下:图1 串行码编码第二方案：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2所示。
图2 码分制编码波形图本设计采用第二方案，码分制编码编程简单，在按键较少的情况下优势明显。
2.2总体硬件设计 AT89C51电机调速控制输出键盘功能输入遥控功能输入图3 硬件总体结构框图 2.3工作原理红外遥控是单项的红外通信方式，整个信号传输中，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，它对信号进行放大后送解调电路将以调制的指令编码信号解调出来，即还原为编码信号，再送给单片机，经单片机解码并控制相关对象。
图4 遥控器原理图3 硬件设计3.1发射端电路设计发射端电路：单片机系统及显示电路、红外发射电路、按键电路和稳压电路等组成。
其设计原理图如图5所示：图5 手持式遥控器方框图CPU采用AT89C51单片机。
1.AT89C51的功能：（1）和 MCS-8051产品兼容（2）2KB可重编程闪速存储器（3）耐久性:1000写/擦除周期（4）2.7V-6V的操作范围（5）全静态操作：0Hz-24MHz（6）两级加密程序存储器（7）128×8位内部RAM（8）15根可编程I/O引线、6个中断源（9）可编程串行UART通道（10）直接LED驱动输出（11）片内模拟比较器（12）低耗空载和掉电方式。
2.AT89C51的引脚及功能图6 A T89C51引脚(1) 主要电源引脚① VSS 电源端② GND 接地端(2) 外接晶体引脚XTAL1和XTAL2① XTAL1 接外部晶体的一个引脚。
在单片机内部，它是构成片内振荡器的反相放大器的输入端。
当采用外部振荡器时，该引脚接收振荡器的信号，既把此信号直接接到内部时钟发生器的输入端。
② XTAL2 接外部晶体的另一个引脚。
在单片机内部，它是上述振荡器的反相放大器的输出端。