智能紅外遙控電風(fēng)扇系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

尹承樂

【摘 要】電風(fēng)扇是一種傳統(tǒng)的家用電器，但隨著空調(diào)的普及，電風(fēng)扇的市場地位受到了巨大的沖擊。傳統(tǒng)的開/關(guān)、調(diào)速功能現(xiàn)已不能滿足市場的需求，人們希望電風(fēng)扇能在體積小、操作方便等的基礎(chǔ)上擁有更多的功能，而紅外遙控的普遍應(yīng)用及單片機(jī)的成熟，使得電風(fēng)扇的發(fā)展趨向于智能紅外遙控系統(tǒng)。本設(shè)計(jì)方案為滿足市場的需求，結(jié)合紅外遙控系統(tǒng)設(shè)計(jì)簡單、操作方便、成本低廉等特點(diǎn)，運(yùn)用了51單片機(jī)作為遙控發(fā)射接收芯片，HS0038為紅外一體化接收發(fā)射管，設(shè)計(jì)了一個(gè)簡易的單片機(jī)紅外遙控電風(fēng)扇系統(tǒng)，系統(tǒng)包括接收和發(fā)射兩大部分。該系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了幾項(xiàng)電風(fēng)扇的基本功能：開/關(guān)功能、多級調(diào)速功能、定時(shí)功能、自然、正常兩種風(fēng)類的選擇功能，此外本系統(tǒng)有16個(gè)按鍵，可用于擴(kuò)展控制其他電器。

【關(guān)鍵詞】紅外遙控；信號調(diào)制；編碼；解碼

一、課題來源

紅外線又被稱為紅外光波。根據(jù)其波長的不同，可以將其分為兩種：可見光和不可見光。紅外光線根據(jù)波長范圍的不同可分為四類：近紅外、中紅外、遠(yuǎn)紅外、極紅外。選用近紅外光線作為紅外遙控的遙控指令，是因?yàn)榧t外發(fā)射器件與紅外接收器件光譜正好重合，能夠進(jìn)行來良好地匹配，發(fā)光與受光峰值波長為0.8um-0.94um，這樣就可以獲得較高的可靠性和較高的傳輸效率。目前來講，紅外線的傳輸技術(shù)在家電遙控器中廣泛應(yīng)用。

科技的發(fā)展，使得人們生活的節(jié)奏也越來越快，隨之人們對方便，快捷的要求也不斷增高。遙控器的出現(xiàn)，在一定程度上滿足了人們的要求。紅外遙控實(shí)現(xiàn)了對控制對象的遠(yuǎn)距離控制，原理是利用紅外線來傳遞控制信號。

紅外遙控具有隱蔽性、獨(dú)立性、無穿透障礙物的能力、物理特性與可見光相似性等特點(diǎn)。隨著紅外遙控技術(shù)的開發(fā)和迅速發(fā)展，大部分電器應(yīng)用了紅外遙控，電風(fēng)扇也不例外。從由通過按鈕控制電風(fēng)扇面板，到短距離（10M以內(nèi)）的遙控，雖然改變不大，但是帶來的便利無疑是巨大的。紅外遙控技術(shù)的成熟，也使得遙控電風(fēng)扇的設(shè)計(jì)變得簡單，價(jià)格低廉。

市場的需求促使了電風(fēng)扇的發(fā)展?！爸悄芑钡呐d起，使得電風(fēng)扇的功能也越來越多，越來越貼進(jìn)人們生活。在現(xiàn)有市場多功能紅外遙控電風(fēng)扇的基礎(chǔ)上，提出了一種新型的智能電風(fēng)扇，相對于舊式電風(fēng)扇，智能電風(fēng)扇設(shè)置了很多人性化的設(shè)計(jì)，如智能照明，安全保護(hù)，傾倒保護(hù)，智能照明等功能，使得電風(fēng)扇更加人性化，相信其豐富的功能、人性化的設(shè)計(jì)將會大大提高電風(fēng)扇的市場競爭力。

二、總體方案的設(shè)計(jì)和工作原理

本設(shè)計(jì)方案就是以電風(fēng)扇為對象，通過紅外遙控系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)電風(fēng)扇的幾種常用功能，如：開關(guān)功能、調(diào)速功能、定時(shí)功能等的控制，相對于傳統(tǒng)的機(jī)械控制，體現(xiàn)出了更加方便、更加快捷的優(yōu)點(diǎn)。

紅外編碼有很多種方式，下面列舉兩種種實(shí)現(xiàn)方案：

碼分制。采用脈沖個(gè)數(shù)編碼，不同的脈沖個(gè)數(shù)代表不同的被控對象，最小為2個(gè)脈沖。為了使接收可靠，第一位碼寬為3ms，其余為1ms，遙控碼數(shù)據(jù)幀間隔大于10ms。

脈寬調(diào)制的串行碼。這種遙控碼具有以下特征： 以脈寬為0.565ms、間隔0.56ms、周期為1.125ms的組合表示二進(jìn)制的“0”；以脈寬為0.565ms、間隔1.685ms、周期為2.25ms的組合表示二進(jìn)制的“1”。

本設(shè)計(jì)采用這種方案，碼分制編碼編程簡單，在按鍵較少的情況下優(yōu)勢明顯。紅外遙控是單項(xiàng)的紅外通信方式，整個(gè)信號傳輸中，需要一個(gè)發(fā)射端和一個(gè)接收端。發(fā)送端采用單片機(jī)將待發(fā)送的二進(jìn)制信號編碼調(diào)制為一系列的脈沖串信號，通過紅外發(fā)射管發(fā)射紅外信號。紅外接收端普遍采用價(jià)格便宜，性能可靠的一體化紅外接收頭接收紅外信號，它對信號進(jìn)行放大后送解調(diào)電路將以調(diào)制的指令編碼信號解調(diào)出來，即還原為編碼信號，再送給單片機(jī)，經(jīng)單片機(jī)解碼并控制相關(guān)對象。

三、整個(gè)紅外遙控系統(tǒng)的介紹

硬件模塊：發(fā)射端電路，鍵盤電路，顯示電路，電源電路，接收端電路，紅外接收電路，鍵盤電路，顯示電路，電源電路，控制電路。

軟件模塊：發(fā)射端程序，遙控碼的發(fā)射，接收端程序，調(diào)速原理，按鍵抖動(dòng)問題

系統(tǒng)的調(diào)試：控制電路板的安裝與調(diào)試在整個(gè)電路的設(shè)計(jì)中占有重要位置。對試驗(yàn)階段的電路板的安裝一般有兩種方式即焊接方式和面包板插接方式。本設(shè)計(jì)常用的調(diào)試儀器有：示波器、萬用表、信號發(fā)生器、穩(wěn)壓電源等.分為兩個(gè)步驟：

系統(tǒng)的硬件調(diào)試，系統(tǒng)的軟件調(diào)試。

四、總結(jié)與展望

通過本次設(shè)計(jì)，即是對學(xué)校所學(xué)知識的全面總結(jié)和綜合應(yīng)用，又為今后走向社會的實(shí)際操作應(yīng)用鑄就了一個(gè)良好開端。本次設(shè)計(jì)是我對所學(xué)知識理論的檢驗(yàn)與總結(jié)，能夠培養(yǎng)和提高設(shè)計(jì)者獨(dú)立分析和解決問題的能力；是我在校期間向?qū)W校所交的一次綜和性作業(yè)。我選的題目是智能紅外遙控電風(fēng)扇系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，這個(gè)題目對于我而言是一個(gè)全新的挑戰(zhàn)。

通過大量的查閱資料，對軟件的學(xué)習(xí)，電器元件的了解以及電路設(shè)計(jì)。在不斷的努力下我的課程設(shè)計(jì)終于完成了。在沒有做本次設(shè)計(jì)以前覺得此設(shè)計(jì)只是對這幾年來所學(xué)知識的大概總結(jié)，但是真的面對課程設(shè)計(jì)時(shí)發(fā)現(xiàn)自己的想法基本是錯(cuò)誤的。課程設(shè)計(jì)不僅是對所學(xué)知識的總結(jié)和應(yīng)用，更是在實(shí)際應(yīng)用中培養(yǎng)自身如何做一項(xiàng)完整事情的培訓(xùn)，可以說是學(xué)校在對學(xué)生踏入社會的一次做事能力的培訓(xùn)。通過這次課程設(shè)計(jì)使我明白了自己原來知識太理論化了，面對單獨(dú)的課題時(shí)感覺很茫然。不知道從哪里入手，不知道自己為實(shí)現(xiàn)什么樣的目的要怎么規(guī)劃達(dá)到目的的過程。自己要學(xué)習(xí)的東西還太多，以前老是覺得自己什么東西都會，什么東西都懂，有點(diǎn)眼高手低。我才明白學(xué)習(xí)是一個(gè)長期積累的過程，在以后的工作、活中都應(yīng)該不斷的學(xué)習(xí)，努力提高自己知識和綜合素質(zhì)。