基于單片機的紅外遙控風扇的設計與制作

周逍遙ZHOU Xiao-yao；方堃FANG Kun；范建炳FAN Jian-bing；張建新ZHANG Jian-xin

（嘉興學院機電工程學院，嘉興 314001）

（College of Mechanical and Electrical Engineering，Jiaxing University，Jiaxing 314001，China）

0 引言

現階段，各個領域都普遍應用到了單片機，越來越多的紅外控制系統開始采用單片機作為控制核心。例如，基于單片機的電視機紅外遙控裝置、基于單片機的空調紅外遙控裝置等[3-6]。本文對現有的旋鈕式三風檔電風扇進行改造，增添了紅外遙控模塊。能夠實現對風扇的遠距離操作，包括：啟動、調速、液晶顯示。該電路具有以下幾個特點：①基于單片機的紅外線發射器；②一體化紅外接收頭接收紅外編碼；③以繼電器為控制開關實現風扇的各項功能；④具有按鍵和液晶顯示。

1 整體方案設計

本設計的整體思路是：利用51 單片機編碼驅動紅外線發射管發射紅外數據，由一體化紅外接收頭接收紅外數據，經單片機解碼處理后，控制繼電器動作使風扇工作，并在液晶顯示器顯示當前風速檔位。系統包括發送模塊和接收模塊。總體結構框如圖1 所示。

圖1 系統構成框圖

2 發送模塊設計

發送模塊包括：控制單元、顯示單元、輸入按鍵單元、發送單元。

2.1 控制單元 軟件設計主要分為四個部分，分別是主程序、紅外發送子程序、液晶顯示子程序、輸出控制子程序。紅外發送子程序發送編碼數據，液晶顯示子程序主要是顯示當前的檔位，輸出控制子程序則控制輸出口。程序流程圖如圖2 所示。

2.2 液晶顯示單元 液晶顯示器采用1602 字符型液晶，能夠同時顯示16×2 即32 個字符，它是一種點陣型液晶模塊，能夠顯示示字母、數字、符號等。單片機通過P0 口作為數據口，P2.5-P2.7 作為控制引腳，進行數據傳送。發射電路如圖3 所示。實物圖如圖4 所示。

2.3 輸入按鍵單元 采用四個獨立按鍵，接入單片機，通過掃描法識別按鍵。P2.0 到P2.3 分別控制風扇速度擋。

圖2 發送流程圖

圖3 發射電路圖

圖4 實物圖

2.4 發送單元 本設計采用紅外線發射管HIR5393C，發射功率約為100mW，峰值波長940mm，視角在20-50 度之間，紅外線波長為850nm，外形與普通的發光二極管相同。工作時加5V 電壓。

3 接收模塊

接收模塊包括：控制單元、接收單元、時鐘單元、顯示單元、輸出單元；①程序單元。軟件設計主要分為主程序、紅外接收子程序、液晶顯示子程序、輸出控制子程序。紅外接收子程序接收編碼數據，液晶顯示子程序主要是顯示當前的檔位，輸出控制子程序則控制輸出口。②接收單元。采用HX1838/PC638 接收管，進行信號接收，該接收管有內置專用IC，寬角度及長距離接收，抗干撓能力強，能抵擋環境干撓光線，低電壓工作。③輸出單元。使用繼電器作為動作開關。由單片機P1.0 到P1.2 通過高電平驅動晶體管導通，繼電器動作，實現電風扇一、二、三擋的通斷，控制電風扇工作。

4 軟件設計

單片機接收電路設計：一旦按下遙控器按鍵，遙控器就會發出一串二進制代碼，也叫做一幀數據。按照各部分不同的功能，分別為引導碼（2 位“1”），控制碼（1 位x），用戶碼（5 位“0”），指令碼（6 位）。解碼算法如下：①設外部中斷1（接SH506 數據輸出端）為低電平觸發，允許中斷。定時器T0 工作于定時方式2（自動重裝在時間常數），定時時間常數為20us，高優先級中斷。②定時器T0 的中斷服務函數為每20us（1/4 位時間）到，T20_c 計數器加1。③外部中斷1 的中斷服務函數的算法：1）關閉外部中斷，啟動T0 定時器，清計數器T20_c。2）判斷第一位起始位是否為1，并丟掉該位，清計數器T20_c，清接收數據位計數器。3）接收后面的13 位數據的每一位，每一位的時間1.668ms。4）停止定時器，接收的13 位數據取反送IRDA_dat，從IRDA_dat 中提取5 位用戶碼。5）當第二個起始位為1 且用戶碼為00000，表明本幀數據有效，提取6 位指令碼，否則行糾錯處理。6）等待外部中斷1（IRDA）變高，打開外部中斷1。

5 結論

該系統以單片機為控制核心，實現了紅外控制電風扇，在一定范圍能實現轉速的變速調節，并通過液晶技術顯示轉速檔位。該設計體積小，造價低廉，并且在滿足人們的需求的同時，還具備穩定性高、性能優越、節約電能等特點。此外，由于是通過遙控器操作，可以實現人與設備分離，給人們帶來更多的方便。

[1]劉國榮.單片微型計算機技術[M].北京:機械工業出版社,1996.

[2]蘇凱,劉慶國,陳國平.MCS-51 系列單片機系統原理與設計[M].北京:冶金工業出版社,2003.

[3]謝宜仁.單片機應用技術問答[M].北京:人民郵電出版社,2002.

[4]黃繼昌.常用實用電子元器件手冊[M].北京:人民郵電出版社，2008.

[5]張毅剛,彭喜元,董繼成單片機原理及其應用[M].北京:高等教育出版社，2003.

[6]狄衛國,路國慶,楊明.基于單片機的紅外遙控步進電機的設計[J].中國科技信息,2009(5):149-150.