智能紅外遙控電風扇系統的設計

尹承樂

【摘 要】電風扇是一種傳統的家用電器，但隨著空調的普及，電風扇的市場地位受到了巨大的沖擊。傳統的開/關、調速功能現已不能滿足市場的需求，人們希望電風扇能在體積小、操作方便等的基礎上擁有更多的功能，而紅外遙控的普遍應用及單片機的成熟，使得電風扇的發展趨向于智能紅外遙控系統。本設計方案為滿足市場的需求，結合紅外遙控系統設計簡單、操作方便、成本低廉等特點，運用了51單片機作為遙控發射接收芯片，HS0038為紅外一體化接收發射管，設計了一個簡易的單片機紅外遙控電風扇系統，系統包括接收和發射兩大部分。該系統設計實現了幾項電風扇的基本功能：開/關功能、多級調速功能、定時功能、自然、正常兩種風類的選擇功能，此外本系統有16個按鍵，可用于擴展控制其他電器。

【關鍵詞】紅外遙控；信號調制；編碼；解碼

一、課題來源

紅外線又被稱為紅外光波。根據其波長的不同，可以將其分為兩種：可見光和不可見光。紅外光線根據波長范圍的不同可分為四類：近紅外、中紅外、遠紅外、極紅外。選用近紅外光線作為紅外遙控的遙控指令，是因為紅外發射器件與紅外接收器件光譜正好重合，能夠進行來良好地匹配，發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，紅外線的傳輸技術在家電遙控器中廣泛應用。

科技的發展，使得人們生活的節奏也越來越快，隨之人們對方便，快捷的要求也不斷增高。遙控器的出現，在一定程度上滿足了人們的要求。紅外遙控實現了對控制對象的遠距離控制，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。隨著紅外遙控技術的開發和迅速發展，大部分電器應用了紅外遙控，電風扇也不例外。從由通過按鈕控制電風扇面板，到短距離（10M以內）的遙控，雖然改變不大，但是帶來的便利無疑是巨大的。紅外遙控技術的成熟，也使得遙控電風扇的設計變得簡單，價格低廉。

市場的需求促使了電風扇的發展。“智能化”的興起，使得電風扇的功能也越來越多，越來越貼進人們生活。在現有市場多功能紅外遙控電風扇的基礎上，提出了一種新型的智能電風扇，相對于舊式電風扇，智能電風扇設置了很多人性化的設計，如智能照明，安全保護，傾倒保護，智能照明等功能，使得電風扇更加人性化，相信其豐富的功能、人性化的設計將會大大提高電風扇的市場競爭力。

二、總體方案的設計和工作原理

本設計方案就是以電風扇為對象，通過紅外遙控系統來實現電風扇的幾種常用功能，如：開關功能、調速功能、定時功能等的控制，相對于傳統的機械控制，體現出了更加方便、更加快捷的優點。

紅外編碼有很多種方式，下面列舉兩種種實現方案：

碼分制。采用脈沖個數編碼，不同的脈沖個數代表不同的被控對象，最小為2個脈沖。為了使接收可靠，第一位碼寬為3ms，其余為1ms，遙控碼數據幀間隔大于10ms。

脈寬調制的串行碼。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的組合表示二進制的“1”。

本設計采用這種方案，碼分制編碼編程簡單，在按鍵較少的情況下優勢明顯。紅外遙控是單項的紅外通信方式，整個信號傳輸中，需要一個發射端和一個接收端。發送端采用單片機將待發送的二進制信號編碼調制為一系列的脈沖串信號，通過紅外發射管發射紅外信號。紅外接收端普遍采用價格便宜，性能可靠的一體化紅外接收頭接收紅外信號，它對信號進行放大后送解調電路將以調制的指令編碼信號解調出來，即還原為編碼信號，再送給單片機，經單片機解碼并控制相關對象。

三、整個紅外遙控系統的介紹

硬件模塊：發射端電路，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：發射端程序，遙控碼的發射，接收端程序，調速原理，按鍵抖動問題

系統的調試：控制電路板的安裝與調試在整個電路的設計中占有重要位置。對試驗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。本設計常用的調試儀器有：示波器、萬用表、信號發生器、穩壓電源等.分為兩個步驟：

系統的硬件調試，系統的軟件調試。

四、總結與展望

通過本次設計，即是對學校所學知識的全面總結和綜合應用，又為今后走向社會的實際操作應用鑄就了一個良好開端。本次設計是我對所學知識理論的檢驗與總結，能夠培養和提高設計者獨立分析和解決問題的能力；是我在校期間向學校所交的一次綜和性作業。我選的題目是智能紅外遙控電風扇系統的設計，這個題目對于我而言是一個全新的挑戰。

通過大量的查閱資料，對軟件的學習，電器元件的了解以及電路設計。在不斷的努力下我的課程設計終于完成了。在沒有做本次設計以前覺得此設計只是對這幾年來所學知識的大概總結，但是真的面對課程設計時發現自己的想法基本是錯誤的。課程設計不僅是對所學知識的總結和應用，更是在實際應用中培養自身如何做一項完整事情的培訓，可以說是學校在對學生踏入社會的一次做事能力的培訓。通過這次課程設計使我明白了自己原來知識太理論化了，面對單獨的課題時感覺很茫然。不知道從哪里入手，不知道自己為實現什么樣的目的要怎么規劃達到目的的過程。自己要學習的東西還太多，以前老是覺得自己什么東西都會，什么東西都懂，有點眼高手低。我才明白學習是一個長期積累的過程，在以后的工作、活中都應該不斷的學習，努力提高自己知識和綜合素質。