基于STC89C52的3D打印機紅外遙控系統設計

謝暉 臧光 儲寶 安徽師范大學

1 引言

3D打印起源于二十世紀八十年代，又稱為增量制造。其生產理念與傳統制造業截然相反，引起了人們的廣泛關注，工業制造及醫療方面得到了較高認可度。

Prusa i3由RepRap改進而來。其采用笛卡爾坐標系，結構簡單，成本較低，缺點也很明顯：打印速度較慢、對Y軸電機要求高、精度不高（平臺的移動具有慣性）。綜合考慮，Prusa i3還是非常適合新手入門3D打印的。

早期，此類機器的控制方式為：按鍵控制配合液晶屏顯示，后改進為觸屏操作。然而其操作對于初學者來說還是不夠簡潔。

本文設計并介紹了一種基于52紅外遙控系統，對此問題有所改善。主要是利用紅外收發模塊實現對3D打印機的遠程無線調控。遙控端通過按鍵選擇需要下達的指令，再由芯片1編碼調制，通過紅外二極管將電信號轉化為不可見光信號發送出去。接收端通過紅外接收模塊接收光信號并轉化為電信號，解碼，再執行相應的命令。

2 Prusa I3 3D打印機原理

即常見的龍門架結構的3D打印機，基于笛卡爾坐標系，擠出頭可以沿X、Z軸移動，平臺可以沿Y軸移動，從而實現在空間內打印。其開放式結構決定了它的耗材多為PLA線材，打印原理是基于熔融層積原理，將線材融化，層層累加形成立體模型。但是，開放式結構也決定了它打印精度等較低，受環境影響大，需要頻繁根據打印情況進行調節。

3 系統的硬件結構

圖2-1 系統硬件結構原理圖

芯片1檢測到按鍵被按下后依據按鍵位置信息進行編碼，通過紅外發送模塊將數據以光的形式傳遞給芯片2，芯片2對數據進行解碼、處理，并將處理結果通過數碼管顯示出來。

3.1 按鍵模塊

此系統采用的是行列式鍵盤輸入，相較于普通獨立鍵盤，其占用的I/O口資源較少且編譯較容易。

工作原理：先令行置1列置0，按下按鍵那一行均為0，再令列置1行置0，按下按鍵那一列均為0，從而找到按鍵位置。從左往右，從下往上按鍵功能依次是：速度+、-，熱床溫度+、-，擠出機溫度+、-，待定。

3.2 紅外收發模塊

將電信號轉化為光信號進行無線傳輸。Proteus中利用IRLINK仿真紅外收發模塊。

接收傳感器采用一體化紅外接收頭。集成了紅外接收、放大、濾波和比較器輸出等的模塊，避免了繁雜的外部電路，直接完成從紅外線接收到輸出與電信號。本系統所使用的紅外接收頭的型號是常用的HS0038，即其載波的頻率是用38KHZ(37.9KHZ)。

此模塊產生和接收的紅外光波長范圍是0.76~1.6μm，

3.3 顯示模塊

利用移位寄存器與數碼管組成顯示模塊，節約I/O口的同時提升了單片機的驅動能力。其成本低、易編譯、資源占用少。

4 系統的軟件設計

4.1 發送

圖4-1 發送程序流程圖

系統檢測到按鍵按下后將對該信息進行編碼，并以脈沖的形式通過紅外光輸出。

這里采用的是基于NEC協議的編碼方式，傳輸數據由引導碼、地址碼、命令碼及其反碼組成。編碼采用PPM調制，即利用脈沖間隔區分0、1。若指令傳輸結束，按鍵仍未松開，不傳輸按鍵數據。

編碼需要先將脈沖調制到38kHz方波（由定時器產生），經三極管放大通過紅外二極管輸出。

4.2 接收

接收程序分為兩個部分，主程序循環檢測標志位是否為1（即是否接收到數據），判斷收到數據后對內存進行對應調整并顯示，而后標志位清零，繼續等待數據。

中斷程序是接收數據的過程。為節省能量和運行內存，接收信號置于中斷中，進入中斷后，先驗證引導碼，在接收32位數據并解碼，驗證地址碼正確后標志位置1，告知單片機收到數據，等待處理。

處理程序：依據接收到的數據，作出對應的操作，主要程序如下。

void panduan()

{

if(X1==8 & X2 == 0)

{

switch(X4)

{

case 1： sudu += 1；a = sudu/10；b =sudu%10； break；

case 2： sudu -= 1；a = sudu/10；b =sudu%10； break；

case 3：rechuang += 1；c = rechuang/10；d =rechuang%10； break；

case 4： r e c h u a n g -= 1； c =rechuang/10；d = rechuang%10； break；

case 5： jichuji += 1；

e = jichuji/100；

f = jichuji/10-10*e；

g = jichuji%10；

傳統的財務會計是在分權架構之上，以會計憑證為基礎的工作，這樣傳統的工作方式，已經不能在當下大數據資料共享的前提下得到滿足要求的工作效率，這不利于企業的進化和行業規范和標準的推廣。計算機的發展，使得當下可以借助計算機的幫助實現大數據的集中管控，隨后將數據交由管理會計進行數據的深度的分析，完成從海量信息中挖掘出對企業有價值的信息的工作，有著這些信息，可以更好的幫助企業進行以后的一系列決策。

break；

case 6： jichuji -= 1；

e = jichuji/100；

f = jichuji/10-10*e；

g = jichuji%10；

default：

break；

}

}

}

5 結束語

經仿真驗證此系統具備調整芯片2內存的功能，故理論上可以使得3D打印的控制得到簡化，便于使用者更加直觀的對打印參數進行修改。不足：成本提高。

[1]紀宗南.紅外線遙控發射器的原理及應用[J].國外電子元器件，1999，10（3）；32-3

[2]閻石.數字電子技術基礎（第五版）[M].北京：高等教育出版社，2006

[3]康華光．電子技術基礎（模擬部分第五版）[M].北京：高等教育出版社，2008