作者姓名       謝志鵬     

所學(xué)專業(yè)名稱   自動(dòng)化

指導(dǎo)教師  鄒國柱

      2017年 4 月

摘要        1

1 緒論        2

1.1 選題意義        2

1.2 研究現(xiàn)狀        2

1.3 研究內(nèi)容        2

2 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案        3

2.1設(shè)計(jì)思路        3

2.2 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的主要功能        3

3 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)        4

3.1 STC89C52單片機(jī)        4

3.1.1 主要特效        4

3.2  STC89C52外圍基本電路設(shè)計(jì)        5

3.2.1 電源電路        5

3.2.2 晶振電路        5

3.2.3 復(fù)位電路        6

3.2.4 串口下載回路        6

3.2.5  LED數(shù)碼顯示電路        7

3.2.6 蜂鳴器報(bào)警電路        8

3.2.7 按鍵電路        9

3.2.8  DS18B20溫度采集電路        9

3.2.9 紅外收發(fā)控制電路        10

3.2.10 電風(fēng)扇電極驅(qū)動(dòng)電路        11

4 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)        11

4.1 軟件程序設(shè)計(jì)概述        11

4.2 主流程圖        12

4.3  DS18B20溫度采集和設(shè)置流程圖        13

4.4 電機(jī)驅(qū)動(dòng)流程        13

5 系統(tǒng)的調(diào)試        14

5.1 硬件調(diào)試        14

5.1.1 調(diào)試步驟        14

5.2 系統(tǒng)的軟件調(diào)試         15

5.3 實(shí)物功能分析        15

結(jié)論        17

參考文獻(xiàn)        18

附錄        19

附錄1        19

附錄2        20

致謝        39

基于紅外遙控技術(shù)的智能電風(fēng)扇

摘要：本論文是基于STC89C52單片機(jī)為核心，設(shè)計(jì)了一種新型智能紅外遙控電風(fēng)扇控制系統(tǒng)。本系統(tǒng)由紅外發(fā)射接收模塊、液晶顯示模塊、按鍵控制模塊、聲音播報(bào)模塊、溫度檢測模塊以及電機(jī)控制模塊組成。該系統(tǒng)能夠利用遙控或者按鍵形式實(shí)現(xiàn)對(duì)電風(fēng)扇不同檔位的設(shè)置。電風(fēng)扇的控制是通過遙控實(shí)現(xiàn)的，它是基于紅外通信的原理，并且風(fēng)速高低是利用PWM信號(hào)進(jìn)行調(diào)節(jié)的。在按鍵控制下，系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)聲音提示，液晶顯示單元能夠顯示系統(tǒng)運(yùn)行的狀態(tài)數(shù)據(jù)，充分展示了良好的人機(jī)交互界面。本系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了電風(fēng)扇的自動(dòng)調(diào)速等智能化功能，讓使用者能夠依據(jù)實(shí)際使用情況對(duì)電風(fēng)扇的運(yùn)行方式進(jìn)行設(shè)置，同時(shí)能夠依據(jù)溫度變化進(jìn)行風(fēng)速的自動(dòng)調(diào)整。

1 緒論

1.1 選題意義

電風(fēng)扇是一種普及程度非常廣泛且年代較長的家用電器，由于空調(diào)的發(fā)展和普及，電風(fēng)扇越來越不受關(guān)注且市場越來越小。但是電風(fēng)扇的優(yōu)點(diǎn)仍然是空調(diào)目前所無法替代的。簡單的高中低速已經(jīng)無法滿足人們的生活需求了，操作方便，體積小巧再加上更多智能化人性化的功能相信是如今電風(fēng)扇的發(fā)展趨勢和出路，由于紅外線遠(yuǎn)程遙控的普及以及單片機(jī)技術(shù)的發(fā)展，電風(fēng)扇結(jié)合智能紅外線遠(yuǎn)程遙控系統(tǒng)必然會(huì)得到優(yōu)秀的產(chǎn)品為人們所喜愛。

1.2 研究現(xiàn)狀

科技日新月異，人們生活節(jié)奏也是越來越快來愈快，同時(shí)對(duì)生活用品的智能需求也在不斷的提高。無線通信其中之一的產(chǎn)品遙控器的問世，使得各種各樣的遙控設(shè)備一一出現(xiàn)，比如各種各樣的空調(diào)、電視、功放、智能冰箱等。這些形形色色的設(shè)備一定程度上給予了人類不斷增長的各種需求。遙控器設(shè)備已經(jīng)出現(xiàn)了六七十年了，而現(xiàn)在普遍使用的紅外遙控則是在上個(gè)實(shí)際70年代逐漸發(fā)展起來的一種無線遠(yuǎn)程智能控制技術(shù)，紅外線遙控的原理是通過紅外線來傳輸被控設(shè)備的邏輯信號(hào)，以此來實(shí)現(xiàn)對(duì)被控對(duì)象的遠(yuǎn)距離操作。具體指的就是由紅外線遙控器的發(fā)射器發(fā)出紅外控制指令信息，之后被控設(shè)備的紅外線接收器件接收到相應(yīng)指令信息后對(duì)接收到的相應(yīng)信號(hào)進(jìn)行解碼計(jì)算和處理，從而實(shí)現(xiàn)紅外線遙控對(duì)相應(yīng)設(shè)備的各種各樣用途的遠(yuǎn)程操作和控制。紅外線智能遙控優(yōu)點(diǎn)很多，比如它的相對(duì)的獨(dú)立特性、物理學(xué)特性、可見光相似性和一定強(qiáng)度的隱蔽特性。目前，隨著紅外遙控?zé)o線技術(shù)的迅速發(fā)展，紅外遙控?zé)o線技術(shù)已經(jīng)十分廣泛地應(yīng)用在各種智能電氣設(shè)備上，并且具有不可或缺的最基本的作用，當(dāng)然本設(shè)計(jì)中要研究的紅外遙控智能控制電風(fēng)扇也是基于于此的。紅外遙控技術(shù)的迅速成熟和十分廣泛應(yīng)用，外加現(xiàn)在的51增強(qiáng)型單片機(jī)技術(shù)不斷擴(kuò)展成熟，也使得電風(fēng)扇的紅外遙控成為不久將來的發(fā)展大趨勢。實(shí)現(xiàn)紅外遙控技術(shù)的方法有很多種，如利用常用的51單片機(jī)實(shí)現(xiàn)、利用DSP實(shí)現(xiàn)等！本設(shè)計(jì)則著重考慮使用STC89C52單片機(jī)來實(shí)現(xiàn)。

1.3 研究內(nèi)容

本課題設(shè)計(jì)的是一款基于STC89C52單片機(jī)的智能化紅外遙控電風(fēng)扇。該設(shè)計(jì)最突出的特點(diǎn)就是更加人性化。具體功能如下：智能風(fēng)扇的檔位控制可通過兩種方式實(shí)現(xiàn)，一是通過功能鍵來實(shí)現(xiàn)檔位的設(shè)置，通過設(shè)置風(fēng)扇座上的三個(gè)鍵，來調(diào)節(jié)不同的風(fēng)速。其次就是通過無線的方式來實(shí)現(xiàn)對(duì)檔位的設(shè)置，本設(shè)計(jì)中采用的是紅外通信的方式實(shí)現(xiàn)多檔位風(fēng)速的設(shè)置，使用者可以用遙控來控制風(fēng)扇的風(fēng)速。以往的電風(fēng)扇仍然以機(jī)械旋鈕或者簡單紅外遙控方式為主，無較好的人機(jī)界面。本次設(shè)計(jì)增加了顯示功能和聲音提示功能，LED數(shù)碼管可以將風(fēng)扇的各種運(yùn)行狀態(tài)顯示出來，在風(fēng)扇的控制過程有提示音，使用戶可以更加舒適、方便地使用�？紤]到不同環(huán)境下的各種情況，本設(shè)計(jì)增加了自動(dòng)調(diào)速系統(tǒng)，風(fēng)扇可以根據(jù)室內(nèi)的溫度變速運(yùn)行，當(dāng)溫度低于一定溫度時(shí)，就自動(dòng)關(guān)閉，高于該溫度值就會(huì)繼續(xù)工作。

2 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案

2.1設(shè)計(jì)思路

基于宏晶公司生產(chǎn)的STC89C52系列單片機(jī)為控制核心的紅外智能遙控電風(fēng)扇系統(tǒng)最主要的功能是實(shí)現(xiàn)電風(fēng)扇風(fēng)速的調(diào)節(jié)控制，基于宏晶公司生產(chǎn)的STC89C52系列單片機(jī)為控制核心的紅外智能遙控電風(fēng)扇系統(tǒng)上電運(yùn)行后，如果調(diào)到自動(dòng)模式，系統(tǒng)會(huì)先判斷根據(jù)DS18B20溫度傳感器采集到的實(shí)際溫度值是否低于溫度低限值，如果低于溫度低限值，風(fēng)扇停止轉(zhuǎn)動(dòng)；如果當(dāng)前環(huán)境溫度值處在溫度低限值和溫度高限值之間，風(fēng)速低速轉(zhuǎn)動(dòng)；如果當(dāng)前環(huán)境溫度值高于溫度高限值，風(fēng)速高速轉(zhuǎn)動(dòng)。如果選擇的是手動(dòng)模式，則整個(gè)風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速則有三檔風(fēng)速可供選擇。風(fēng)扇電機(jī)驅(qū)動(dòng)則都是依靠PWM信號(hào)來進(jìn)行控制，同時(shí)整個(gè)風(fēng)速自動(dòng)和手動(dòng)模式選擇、溫度高限值和低限值的設(shè)置和手動(dòng)模式下風(fēng)扇風(fēng)速的選擇都可以選擇本地按鍵方式或者紅外遙控方式進(jìn)行設(shè)置，且當(dāng)采集到的環(huán)境溫度高于溫度的設(shè)置高限值，蜂鳴器就會(huì)發(fā)出報(bào)警信號(hào)。設(shè)計(jì)出這樣的系統(tǒng)同時(shí)也具有低功耗、節(jié)約能源等特點(diǎn)，也最大化的方便了用戶使用。綜上所述此系統(tǒng)主要包括單片機(jī)核心控制器、單片機(jī)電源電路、單片機(jī)晶振電路、單片機(jī)復(fù)位電路、單片機(jī)串口通信電路、DS18B20溫度采集電路、紅外收發(fā)控制部分、按鍵電路、蜂鳴器輸出電路、LED數(shù)碼管顯示電路、電風(fēng)扇電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路等。其基本系統(tǒng)框圖如下所示：

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file:///C:\Users\ADMINI~1\AppData\Local\Temp\ksohtml\wpsD000.tmp.pngfile:///C:\Users\ADMINI~1\AppData\Local\Temp\ksohtml\wpsD001.tmp.pngfile:///C:\Users\ADMINI~1\AppData\Local\Temp\ksohtml\wpsD002.tmp.png

file:///C:\Users\ADMINI~1\AppData\Local\Temp\ksohtml\wpsD003.tmp.png

file:///C:\Users\ADMINI~1\AppData\Local\Temp\ksohtml\wpsD004.tmp.png溫

file:///C:\Users\ADMINI~1\AppData\Local\Temp\ksohtml\wpsD014.tmp.pngfile:///C:\Users\ADMINI~1\AppData\Local\Temp\ksohtml\wpsD015.tmp.png

file:///C:\Users\ADMINI~1\AppData\Local\Temp\ksohtml\wpsD016.tmp.png

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圖2-1基本系統(tǒng)框圖

2.2 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的主要功能

（1）通過DS18B20溫度傳感器采集溫度并在LED數(shù)碼管上予以顯示；

（2）通過按鍵或者紅外遙控器可以對(duì)溫度上下限值進(jìn)行設(shè)置；

（3）亦可通過按鍵或者紅外遙控器可以對(duì)系統(tǒng)工作模式進(jìn)行選擇；

（4）通過蜂鳴器輸出報(bào)警信號(hào)；

（5）通過PWM信號(hào)對(duì)電風(fēng)扇電機(jī)進(jìn)行有效控制。

3 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

3.1 STC89C52單片機(jī)

STC89C52RC控制器是一個(gè)叫STC的公司制造的一種功耗低、性能好的CMOS8位微控制器， 8K字節(jié)的系統(tǒng)可以使用Flash存儲(chǔ)器。STC89C52應(yīng)用的是典型的MCS-51內(nèi)核，不過通過了很多的改善讓芯片擁有了傳統(tǒng)51單片機(jī)沒有的的功能和特性。單芯片上，擁有靈活的8 位數(shù)的CPU 和在系統(tǒng)可編程Flash，讓STC89C52給很多的嵌入式控制系統(tǒng)給予了靈活程度高，效果好的解決方案。

具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能： 8k字節(jié)Flash，512字節(jié)RAM， 32 位I/O 口線，看門狗定時(shí)器，內(nèi)置4KB EEPROM，MAX810復(fù)位電路，總共有3個(gè)16 位數(shù)的定時(shí)器和計(jì)數(shù)器，一個(gè)7向量的4級(jí)中斷結(jié)構(gòu)（同時(shí)容納典型51的5向量2級(jí)中斷結(jié)構(gòu)），還有4個(gè)外部中斷，全雙工串行口。同時(shí) STC89C52 還可以降低到0Hz 的靜態(tài)邏輯操作，有2種軟件被支持可以選擇的模式是節(jié)電的模式。在空閑的模式時(shí)，CPU 是不在運(yùn)行的，不過RAM、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、串口、中斷依然在運(yùn)行。在選擇掉電保護(hù)這種模式時(shí)，RAM內(nèi)容被保存，振蕩器被固定住了，單片機(jī)說有的運(yùn)行被截止，一直到下一個(gè)中斷或硬件層面的恢復(fù)。最高運(yùn)作頻率35MHz，6T/12T可選。

3.1.1 主要特效

（1）8K字節(jié)程序存儲(chǔ)空間；

（2）512字節(jié)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間；

（3）內(nèi)帶4K字節(jié)EEPROM存儲(chǔ)空間；

（4）可直接使用串口下載。

PDIP封裝，其封裝圖如下圖所示：

file:///C:\Users\ADMINI~1\AppData\Local\Temp\ksohtml\wpsD029.tmp.jpg

圖 3-1STC89C52RC引腳圖

3.2  STC89C52外圍基本電路設(shè)計(jì)

3.2.1 電源電路

電源電路也就是給耗電器件提供電力的電源部分的電路設(shè)計(jì)，應(yīng)用的的電路特點(diǎn)以及方式。經(jīng)常碰到的電源電路有交流和直流電源電路等等。該STC89C52系列單片機(jī)電源采用直流5V供電，供電電源可采用USB供電或者外部電池盒供電，設(shè)計(jì)的電路如下圖所示：

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圖3-2電源電路圖

3.2.2 晶振電路

單片機(jī)的系統(tǒng)里晶振是不可或缺的，晶體震蕩器是它的全稱，晶振的作用在單片機(jī)里非常大，他通過與內(nèi)部電路的配合，時(shí)鐘頻率在單片機(jī)系統(tǒng)里由此產(chǎn)生，在這個(gè)基礎(chǔ)之上，單片機(jī)的所有指令得以運(yùn)轉(zhuǎn)，晶振的提供的時(shí)鐘頻率越高，要想單片機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)速度快，那么晶振給予的時(shí)鐘頻率就有夠高。

晶振通過一類晶體，這種晶體能使機(jī)械能和電能互相轉(zhuǎn)化，并且在共振的狀態(tài)下運(yùn)行，由此保持穩(wěn)定，精準(zhǔn)的單頻振蕩。在一般的情況下，一般的晶振頻率可以達(dá)到百分之五十的絕對(duì)精度。高級(jí)的精度更高。還有的晶振能通過外加電壓調(diào)整頻率，不過要在一定的范圍內(nèi)，名字就叫壓控振蕩器。

晶振的能力是給系統(tǒng)基礎(chǔ)的時(shí)鐘訊號(hào)。一個(gè)晶振一般情況下被一個(gè)系統(tǒng)共同使用，這樣各部分的同步能有所保障。但是有的通訊系統(tǒng)的射頻和基頻是被不同的晶振提供的時(shí)鐘信號(hào)的，電子調(diào)頻是用來保持同步的方式。鎖相環(huán)電路一般情況下與晶振結(jié)合應(yīng)用，系統(tǒng)需要的時(shí)鐘頻率由此提供。要是差異的子系統(tǒng)要用到不同頻率的時(shí)鐘信號(hào)，能讓與同一個(gè)晶振相配合的不同鎖相環(huán)來供應(yīng)。

本系統(tǒng)中晶振電路設(shè)計(jì)如下：

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圖3-3晶振電路圖

3.2.3 復(fù)位電路

復(fù)位電路，能讓電路回到到一開始的情況。猶如計(jì)算器的清零功能，方便回歸到起始狀況，重新進(jìn)行其他操作。但是與之不一樣的是，復(fù)位電路開啟的方式不太一樣。一種是在電路一通電就立即復(fù)位；二是在必要時(shí)可以由手動(dòng)操作；還有就是在系統(tǒng)需要的時(shí)候進(jìn)行。大多數(shù)的復(fù)位電路一般較為容易，很多電阻電容相結(jié)合就能做到，復(fù)雜一點(diǎn)的能就是用程序和三極管以及其他的器件來運(yùn)行。

為了能讓微機(jī)系統(tǒng)的電路不亂可靠的運(yùn)行，復(fù)位電路是必不可少的一方面，復(fù)位電路首先就是要能夠上電復(fù)位。普通的微機(jī)電路在一般情況下運(yùn)行用電電壓是5V±5%，也就是4.75～5.25V。因?yàn)槲�機(jī)電路是一種時(shí)序電路，不亂的時(shí)鐘信號(hào)是必不可少的，所有打開電源的時(shí)候，只能在VCC低于5.25V高于4.75V并且晶體振蕩器也在正常運(yùn)行的時(shí)候，微機(jī)電路才能正常運(yùn)行，復(fù)位信號(hào)也撤銷了。

當(dāng)今，單片機(jī)的復(fù)位電路一般有四種：

（1）微分型復(fù)位電路；

（2）積分型復(fù)位電路；

（3）比較器型復(fù)位電路；

（4）看門狗型復(fù)位電路。

單片機(jī)系統(tǒng)的復(fù)位方式有：手動(dòng)按鈕復(fù)位和上電復(fù)位。

    本系統(tǒng)設(shè)計(jì)的復(fù)位電路如下所示：

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圖3-4復(fù)位電路圖

3.2.4 串口下載回路

STC89C52系列單片機(jī)可以直接通過串口或者使用USB轉(zhuǎn)TTL即可下載程序，優(yōu)點(diǎn)是省去購買通用編程器，單片機(jī)在用戶系統(tǒng)上就能下載或者燒錄用戶程序，并且還不要把單片機(jī)卸下來，直接就能把程序代碼燒錄進(jìn)單片機(jī)里面。從 ＲｘＤ／Ｐ３．０ 檢驗(yàn)到合理的下載指令流就下載用戶程序，如果檢驗(yàn)不到就自動(dòng)復(fù)位到用戶的程序區(qū)。設(shè)計(jì)的電路圖如下所示：

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圖3-5串口下載電路圖

下載軟件則使用宏晶公司研發(fā)的STC-ISP軟件，軟件截圖如下所示：

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圖3-7STC-ISP軟件界面

3.2.5  LED數(shù)碼顯示電路

LED數(shù)碼顯示電路用來顯示當(dāng)前環(huán)境實(shí)時(shí)溫度值，當(dāng)進(jìn)入設(shè)置界面時(shí)，則用來顯示設(shè)置的溫度高限值和低限值以及手動(dòng)模式下的三檔風(fēng)速。該設(shè)計(jì)中的LED數(shù)碼管顯示電路使用的是4位8段共陽極數(shù)碼管，各位數(shù)碼管分別使用三極管9012進(jìn)行信號(hào)放大，其中段選信號(hào)的A、B、C、D、E、F、G、DP分別使用P1.2、P1.0、P1.4、P1.6、P1.7、P1.1、P1.3、P1.5，位選信號(hào)分別使用P3.4、P3.5、P3.6、P3.7口。設(shè)計(jì)的電路圖如下所示：

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圖3-8 LED數(shù)碼管顯示電路

3.2.6 蜂鳴器報(bào)警電路

蜂鳴器簡單來說就是電子訊響器，結(jié)構(gòu)是一體化的，供電方式是直流電壓的供電方式，通常能在于各種生活中常見的電子物件中找到作發(fā)聲器件比如電視機(jī)洗衣機(jī)等等。蜂鳴器有兩種類型，電磁式蜂鳴器和壓電式蜂鳴器。

本設(shè)計(jì)中采用有緣蜂鳴器，采用三極管9012進(jìn)行驅(qū)動(dòng)放大，供電電源為直流5V，其設(shè)計(jì)電路如下所示：

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圖3-9蜂鳴器報(bào)警電路圖

3.2.7 按鍵電路

按鍵在我們的生活中也非常常見，是一種控制用的元件，一般都是用來通斷‘控制電路’（一般電流都很�。�，然后使得電動(dòng)機(jī)等等各種各樣的設(shè)備根據(jù)人的命令運(yùn)行的器件�？煞譃槌ｉ_按鍵、常閉按鍵、常開常閉按鍵和動(dòng)作點(diǎn)擊按鍵等。按鍵這種器件在很多地方都能得到運(yùn)用，比如車床的停機(jī)與起動(dòng)、反轉(zhuǎn)與正轉(zhuǎn)等；塔吊的停止，啟動(dòng)，還有下降，上升，以及速度的各種控制等等時(shí)代的進(jìn)步，社會(huì)的發(fā)展，創(chuàng)新水平的提升，按鍵一直都是大量產(chǎn)品的最基本人機(jī)接口工具，外形的也變的美觀個(gè)性化。本設(shè)計(jì)中采用的4腳常開直徑為6mm的按鍵，使用P2.0、P2.1、P2.2三個(gè)IO口，第一個(gè)按鍵用來切換模式，第二個(gè)按鍵和第三個(gè)按鍵用來設(shè)置溫度上下限時(shí)增加或減少，其設(shè)計(jì)的電路圖如下所示：

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圖3-10按鍵電路圖

3.2.8  DS18B20溫度采集電路

DS18B20是普遍的溫度傳感器，小巧輕便，價(jià)格便宜，抗干擾能力極強(qiáng)，精度也很高！它的輸入輸出時(shí)序和測溫方法和DS18B20差不多，不過由此得到的溫度數(shù)值有幾位會(huì)被分辨率影響，而且溫度轉(zhuǎn)變的時(shí)間也減小了很多。

DS18B20數(shù)字溫度傳感器在安裝的時(shí)候也很容易，做好后能在很多地方用到，比如不銹鋼封裝式，磁鐵吸附式等等等等型號(hào)很多，有LTM8874，LTM8877等。主要根據(jù)應(yīng)用場合的不同而改變其外觀。裝好的DS18B20能被應(yīng)用在高爐水循環(huán)測溫，機(jī)房測溫，鍋爐測溫，農(nóng)業(yè)大棚測溫，彈藥庫測溫等各種各樣的溫度差異不是非常大的地方。小巧輕便，非常耐用，用起來也很容易，封裝的方式也很多，適用于各種各樣的非常復(fù)雜的場合的空間設(shè)備數(shù)字測溫和控制場合。

DS18B20的控制方法如下所示：

（1）溫度轉(zhuǎn)換 44H 啟動(dòng)DS18B20進(jìn)行溫度轉(zhuǎn)換

（2）讀暫存器 BEH 讀暫存器9字節(jié)二進(jìn)制數(shù)字

（3）寫暫存器 4EH 將數(shù)據(jù)寫入暫存器的TH、TL字節(jié)

（4）復(fù)制暫存器 48H 把暫存器的TH、TL字節(jié)寫到E2PROM中

（5）重新調(diào)E2PROM B8H 把E2PROM中的TH、TL字節(jié)寫到暫存器TH、TL字節(jié)

（6）讀電源供電方式 B4H 啟動(dòng)DS18B20發(fā)送電源供電方式的信號(hào)給主CPU

設(shè)計(jì)的電路中使用P2.4口，電路設(shè)計(jì)如下：

file:///C:\Users\ADMINI~1\AppData\Local\Temp\ksohtml\wpsD061.tmp.jpg

圖3-11溫度采集電路圖

3.2.9 紅外收發(fā)控制電路

紅外線編碼是傳導(dǎo)信號(hào)還有日常使用的電器遠(yuǎn)程控制的典型的一種控制操作方法，它實(shí)際上就是一種脈寬調(diào)制的串行通訊。常用的家用遠(yuǎn)程控制一般用的紅外編碼電路是μPD6121G型7461型和HT622型。本設(shè)計(jì)就是通過這些電路相應(yīng)的編碼格式太探討如何運(yùn)用單片機(jī)來讓它解碼的，其中用到了單片機(jī)的捕獲中斷功能。

紅外信號(hào)的發(fā)送方面大部分是通過讓待發(fā)送的信號(hào)轉(zhuǎn)變成一種脈沖，之后控制紅外發(fā)光管發(fā)送信號(hào)。收到信號(hào)的方面就是實(shí)現(xiàn)紅外的放大、接受然后解調(diào)，再變回同步發(fā)射格式相同（但高、低電位剛好相反的脈沖信號(hào)。這些操作一般都是通過接收頭來實(shí)現(xiàn)，這種接收頭是一體化的。一般放出TTL兼容電平。之后經(jīng)由解碼使脈沖信號(hào)變成數(shù)據(jù)，然后就使得數(shù)據(jù)的傳送。如圖所示：

file:///C:\Users\ADMINI~1\AppData\Local\Temp\ksohtml\wpsD062.tmp.png

file:///C:\Users\ADMINI~1\AppData\Local\Temp\ksohtml\wpsD063.tmp.pngfile:///C:\Users\ADMINI~1\AppData\Local\Temp\ksohtml\wpsD064.tmp.pngfile:///C:\Users\ADMINI~1\AppData\Local\Temp\ksohtml\wpsD065.tmp.pngfile:///C:\Users\ADMINI~1\AppData\Local\Temp\ksohtml\wpsD066.tmp.pngfile:///C:\Users\ADMINI~1\AppData\Local\Temp\ksohtml\wpsD076.tmp.png

file:///C:\Users\ADMINI~1\AppData\Local\Temp\ksohtml\wpsD077.tmp.pngfile:///C:\Users\ADMINI~1\AppData\Local\Temp\ksohtml\wpsD078.tmp.pngfile:///C:\Users\ADMINI~1\AppData\Local\Temp\ksohtml\wpsD079.tmp.pngfile:///C:\Users\ADMINI~1\AppData\Local\Temp\ksohtml\wpsD07A.tmp.pngfile:///C:\Users\ADMINI~1\AppData\Local\Temp\ksohtml\wpsD07B.tmp.png

圖3-12紅外收發(fā)系統(tǒng)框圖

本設(shè)計(jì)中使用的IO口為P3.2口，設(shè)計(jì)的電路如下所示：

file:///C:\Users\ADMINI~1\AppData\Local\Temp\ksohtml\wpsD07C.tmp.jpg

圖3-13紅外收發(fā)控制電路圖

3.2.10 電風(fēng)扇電極驅(qū)動(dòng)電路

使用三極管9012進(jìn)行信號(hào)放大，所用IO口P2.3用來輸出PWM信號(hào)，根據(jù)信號(hào)最后控制電風(fēng)扇完成各個(gè)檔位風(fēng)速的運(yùn)行。設(shè)計(jì)的電路如下所示：

file:///C:\Users\ADMINI~1\AppData\Local\Temp\ksohtml\wpsD07D.tmp.jpg

圖3-14電風(fēng)扇電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路圖

4 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

4.1 軟件程序設(shè)計(jì)概述

在單片機(jī)系統(tǒng)程序的設(shè)計(jì)開發(fā)中，單片機(jī)是整個(gè)系統(tǒng)的核心部分，各個(gè)部分模塊化的程序就是整個(gè)系統(tǒng)的組成成份。軟件編寫的好不好，運(yùn)用的語句有沒有簡單明了會(huì)影響單片機(jī)的運(yùn)行效果。在每一個(gè)模塊化的運(yùn)行程序里面一定要用簡潔少的語句做盡量多的任務(wù)，不要使語句表達(dá)出有問題的意思，如此這般就能讓整個(gè)系統(tǒng)更好的運(yùn)轉(zhuǎn)，讓單片機(jī)工作能力很大的提升�，F(xiàn)在就對(duì)這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)的軟件方面作些闡述。

4.2 主流程圖

file:///C:\Users\ADMINI~1\AppData\Local\Temp\ksohtml\wpsD08E.tmp.png

file:///C:\Users\ADMINI~1\AppData\Local\Temp\ksohtml\wpsD08F.tmp.pngfile:///C:\Users\ADMINI~1\AppData\Local\Temp\ksohtml\wpsD090.tmp.png

file:///C:\Users\ADMINI~1\AppData\Local\Temp\ksohtml\wpsD091.tmp.png

file:///C:\Users\ADMINI~1\AppData\Local\Temp\ksohtml\wpsD092.tmp.png

file:///C:\Users\ADMINI~1\AppData\Local\Temp\ksohtml\wpsD093.tmp.pngfile:///C:\Users\ADMINI~1\AppData\Local\Temp\ksohtml\wpsD094.tmp.png

file:///C:\Users\ADMINI~1\AppData\Local\Temp\ksohtml\wpsD0A5.tmp.pngfile:///C:\Users\ADMINI~1\AppData\Local\Temp\ksohtml\wpsD0A6.tmp.png        是

file:///C:\Users\ADMINI~1\AppData\Local\Temp\ksohtml\wpsD0A7.tmp.pngfile:///C:\Users\ADMINI~1\AppData\Local\Temp\ksohtml\wpsD0A8.tmp.png

file:///C:\Users\ADMINI~1\AppData\Local\Temp\ksohtml\wpsD0A9.tmp.png

file:///C:\Users\ADMINI~1\AppData\Local\Temp\ksohtml\wpsD0AA.tmp.png        是

file:///C:\Users\ADMINI~1\AppData\Local\Temp\ksohtml\wpsD0AB.tmp.pngfile:///C:\Users\ADMINI~1\AppData\Local\Temp\ksohtml\wpsD0AC.tmp.png

file:///C:\Users\ADMINI~1\AppData\Local\Temp\ksohtml\wpsD0AD.tmp.pngfile:///C:\Users\ADMINI~1\AppData\Local\Temp\ksohtml\wpsD0AE.tmp.pngfile:///C:\Users\ADMINI~1\AppData\Local\Temp\ksohtml\wpsD0BE.tmp.png

file:///C:\Users\ADMINI~1\AppData\Local\Temp\ksohtml\wpsD0BF.tmp.png        是

file:///C:\Users\ADMINI~1\AppData\Local\Temp\ksohtml\wpsD0C0.tmp.pngfile:///C:\Users\ADMINI~1\AppData\Local\Temp\ksohtml\wpsD0C1.tmp.pngfile:///C:\Users\ADMINI~1\AppData\Local\Temp\ksohtml\wpsD0C2.tmp.png

file:///C:\Users\ADMINI~1\AppData\Local\Temp\ksohtml\wpsD0C3.tmp.png

file:///C:\Users\ADMINI~1\AppData\Local\Temp\ksohtml\wpsD0C4.tmp.png

圖4-1主流程框圖

4.3  DS18B20溫度采集和設(shè)置流程圖

file:///C:\Users\ADMINI~1\AppData\Local\Temp\ksohtml\wpsD0C5.tmp.png

file:///C:\Users\ADMINI~1\AppData\Local\Temp\ksohtml\wpsD0C6.tmp.png

file:///C:\Users\ADMINI~1\AppData\Local\Temp\ksohtml\wpsD0D7.tmp.png

file:///C:\Users\ADMINI~1\AppData\Local\Temp\ksohtml\wpsD0D8.tmp.png

file:///C:\Users\ADMINI~1\AppData\Local\Temp\ksohtml\wpsD0D9.tmp.pngfile:///C:\Users\ADMINI~1\AppData\Local\Temp\ksohtml\wpsD0DA.tmp.pngfile:///C:\Users\ADMINI~1\AppData\Local\Temp\ksohtml\wpsD0DB.tmp.png

file:///C:\Users\ADMINI~1\AppData\Local\Temp\ksohtml\wpsD0DC.tmp.png

file:///C:\Users\ADMINI~1\AppData\Local\Temp\ksohtml\wpsD0DD.tmp.pngfile:///C:\Users\ADMINI~1\AppData\Local\Temp\ksohtml\wpsD0DE.tmp.png

file:///C:\Users\ADMINI~1\AppData\Local\Temp\ksohtml\wpsD0DF.tmp.png

file:///C:\Users\ADMINI~1\AppData\Local\Temp\ksohtml\wpsD0E0.tmp.pngfile:///C:\Users\ADMINI~1\AppData\Local\Temp\ksohtml\wpsD0F1.tmp.png                   異常

file:///C:\Users\ADMINI~1\AppData\Local\Temp\ksohtml\wpsD0F2.tmp.png

file:///C:\Users\ADMINI~1\AppData\Local\Temp\ksohtml\wpsD0F3.tmp.png

file:///C:\Users\ADMINI~1\AppData\Local\Temp\ksohtml\wpsD0F4.tmp.png        正常

file:///C:\Users\ADMINI~1\AppData\Local\Temp\ksohtml\wpsD0F5.tmp.pngfile:///C:\Users\ADMINI~1\AppData\Local\Temp\ksohtml\wpsD0F6.tmp.png

file:///C:\Users\ADMINI~1\AppData\Local\Temp\ksohtml\wpsD0F7.tmp.png

file:///C:\Users\ADMINI~1\AppData\Local\Temp\ksohtml\wpsD0F8.tmp.png

file:///C:\Users\ADMINI~1\AppData\Local\Temp\ksohtml\wpsD0F9.tmp.png

file:///C:\Users\ADMINI~1\AppData\Local\Temp\ksohtml\wpsD0FA.tmp.png

圖4-2 DS18B20溫度采集和設(shè)置流程圖

4.4 電機(jī)驅(qū)動(dòng)流程

邏輯判斷十分簡單，當(dāng)前溫度低于溫度下限值時(shí)，風(fēng)速停止運(yùn)轉(zhuǎn)；當(dāng)前溫度值處于溫度低限值和溫度高限值之間時(shí)，風(fēng)扇低速運(yùn)轉(zhuǎn)；當(dāng)前溫度值高于溫度高限值時(shí)，風(fēng)速高速運(yùn)轉(zhuǎn)，其設(shè)計(jì)的電機(jī)驅(qū)動(dòng)程序如下所示：

void fengshan_kz()

{

        if(temperature >= t_high)          //風(fēng)扇全開

        {        

                TR1 = 0;

                pwm = 0;

        }

        else if((temperature < t_high)        && (temperature >= t_low))                   //風(fēng)扇緩慢

        {

                f_pwm_l = 60;         

                TR1 = 1;

        }

        else if(temperature < t_low)         //關(guān)閉風(fēng)扇

        {

                TR1 = 0;

                pwm = 1;

        }                        

}

5 系統(tǒng)的調(diào)試

電路板的焊接安裝以及調(diào)試在整個(gè)硬件制作里面是非常重要的，其是從理論上向?qū)嶋H邁步的關(guān)鍵，也是把理論變?yōu)閷?shí)際所必不可少的。對(duì)于初步的電路板的制作主要是兩種方法：焊接或者面包板焊接。面包板焊接相對(duì)要更加的簡易一些，方便替換一些器件，并且能多次使用。這次設(shè)計(jì)主要要用到的設(shè)備有：信號(hào)發(fā)生器、萬用表、示波器等。

5.1 硬件調(diào)試

5.1.1 調(diào)試步驟

（1）不加電源的檢查

首先對(duì)應(yīng)電路圖，電路的連線有沒有錯(cuò)誤的地方，有沒有多余接線、錯(cuò)誤接線、應(yīng)該接卻沒有接線的情況等。用萬用表檢查接線的優(yōu)良程度，各個(gè)器件的連接有沒有問題。通過細(xì)心的檢查，發(fā)現(xiàn)并且解決了很多的問題，避免了很多的麻煩。

（2）靜態(tài)檢測與調(diào)試

將信號(hào)源斷開，把正確的電源接入電路，將萬用表調(diào)到電壓檔，來監(jiān)測電源電壓，看是否有異�，F(xiàn)象，如：手摸元器件發(fā)燙、異常氣味、電源短路、冒煙等，如果發(fā)現(xiàn)有異常狀況，應(yīng)立即切斷電源，然后排除故障。如果電路在測試后無上述異常情況，然后測量關(guān)鍵處的直流電壓，如：放大電路輸入、輸出端直流電壓、靜態(tài)工作點(diǎn)等，看是否在正常工作狀態(tài)下，如果有個(gè)別電路不符，經(jīng)過調(diào)整電路元器件參數(shù)、更換元器件，使電路最終工作在合適的工作狀態(tài)。 對(duì)于放大電路我們還用示波器觀察是否有自激發(fā)生。結(jié)果一切正常。

（3）動(dòng)態(tài)檢測與調(diào)試

動(dòng)態(tài)調(diào)試是在靜態(tài)調(diào)試的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，調(diào)試的方法地在電路的輸入端加上所需的信號(hào)源，并循著信號(hào)的注射逐級(jí)檢測各有關(guān)點(diǎn)的波形、參數(shù)和性能指標(biāo)是滿足設(shè)計(jì)要求，如必要，要對(duì)電路參數(shù)作進(jìn)一步調(diào)整。發(fā)現(xiàn)問題，要設(shè)法找出原因，排除故障，繼續(xù)進(jìn)行。我們所設(shè)計(jì)的遙控器電路是采用碼分制遙控方式，我們用示波器對(duì)發(fā)射電路輸出端及接收電路輸入端的信號(hào)波型的進(jìn)行了檢查，發(fā)現(xiàn)當(dāng)按下不同的開關(guān)按鈕時(shí)所顯示的波型是不同的。這說明了此電路是工作在正常狀態(tài)的。

5.2 系統(tǒng)的軟件調(diào)試

在完成系統(tǒng)硬件的檢查后主要是對(duì)軟件進(jìn)行調(diào)試，對(duì)遙控器的調(diào)試主要是用示波器觀察能否在遙控接收器中輸出相應(yīng)的波形，調(diào)整發(fā)射電阻的大小可以改變紅外線發(fā)射的作用距離。其性能指標(biāo)調(diào)試后系統(tǒng)性能指標(biāo)測試如下：最大遙控距離：10m 發(fā)射接收角：水平最大90度 硬件電路制作完成并調(diào)試好后，便可將程序編譯好下載到單片機(jī)試運(yùn)行。

5.3 實(shí)物功能分析

file:///C:\Users\ADMINI~1\AppData\Local\Temp\ksohtml\wpsD10A.tmp.jpg

圖5-1智能溫控模式工作圖

按下設(shè)置鍵，電風(fēng)扇處于最大值的設(shè)定界面如圖，此時(shí)可以用加減鍵設(shè)定最大溫度設(shè)定值。

file:///C:\Users\ADMINI~1\AppData\Local\Temp\ksohtml\wpsD10B.tmp.jpg

圖5-2最大溫度值設(shè)置圖

再次按下設(shè)置鍵，電風(fēng)扇處于最小值的設(shè)定界面如圖，此時(shí)可以用加減鍵設(shè)定最小溫度設(shè)定值。

file:///C:\Users\ADMINI~1\AppData\Local\Temp\ksohtml\wpsD10C.tmp.jpg

5-3最小溫度值設(shè)置圖

再次按下設(shè)置鍵，電風(fēng)扇切換為手動(dòng)擋時(shí)，界面如下，此時(shí)可以通過加減鍵選擇三個(gè)風(fēng)速的檔位。

file:///C:\Users\ADMINI~1\AppData\Local\Temp\ksohtml\wpsD11D.tmp.jpg

圖5-4手動(dòng)擋工作圖

以上所有的功能選擇或設(shè)置都可以用按鍵或者紅外遙控器完成。

結(jié)論

本文章主要設(shè)計(jì)了一種智能的紅外線遙控電風(fēng)扇，整個(gè)系統(tǒng)通過紅外線接收發(fā)射模塊、電機(jī)控制模塊、溫度檢測模塊、按鍵操作控制模塊、還有液晶屏幕顯示模塊組成。整個(gè)電風(fēng)扇系統(tǒng)是通過STC12系列單片機(jī)形成了用三個(gè)按鍵操控多種工作模式的切換以及風(fēng)速的切換，三個(gè)按鍵分別為增加鍵，功能鍵和減小鍵，能夠由需要配置電風(fēng)扇的工作模式。而且，在設(shè)置的時(shí)候，在電風(fēng)扇基礎(chǔ)功能的前提下，還配置了聲音提醒等功能。本文還描述了用紅外線遠(yuǎn)程操控檔位，如此這般就能夠?qū)崿F(xiàn)舒適地用遙控器來操控風(fēng)扇的啟動(dòng)與停止了，操作使用非常方便。電風(fēng)扇的操控是經(jīng)由遙控器實(shí)現(xiàn)的，它的基礎(chǔ)是紅外線通信的原理，且風(fēng)速的大小也是通過PWM信號(hào)來調(diào)節(jié)控制的。電風(fēng)扇還有良好的顯示界面，電風(fēng)扇和人的交互方面也非常好。本設(shè)計(jì)通過對(duì)智能電風(fēng)扇的簡單的功能增加，例如風(fēng)速自動(dòng)控制等，讓電風(fēng)扇更加的齊全可靠，使用更加舒適。

參考文獻(xiàn)

[1]陳靜, 史雪飛. “模擬電子技術(shù)”課程中若干關(guān)鍵問題的探討[J]. 電氣電子教學(xué)學(xué)報(bào),2014, 36(1):59-60.

[2]張毅剛 王少軍 付寧. 單片機(jī)原理及接口技術(shù)[M]. 人民郵電出版社, 2015.

[3]波形發(fā)生器.歷屆全國大學(xué)生電子競賽SPCE061A實(shí)現(xiàn)方案.北京北陽電子技術(shù)有限公司，2014

[4]吳凌鸝. 微機(jī)備用電源自動(dòng)投入裝置現(xiàn)場運(yùn)行分析[J]. 中國電子商務(wù),2014(22):269-270.

[5] Vajpayee P. An ultra-high gain low power two stage CMOS op-amp based on inverse aspect ratio self cascode structures[J]. Analog Integrated Circuits & Signal Processing, 2014, 81(2):349-359.

[6]Marchisio M A. In silico, design and in vivo, implementation of yeast gene Boolean gates[J]. Journal of Biological Engineering, 2014, 8(1):6-6.  

[7]劉慧勇 .楊虹,基于STM32的智能電風(fēng)扇設(shè)計(jì)[M].2014

[8]佚名. 電子線路設(shè)計(jì)·實(shí)驗(yàn)·測試[M]. 電子工業(yè)出版社, 2014.

[9]王爽.英飛凌XE166/XC2000單片機(jī)開發(fā)與應(yīng)用實(shí)例[M].電子工業(yè)出版社,2014.6.  

[10]陸超逸 石杰元 基于MSP430和Android溫控距控智能電風(fēng)扇設(shè)計(jì).電子世界.2016.10.

[11]唐曉珊.管瓊.李運(yùn)彪.王歡 電風(fēng)扇自動(dòng)溫控裝置設(shè)計(jì).電子設(shè)計(jì)工程.2016.12

[12]蔣小軍.基于單片機(jī)的智能溫控風(fēng)扇.科技展望.2016.13

[13王文江.]基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的教室智能用電系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).中國科技信息.2016.2.

附錄

附錄1

系統(tǒng)總電路圖：

file:///C:\Users\ADMINI~1\AppData\Local\Temp\ksohtml\wpsD11E.tmp.jpg

附錄2

完整的程序：

#include <reg52.h>                 //調(diào)用單片機(jī)頭文件

#define uchar unsigned char  //無符號(hào)字符型 宏定義        變量范圍0~255

#define uint  unsigned int         //無符號(hào)整型 宏定義        變量范圍0~65535

//數(shù)碼管段選定義      0     1    2    3    4    5        6         7          8           9        

uchar code smg_du[]={0x28,0xee,0x32,0xa7,0xe4,0xa1,0x51,0xea,0x80,0xa0,

                                           0x60,0x25,0x39,0x26,0x31,0x71,0xff};         //斷碼

//數(shù)碼管位選定義

uchar code smg_we[]={0xef,0xdf,0xbf,0x7f};

uchar dis_smg[8] = {0x28,0xee,0x32,0xa2,0xe4,0x92,0x82,0xf8};        

uchar smg_i = 3;    //顯示數(shù)碼管的個(gè)位數(shù)

sbit dq   = P2^4;        //18b20 IO口的定義

sbit beep = P3^3;  

bit flag_lj_en;                 //按鍵連加使能

bit flag_lj_3_en;         //按鍵連3次連加后使能  加的數(shù)就越大了

uchar key_time,key_value;      //用做連加的中間變量

bit key_500ms  ;

sbit pwm = P2^3;  

uchar f_pwm_l ;          //越小越暗

uint temperature ;  //

bit flag_300ms ;

uchar menu_1;       //菜單設(shè)計(jì)的變量

uint t_high = 300,t_low = 100;           //溫度上下限報(bào)警值

//數(shù)碼管位選定義

sbit smg_we1 = P3^7;            //數(shù)碼管位選定義

sbit smg_we2 = P3^6;

sbit smg_we3 = P3^5;

sbit smg_we4 = P3^4;

uchar danwei;

/***********************1ms延時(shí)函數(shù)*****************************/

void delay_1ms(uint q)

{

        uint i,j;

        for(i=0;i<q;i++)

                for(j=0;j<120;j++);

}

/***********************小延時(shí)函數(shù)*****************************/

void delay_uint(uint q)

{

        while(q--);

}

/***********************數(shù)碼位選函數(shù)*****************************/

void smg_we_switch(uchar i)

{

        switch(i)

        {

                case 0: smg_we1 = 0;  smg_we2 = 1; smg_we3 = 1;  smg_we4 = 1; break;

                case 1: smg_we1 = 1;  smg_we2 = 0; smg_we3 = 1;  smg_we4 = 0; break;

                case 2: smg_we1 = 1;  smg_we2 = 1; smg_we3 = 0;  smg_we4 = 1; break;

                case 3: smg_we1 = 1;  smg_we2 = 1; smg_we3 = 1;  smg_we4 = 0; break;

        }        

}

/***********100us的延時(shí)函數(shù)***12M晶振**************/

void delay_100us(uchar z)

{                                //12M

   uchar x,y;

   for(x=0;x<z;x++)

     for(y=0;y<20;y++);

}

uchar flag_moshi;

sbit hw_P32=P3^2;           //紅外遙控IO口的定義

bit flag_jiema_en = 0; //紅外解碼成功標(biāo)志位

uchar hw_table[4];           //紅外解碼數(shù)據(jù)緩沖區(qū)

/***********************數(shù)碼顯示函數(shù)*****************************/

void display()

{

        static uchar i;   

        i++;

        if(i >= smg_i)

                i = 0;        

        P1 = 0xff;                         //消隱

        smg_we_switch(i);                 //位選

        P1 = dis_smg;                 //段選