基于C8051F020的紅外遙控電風扇設計

摘要：給出了一種采用C8051F020單片機實現紅外遙控電風扇的系統方案。將紅外接收模塊、溫度采集電路、實時時鐘電路、報警電路和風速控制電路置于電風扇中，通過C8051F020單片機實現電風扇風速控制、定時功能和運行模式切換功能，采用4×4鍵盤或者遙控器完成數據和控制指令的輸入，并通過TS1602 LCD完成基本的狀態數據和控制指令實時顯示等。實驗結果表明：本系統能夠成功實現電風扇的運行模式切換、風速控制和定時功能，自動運行模式下，風速由環境溫度決定，溫度控制精度為±1℃。
關鍵詞：C8051F020單片機；紅外遙控；模式切換；風速控制；定時功能

目前市場上的風扇多為機械方式控制和定時，功能少，噪聲大，且不能根據實時的環境溫度改變風速。本文介紹了一種基于C8051F020單片機的紅外遙控風扇系統的設計，巧妙利用紅外控制技術，結合實時時鐘DS1302、溫度傳感器DS18B20和單片機C8051F020實現電風扇的智能控制，運行模式可切換。自動運行模式下，實時調整風速有利于節能控制，符合現代電子產品自動化、智能化、人性化的設計要求，可移植性強，人機界面友好。

1 整體方案設計
方案的主要任務是實現電風扇的智能控制，運行模式可切換。手動運行模式下，遙控器或者鍵盤輸入數據和控制指令的輸入，單片機解碼成對應的控制指令來完成對風扇電路的智能控制。自動運行模式下，C8051F020單片機通過DS18B20測得實時環境溫度值，將溫度與風速檔位設定值進行比較后驅動電風扇相應檔位工作。

2 硬件電路設計
2．1 硬件總體設計
整個系統主要由紅外遙控發射接收電路、鍵盤電路、實時時鐘電路、溫度采集電路、LCD顯示器、繼電器控制電路和單片機控制電路組成。其中，紅外發射電路和鍵盤電路(與遙控器命令匹配)用來輸入控制信號；LCD是用來顯示控制命令、狀態信息、實時時間和實時溫度值；實時時鐘電路用于讀取實時時間；溫度采集電路用于實時監測環境溫度，方便電風扇在自動運行模式下工作；單片機是整個控制系統的核心，控制繼電器工作和電風扇運行。系統總體電路設計框圖如圖1所示。

2．2 紅外發射接收
紅外遙控有發送和接收兩個部分組成。發射電路采用專用紅外發射IC SC6122和按鍵(與鍵盤輸入電路完全匹配)完成。接收部分采用一體化紅外遙控接收頭HS0038，將接收到的紅外信號送入C8051F020單片機外部中斷0，由單片機完成紅外數據的解碼。C8051F020內置增強型數字交叉開關，通過配置交叉開關控制寄存器XBR0和XBR213，將INT0配置在C8051F020的P0．2(INT0)，完成串行數據的接收。
2．3 控制電路
MCU控制電路包括三個部分：控制信號輸入、繼電器控制電路和數據顯示部分。
控制信號輸入部分主要由C8051F020 I／O端口P1控制矩陣式4×4鍵盤完成。使用矩陣式鍵盤，具有占用I／O資源少，程序編制簡單等特點。鍵盤控制電路主要完成風速、定時、運行模式等控制命令的輸入。采用4×4矩陣鍵盤，用于非遙控工作時，按鍵驅動電扇工作，即機械方式驅動，按鍵功能如圖2所示。自動／手動為功能切換按鍵，在自動和手動之間進行切換，定時時間和風速控制根據需要選擇相應檔位。

繼電器控制電路主要由MCU I／O端口P3口控制7個繼電器完成。繼電器分別控制系統開關、定時時間、導風和風速檔位選擇。
顯示部分通過C8051F020的端口P2作為與LCD1602通信的8位數據線，主要完成通信數據和狀態信息的顯示。