紅外線遙控電風扇設計思路

概述

遙控電風扇是 90年代初期在廣東珠江三角洲地區(qū)作做大量的研發(fā)和生產(chǎn)，并有專門的掩模芯片作為主控芯片使用，現(xiàn)本人用單片機作了接收和發(fā)射的配套使用的系統(tǒng)方案。紅外遙控電路現(xiàn)在已成為一種設計電路的時尚,現(xiàn)簡單地介紹了紅外線遙控發(fā)射、接收系統(tǒng)的原理，給出用 89C2051作為遙控接收系統(tǒng)解碼器的一種巧妙實現(xiàn)方法，以及完整的51匯編程序代碼。包括發(fā)射、接收的原理圖及其編程的主程序、發(fā)送程序、接收程序、定時中斷程序的流程過程，從而完成此設計的要點，參考流程方框圖的構思過程，可以編寫應用軟件。遙控電風扇控制系統(tǒng)分為兩大部分：遙控器和電風扇控制板，下面分別加以描述。

一、遙控器

為了能遠離距的控制電風扇，采用了紅外遙控器。通常紅外遙控器由發(fā)射和接收兩部分組成，發(fā)射部分由單片機 80C2051等構成。接收部分由單片機89C51等構成。

1. 工作原理及組成部分

(1)CPU 采用AT89C2051單片機，AT89C2051的功能:

和 MCS-8051產(chǎn)品兼容、2KB可重編程閃速存儲器、耐久性:1000寫/擦除周期、2.7V~6V的操作范圍、全靜態(tài)操作：0Hz~24MHz、兩級加密程序存儲器、128×8位內部RAM、15根可編程I/O引線、6個中斷源、可編程串行UART通道、直接LED驅動輸出、片內模擬比較器、低耗空載和掉電方式。

（2）電源采用4節(jié)7號電池來提供電源，并用一個二極管（IN4148）進行降壓。

（3）調制部分：采用CD40106進行緩沖放大并整形.發(fā)送的數(shù)字信號與38K的載波進行相與，將其調制在一起,整形并緩沖放大,經(jīng)過8050進行放大驅動紅外發(fā)射管,使其發(fā)射紅外光。

(4)紅外發(fā)射方原理見圖（1）所示。

（圖 1 ）遙控器原理框圖

2.紅外發(fā)射

（1）發(fā)射部分包括鍵盤矩陣、編碼調制、紅外發(fā)送器。使用89C2051芯片 將按鍵信號調制在 38KHz 的載波信號上通過三極管放大后發(fā)射出去。紅外編碼為： 全碼 =引導碼+系統(tǒng)碼+系統(tǒng)反碼+數(shù)據(jù)碼+數(shù)據(jù)反碼。89C2051 的 P1口構成矩陣式鍵盤，用T1產(chǎn)生定時中斷，驅動P3.3產(chǎn)生一個38K的方波，作為紅外線的調制基波。將發(fā)送的數(shù)據(jù)和P3.0進行邏輯與后，經(jīng)過40106整形，用三極管驅動紅外發(fā)射管發(fā)射。

(2)按鍵功能

K1：低檔、中檔、高檔；鍵值為 01H

K2彩燈：鍵值為 02H

K3：自然風、睡眠風、正常風鍵；值為03H

K4定時；鍵值為04H

K5開/關機；鍵值為05H

(3)當無鍵按下時，延時10秒后進入待機狀態(tài)，系統(tǒng)處于低功耗模式。 當有按鍵按下時，INT0中斷產(chǎn)生中斷，同時喚醒CPU進行工作狀態(tài)。

3.紅外發(fā)射的編碼方式

遙控發(fā)射器專用芯片很多，根據(jù)編碼格式可以分成兩大類，這里我們以運用比較廣泛，解碼比較容易的一類來加以說明，現(xiàn)以日本 NEC的uPD6121G組成發(fā)射電路為例說明編碼原理。當發(fā)射器按鍵按下后，即有遙控碼發(fā)出，所按的鍵不同遙控編碼也不同。這種遙控碼具有以下特征：

(1)采用脈寬調制的串行碼，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”。

“0”和“1”組成的32位二進制碼經(jīng)38kHz的載頻進行二次調制以提高發(fā)射效率，達到降低電源功耗的目的。然后再通過紅外發(fā)射二極管發(fā)射。

(2)遙控編碼是連續(xù)的32位二進制碼組，其中前16位為用戶識別碼，能區(qū)別不同的電器設備，防止不同機種遙控碼互相干擾。該芯片的用戶識別碼固定為十六進制0FFH；后16位為8位操作碼（功能碼）及其反碼。

(3)遙控器在按鍵按下后，周期性地發(fā)出同一種32位二進制碼，周期約為108ms。一組碼本身的持續(xù)時間隨它包含的二進制“0”和“1”的個數(shù)不同而不同，大約在45～63ms之間。

(4)其相關的波形圖如下:

（圖 2）遙控編碼

4.硬件設計

硬件設計見電路原理圖（3）所示。

(圖3)遙控器電路原理圖

5.軟件設計

(1)采用中斷的處理程序完成整個系統(tǒng)的操作，INT0中斷處理完成鍵盤掃描以及發(fā)送。