电风扇的智能红外遥控器系统设计毕业设计.doc

南阳理工学院本科生毕业设计(论文)电风扇的智能红外遥控器系统设计The Design of Infrared Remote Control System of Intelligent Electric Fan 总 计：37 页 表 格：2 个 插 图：32 幅南 阳 理 工 学 院 本 科 毕 业 论 文 电风扇的智能红外遥控器系统设计The Design of Infrared Remote Control System of Intelligent Electric Fan学 院： 电子与电气工程学院 专 业： 电气工程及其自动化 南阳理工学院Nanyang Institute of Technology毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得 及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。作 者 签 名： 日 期： 指导教师签名： 日期： 使用授权说明本人完全了解 大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。作者签名： 日 期： 学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名： 日期： 年 月 日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权 大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。涉密论文按学校规定处理。作者签名：日期： 年 月 日导师签名： 日期： 年 月 日指导教师评阅书指导教师评价：一、撰写（设计）过程1、学生在论文（设计）过程中的治学态度、工作精神 优 良 中 及格 不及格2、学生掌握专业知识、技能的扎实程度 优 良 中 及格 不及格3、学生综合运用所学知识和专业技能分析和解决问题的能力 优 良 中 及格 不及格4、研究方法的科学性；技术线路的可行性；设计方案的合理性 优 良 中 及格 不及格5、完成毕业论文（设计）期间的出勤情况 优 良 中 及格 不及格二、论文（设计）质量1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？ 优 良 中 及格 不及格2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？ 优 良 中 及格 不及格三、论文（设计）水平1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义 优 良 中 及格 不及格2、论文的观念是否有新意？设计是否有创意？ 优 良 中 及格 不及格3、论文（设计说明书）所体现的整体水平 优 良 中 及格 不及格建议成绩： 优 良 中 及格 不及格（在所选等级前的内画“”）指导教师： （签名） 单位： （盖章）年 月 日评阅教师评阅书评阅教师评价：一、论文（设计）质量1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？ 优 良 中 及格 不及格2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？ 优 良 中 及格 不及格二、论文（设计）水平1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义 优 良 中 及格 不及格2、论文的观念是否有新意？设计是否有创意？ 优 良 中 及格 不及格3、论文（设计说明书）所体现的整体水平 优 良 中 及格 不及格建议成绩： 优 良 中 及格 不及格（在所选等级前的内画“”）评阅教师： （签名） 单位： （盖章）年 月 日教研室（或答辩小组）及教学系意见教研室（或答辩小组）评价：一、答辩过程1、毕业论文（设计）的基本要点和见解的叙述情况 优 良 中 及格 不及格2、对答辩问题的反应、理解、表达情况 优 良 中 及格 不及格3、学生答辩过程中的精神状态 优 良 中 及格 不及格二、论文（设计）质量1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？ 优 良 中 及格 不及格2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？ 优 良 中 及格 不及格三、论文（设计）水平1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义 优 良 中 及格 不及格2、论文的观念是否有新意？设计是否有创意？ 优 良 中 及格 不及格3、论文（设计说明书）所体现的整体水平 优 良 中 及格 不及格评定成绩： 优 良 中 及格 不及格（在所选等级前的内画“”）教研室主任（或答辩小组组长）： （签名）年 月 日教学系意见：系主任： （签名）年 月 日电风扇的智能红外遥控器系统设计 摘 要 为了家用电风扇的使用更加方便快捷，以C8051F020为主控模块，SM0038为红外一体化接收发射管，设计了一个简易的单片机红外遥控电风扇系统。该系统设计实现了以下电风扇的基本功能：开关功能、调速功能，定时功能，风类选择功能。系统添加了防触电保安器，大幅提高了使用安全性。系统仿真表明，智能红外遥控风扇具有操作简单，实用性强，安全快捷等优点。 关键词 红外遥控;信号调制;编码;解码The Design of Infrared Remote Control System of Intelligent Electric FanElectrical Engineering and Automation Specialty CHENG-XiangAbstract: For more convenient and quick of household electric fan .with C8051F020 as the main control module, SM0038 as the integration of infrared receiving tubes, designed a simple micro-controller infrared remote control electric fan system. Under this system design has realized the basic function of the electric fan: switch function, the function of speed adjustment, timing function, wind, class selection function added to prevent electric shock protector, a substantial increase in the use of security. System simulation show that the intelligent infrared remote control fan has simple operation, strong practicability, safe and fast. Key words: Infrared Remote Control;Signal Modulation;Encoding;Decoding目 录1 引言11.1 课题的研究背景及意义11.2 国内、外发展现状11.3 系统结构组成22 系统硬件电路的设计22.1 系统工作原理22.2 系统主控模块设计32.2.1 C8051F020单片机的引脚结构及功能说明32.2.2 C8051F020单片机的最小系统设计42.3 发射端电路模块设计52.3.1 红外发射电路设计72.3.2 键盘电路设计82.3.3 显示电路设计92.4 接收端电路模块设计112.4.1 红外接收电路设计112.4.2 键盘电路设计122.4.3 显示电路设计132.4.4 电源电路设计132.5 电机控制电路142.5.1 电机工作原理142.5.2 风的类型142.5.3 工作方式152.5.4 调速原理152.5.5 调速方法162.6 其它外围电路162.6.1 按键去抖动电路162.6.2 防触电保安器173 系统软件设计183.1 红外发射端程序设计183.2 遥控码的发射183.3 红外接收203.3.1 接收端程序设计203.3.2 数码帧的接收处理203.4 程序流程213.4.1 系统主程序流程图213.4.2 各附程序流程图224 系统仿真与调试244.1 编程环境244.2 系统仿真24结束语26参考文献27附录28致谢371 引言1.1 课题的研究背景及意义科技的发展，科学技术的进步日新月异，导致社会节奏加快，因此人们对于方便，智能的要求不断提高，遥控器能迎合这一需求。红外遥控是一种远距离，利用红外信号来操作的一种技术。由发射端发出指令，接收端处理信号，最终实现远距离的控制。红外遥控技术有很强的隐蔽性和穿透性，基本适合各类场合，目前大部分电器运用了红外遥控技术，电风扇也是其中之一。红外遥控是一个小小的科技创新，但随之而来的事极大的便利。此项技术的长足进步，也促使遥控风扇的设计更容易，造价更低廉。作为一种常用的电器，电风扇具有体积轻巧、价格便宜、摆放方便等特点。空调虽然现在在城市中已经相当普遍，而且有替代电风扇的趋势，但是由于家庭消费水平所限，在将来的一段时间里，电风扇在中小城市和农村仍有较大的市场份额。市场的需求促使了电风扇的发展。“智能化”的兴起，使得电风扇的功能也越来越多，越来越贴进人们生活。在现有市场多功能红外遥控电风扇的基础上，提出了一种新型的智能电风扇，相对于旧式电风扇，智能电风扇设置了很多人性化的设计，如智能照明，安全保护，倾倒保护，智能照明等功能，使得电风扇更加人性化，相信其丰富的功能、人性化的设计将会大大提高电风扇的市场竞争力。1.2 国内、外发展现状随着电子制造业的不断发展，社会对生产率的要求越来越高，各行业都需要精良高效、高可靠性的设备来满足要求。风扇老式家电的一类，曾被认为是空调产品冲击下的淘汰品；但电风拥有价格便宜、使用方便、体积小等特点。由于许多的家庭消费水平并不是很高，电风扇在中地区以及农村将来一段时间里还是会占有市场的许多份额，但老式电风扇功能简单，不能满足智能化的要求。为提高电风扇的市场竞争力，使之在技术含量上有所提高，且更加安全可靠，智能电风扇随之被提出。相比之下，国外的只能电风扇起步较早，目前各类研究也比较成熟，电风扇在中国仍然具有很大的市场，所以我国对电风扇的优化研究是很积极的。智能电风扇已经开始投入市场，目前这方面的技术已经成熟。下一阶段的研究将是使其更加人性化，更好的满足不同群体的人的需求。美的等家电企业相继推出了大厦扇和学生扇，这是针对不同的人群而专门研制的，具有智能化控制系统的电风扇。 国外在电风扇方面的研究相对我国不那么积极，但是在智能化电器方面的研究却比我国更加成功1.3 系统结构组成本设计方案就是以电风扇为对象，通过红外遥控系统来实现电风扇的几种常用功能，如：开关功能、调速功能、定时功能等的控制，相对于传统的机械控制，体现出了更加方便、更加快捷的优点。系统由硬件和软件两部分组成，都采用了模块化的结构。其硬件接口部分主要包括SM红外接收模块、LED显示模块、键盘处理模块、防触电保护模块。软件部分则包含红外发生程序、红外接收程序和风扇控制程序。 图1 系统组成框图2 系统硬件电路的设计2.1 系统工作原理红外遥控是单向的红外通信方式，整个信号传输中，需要一个发射端和一个接收端。发送端采用单片机将待发送的二进制信号编码调制为一系列的脉冲串信号，通过红外发射管发射红外信号。红外接收端普遍采用价格便宜，性能可靠的一体化红外接收头接收红外信号，它对信号进行放大后送解调电路将以调制的指令编码信号解调出来，即还原为编码信号，再送给单片机，经单片机解码并控制相关对象。2.2 系统主控模块设计系统采用的主控器是C8051F020单片机。C8051F系列单片机就是一种典型的SOC型单片机，原是Cygnal公司的产品，该公司于2003年并入Silicon Laboratories公司。C8051F系列具有与MCS-51单片机兼容的内核，运用流水线式运算技术，不再把时钟周期以及机器周期进行细致区分，可以在执行指令的同一时刻，预处理接下来的指令，增加了指令执行速率。其中C8051F020是该系列单片机中功能较全，最具有代表性的一款C8051F020 提供以下标准功能：64k bytes字节Flash 存储器，4352（4096+256）B的片内RAM，64个数字I/O引脚，5个通用的16位定时器，硬件实现的SPI,SMBUs/I²C和两个UART串行通接口，可寻址64KB地址空间的外部数据存贮器接口。模拟外设以及数字外设都能由固件使能或禁止，配置。同时，Flash存储器也可以在线系统重新编程，可用于不易失类数据储存，并可以现场刷新8051固件，支持断点、观察点、单步运行和停机命令1。在使用JTAG引脚都容许5V的输入信号电压。C8051F020为100引脚TQFP封装，如图2所示。片内原理框图如图3所示。2.2.1 C8051F020单片机的引脚结构及功能说明图2 C8051F020芯片示意图2.2.2 C8051F020单片机的最小系统设计单片机最小系统设计如图3所示：图3 C8051F020最小系统原理框图（1）C8051F系列MCU振荡器每个C8051F系列MCU都包含内部振荡器以及外部振荡器驱动电路，每个驱动电路都可以作系统时钟，MCU在复位后从内部振荡器启动。系统时钟能够在内部和外部振荡器间切换。也可以在选择的时候，让其中一个振荡器保持在允许状态，这样可以避免切换时的延迟。外部振荡器的可配置性是相当可观的，足以为用户带来多种选择2。时基信号可以来自外CMOS时钟源或者晶体谐振器，陶瓷谐振器喝RC组合电路以及外部电容也可以。振荡器的工作方式是受SFR控式，内外各一个，即OSCICN内部振荡器控制寄存器和OSCXCN外部振荡器控制寄存器。（2）C8051F020交叉开关配置C8051F020单片机内部的数字和模拟资源可以通过P0P3，32个I/O引脚使用。每个端口引脚可以被定义为通用I/O(GPIO),又可以分配给一个数字外设或功能（例如：UART0或/INT1），如图所示。其中P1口的引脚可以用作ADC1的模拟输入。设计者完全控制数字功能的引脚分配，只受（3）端口I/O初始化步骤1）用端口输入方式寄存器（PnMDIN）选择所有的端口引脚输入方式（模拟或数字）。2）用端口输出方式寄存器（PnMDOUT）选择所有的端口引脚输出方式）3）将引脚分配给要使用的外设4）使能交叉开关（XBARE=1）（4）程序流程图 图4最小系统框图2.3 发射端电路模块设计发射端电路：单片机系统及显示电路、红外发射电路、按键电路和稳压电路等组成。 图5 手持式遥控器方框图1. C8051F020的功能：（1）高速、流水线结构的8051兼容 的CIP-51内核（可达25MIPS）（2）64KB可重编程闪速存储器（3） 真正12位、100ksps的8通道ADC，带PGA （4） 4352B的片内RAM（5） 可寻址64KB地址空间的外部数据存储器接口（6） 硬件SPI.SMBus/I²C和两个UART串行接口（7） 5个通用16位定时器（8） 两个12位DAC （9） 低耗空载和掉电方式。2.C8051F020端口输入/输出图6 端口I/O功能框图MCU中有大量的数字资源需要通过数字I/O端口P0，P1，P2和P3才能使用。端口0、1、2中的每个引脚既可以定义为对应的端口I/O，又可以分配给一个内部非模拟资源，如图7所示3。设计者对功能分配有完全的控制，只受所选器件可用引脚多少的限制。这种灵活性分配得益于优先权交叉开关译码器的强大功能，无论交叉开关怎么配置，端口I/O引脚状态都能够被送到对应锁存器。引脚名称引脚号引脚类型说明VDD18,20数字电压源DGND17,21数字地AV+9,29模拟电压源AGND8,30模拟地TCK14数字输入带内部上拉的JTAG测试时钟TMS13数字输入带内部上拉的JTAG测试模式选择TDI15数字输入带内部上拉的JTAG测试数据输入TDO16数字输出带内部上拉的JTAG测试数据输出XTAL110模拟输入晶体输入XTAL211模拟输出晶体输出/RST12数字I/O芯片复位VREF3模拟I/O电压基准CP0+2模拟输入比较器0的同相输入端CP0-1模拟输入比较器0的反相输入端CP1+模拟输入比较器1的同相输入端CP1-模拟输入比较器1的反相输入端DAC032模拟输出数模转换输出口0DAC131模拟输出数模转换输出口1AIN0-AIN747模拟输入模拟MIX通道输入0-7P0.0-P0.719、2227数字I/O端口0位0-7P1.0-P1.7数字I/O端口1位0-7P2.0-P2.7数字I/O端口2位0-7P3.0-P3.7数字I/O端口3位0-7表1引脚定义2.3.1 红外发射电路设计本遥控发射器采用码分制遥控方式。码分制红外遥控就是指令信号产生电信号以不同的脉冲编码（不同的脉冲数目及组合）代表不同的控制指令。在确定选择C8051F020作为本设计发射电路核心芯片和点触式开关作为控制键后，加上一个简单红外发射电路和12M晶体震荡器便可实现红外发射。红外发光二极管为发射部分的主要元件。由于红外发光二极管的内部材料与普通二极管不同，所以它是一个特殊的发光二极管，在它的两端加上一定的电压时，其发出来的是红外线不再是可见光。现在市面上常用的红外发光二极管的波长为940nm，其与普通5的发光二极管外形相同，但是颜色不同4。遥控发射通过键盘，每按下一个键，即产生具有不同的编码数字脉冲，这种代码指令信号调制在40KHz的载波上，激励红外光二极管产生不同的脉冲，通过空间传送到受控机的遥控接收器。P1口作为按键部分，P0.7口作为发射部分。电路图如图7所示：本系统采用PH303红外发射二极管，波长为940，正向电压在1.5V以下。图7 红外发射电路2.3.2 键盘电路设计单片机系统的键盘主要有两种：一种是有编码键盘，另一种是非编码键盘。编码键盘：包括按键和产生键码的硬件电路。当使用时，按下键盘上的按键，硬件电路就会产生这个键的代码（简称键码），在此时还会产生一个脉冲信号，脉冲信号传递给CPU以接收键码。编码键盘的优点是编写程序简单而且使用方便；缺点所使用的硬件复杂。非编码键盘：排列成行或列矩阵形式是其按键的特点。按键只能简单地实现接点的接通或断开，所以要有与之相应的程序相配合，从而实现相应的键码，而且非编码键盘的一个优点是不需要附加硬件电路5。为了简洁电路，使用非编码键盘。如图8所示：图8矩阵键盘原理图2.3.3 显示电路设计显示器是一类比较多见的设备，其种类繁多，但在单片机实例中常用发光二极管显示器(LED)以及液晶显示器（LCD）两种，由于这两种显示其结构简单，价格便宜，接口容易实现，因而得到广泛应用。下面介绍LED的结构、工作原理以及它的接口电路。LED显示器又称为数码管，它主要由8段发光二极管组成，如图9所示。图9中，ag为数字或字符显示段，h段为小数点显示，通过ag为7个发光段的不同组合，可以显示0到9和A到F共16个字母和数字。例如，当a、b、g、e、d、段亮时，则显示字幕“F”。LED可以分为共阴极和共阳极两种结构，如图10.1和10.2所示。其中图10.1为共阴极结构。即把8个发光二极管阴极连在一起。这时如果需要点亮ag中的任何一盏灯，只需要在相应端输入高电平即可；输入低电平则截止6。图10.2为共阳极结构。其显示端输入低电平有效，高电平截止。表2列出了共阳极与共阴极LED显示其显示数字、字母与显示代码之间的对应关系。LED的显示方式可以分为两种，一是静态显示，二是动态显示，本设计选用动态显示。其特点是似乎各位LED是“同时”显示的。动态显示法是目前各种单片机采用的流行方法。其优点是硬件简单，“动态”由软件实现。本设计选用动态显示的方法，其显示格式如表1。表2 数码管显示格式数码管1数码管2风速D相应数字模式E相应数字定时A相应数字数码管的操作电路如图9所示：图9 数码管基本操作电路2.4 接收端电路模块设计接收端电路：单片机系统及显示电路、红外发射电路、按键电路、电源电路和控制单元等组成。其设计原理图如下：图10 红外接收端方框图2.4.1 红外接收电路设计在接收过程中，脉冲通过光学滤波器和红外二极管转换为40KHZ的电信号，此信号经过放大，检波，整形，解调，送到解码与接口电路，从而完成相应的遥控功能。接收电路图见图11。图11 红外接收电路通常，红外遥控器将遥控信号(二进制脉冲码)调制在40KHz的载波上，经过缓冲过程，放大过程之后被送至红外发光二极管，产生红外信号7。把前面的遥控编码脉冲对照40KHz载波信号进行脉幅调制，再一次经过缓冲过程，放大过程之后发射出去。红外接收管是接收部分的主要元件，红外接收管是一种光敏二极管。在实际应用时，为了使它能正常工作，需要给红外接收二极管加上反向的偏压，即在电路中反向应用，这样就可以拥有较高的灵敏度，本设计采用SM0038红外接收头,见图12。图12 SM0038一体化红外接收器的内部包括：红外光敏二极管、接收电路、放大电路、解码器、滤波器等，只要架上+5V电源，输出引脚直接输出不带副载波的负极性RC-5信号8。具有电路简单，灵敏性高，抗干扰性好等优点。“1”和“0”码相应的码形如图13所示图13 RC-5信号中的“1”码和“0”码2.4.2 键盘电路设计接收端采用矩阵按键，其中0，1，2按键用于风扇的定时，模式，调速切换。本设计中，P1.0用于定时切换，P1.1用于模式切换，P1.2用于调速切换。按键原理图如图14所示：图14 独立按键原理图2.4.3 显示电路设计接收端数码管的选用同发射端的显示部分，采用双位SN20401数码管。2.4.4 电源电路设计直流稳压电源的主要由电源变压器、整流电路、滤波电路和稳压电路四部分组成。图中C7用于频率补偿，防止自激振荡和抑制高频干扰；C8采用电解电容，以减少电源引入的低频干扰对输出电压的影响；D3是保护二极管，当输入端短路时，给C6一个放电的通路，防止C6击穿。框图如图15所示：图15 稳压电源原理图2.5 电机控制电路2.5.1 电机工作原理CPU 板将单片机、控制部分、键盘组合在一起完成了人机对话。 用C8051F020 单片机来做主芯片控制,采用红外SM0038接收头，结合继电器控制电机档位，为了能远离距的制电风扇，采用了红外遥控器。通常红外遥控器由发射和接收两部分组成，发射部分由单片机C8051F020等构成。红外发射器由指令键、指令信号产生电路、调制电路、驱动电路及红外发射器组成。 2.5.2 风的类型自然风的处理流程如图17：图17自然风的循环图睡眠风的处理流程如图18 :图18 睡眠风的处理流程图正常风的处理流程如图19 :图19 正常风循环2.5.3 工作方式本设计有控制风速的自动控制与遥控两种方式控制电路，当选择为自动控制时，单片机默认为弱风，切换到强风档，主要方便与晚上睡觉时使用。当采用遥控方式时，人们可以根据自身感受采用遥控器调节风速和风类，也可以采用定时方式，随个人而定。 2.5.4 调速原理电风扇所用的是单相交流电机，因为交流电机需用220V电压，而单片机所能承受的电压是3.3V到5V所以必须选用中间继电器通过低压控制高压。由于在这里选用的是通过电压调速，所以将采用电抗器通过调整不同的二次电压的方法对电机进行调速。 10调速原理如图20所示。图20 调速原理2.5.5 调速方法如图，把电抗器串联到单相电动机电源回路中，通过切换电抗器的线圈抽头来实现降压调速。当调速开关拨到低时，主绕组LR与电抗器L串接电源，电源电压的一部分将降落在电抗器L的全部线圈上，因而主绕组LR的工作电压降低，LR产生的磁场减弱，电动机的转差率就增大，转速显著降低；当调速开关拨至高，主绕组在额定电压下运行，转速达到最高；当调速开关拨至中，LR和LA工作电压介于高速和低速之间，因此为中速。2.6 其它外围电路2.6.1 按键去抖动电路键盘一般是由一组按键按照一定规律组合而成，通过按键的通、断作用输入开关电压信号。按键由断开到闭会及由闭合到断开时，由于机械触点的弹性作用，按键的动作不是立刻完成的，在闭合及打开的瞬间有机械抖动的发生，抖动时间一般为510ms，表现在输入电压信号上为输入信号是抖动的不稳定的电平信号，其信号波形如图22所示。图22 按键抖动波形按键闭合稳态时间由我的按键时间决定，一般为零点几秒到几秒之间。为了消除键抖动的影响，保证在按键闭合稳定状态下读取键值，需要对键进行消抖处理。常用的消抖措施有硬件消抖和软件消抖两种11。 图23 硬件消抖电路硬件消抖是采用硬件电路的方法对键盘的按下抖动及释放抖动进行消抖，经过消抖电路使按键的电平信号只有两种稳定状态。常用的消抖电路有触发器消抖电路、滤波消抖电路两种。硬件消抖电路见图23。硬件消抖电路解决了键抖动问题，但当所需按键比较多时，硬件消抖电路将变得复杂，成本也比较高。而这时就可以采用软件消抖的方法。软件消抖的基本原理是当第一次检测到有键按下时，根据键抖动时间的统计规律先采用软件延时的方法延时一段时间(一般可取10ms20ms)，然后再确认键是否仍保持闭合状态，如仍保持闭合状态则键真正被按下，此时可读取键值，否则可视为干扰，对其不予理睬。采用软件消抖方法可省去硬件消抖电路，可键盘的工作速度将被降低。在此设计中使用了软件消抖，采用软件延时的方法延时一段时间再确认键是否仍保持闭合状态。2.6.2 防触电保安器在使用各种电器的过程中，安全性是一款电器优良性能的一种体现，每年因为触电造成的事故数不胜数，所以为了提高安全系数，本次设计中将加入防触电模块。国内常用的事剩余电流动作断路器，该断路器体积不大，灵敏度高，价格适中，我采用的事DZ47LE-32该系列断路器适用于交流50HZ额定电压至400V，额定电流至32A的线路中，做剩余电流保护之用。当有人触电或者电路泄露电流超过规定值的时候，剩余电流动作断路器能在非常短的时间内自动切断电源，保障用户的人身安全12。3 系统软件设计3.1 红外发射端程序设计红外发射端程序流程如图24所示：图24 红外发射端流程图3.2 遥控码的发射在某个操作按键被按下时，单片机会相应并且先读出该键键值，从而根据键值来设定遥控码的脉冲个数，再调制通过红外线发光管发射。通常，红外遥控是将遥控信号（二进制脉冲码）调制在40KHz的载波上，经缓冲放大后送至红外发光二极管，转化为红外信号发射出去的。将遥控编码脉冲对载波信号进行脉幅调制，然后经缓冲放大后送到红外发光管，可以降低电源消耗而且可以提高抗干扰性能。红外发射步骤:首先装入发射脉冲个数(发射时为3ms脉冲,停发时为1ms脉冲),如果脉冲个数为1则返回主程序,若不为1则发1ms脉冲,然后停发1ms脉冲,这样就停止发射过程。在生产生活中,运用红外线遥控时,受到控制距离,角度等影响,使用效果不是很好,如采用调频或调幅发射接收码,可提高遥控距离,并且没有角度影响。图25 遥控发射器遥控码发射程序流程图3.3 红外接收3.3.1 接收端程序流程接收端程序流程如图26所示：图26 遥控接收器主程序流程图3.3.2 数码帧的接收处理接收数据帧是通过红外线接收器输出的数据为脉冲帧数据时，然后第一位码的低电平将启动中断程序。当数据帧接收时，会验证第一位码的码宽：（1） 如果第一位低电平码为低于2ms的脉宽，会被当作错误码处理。（2） 如果间隔位的高电平为高于3ms的脉宽时，结束接收，此时来看累加器A中的脉冲个数，从而响应相应输出口的操作。 (3) 红外信号的一个完整全码=引导码+用户码+用户码+数据码+数据反码。其中，引导码高电平4.5ms，低电平4.5ms；系统码8位，数据码8位，共32位；其中前 16 位为用户识别码，能区别不同的红外遥控设备，防止不同机种遥控码互相干扰。后 16 位为 8 位的操作码和 8位的操作反码，用于核对数据是否接收准确。收端根据数据码做出应该执行什么动作的判断。例如档位调整部分，通过红外解码程序，得到数据的内容，之后再转换为程序指定的命令，再通过单片机的端口输出高低电平选择电风扇的档位。 图27 接收器输出遥控码波形图（一帧）3.4 程序流程3.4.1 系统主程序流程图单片机收到一个中断后，开始计数， 然后在主程序有一个判断子程序，首先判断是否> 8MS，是否有高电平， 再判断是否>4MS 的低电平，然后再判断是否是“0”或“1”， 循环32次，完成32个码的接收和存储。流程如图28所示：图28控制板主程序流程图3.4.2 各附程序流程图K1：低、中、高档，相应的指示灯亮。K2：控制彩灯，相应的指示灯亮。 K3：自然风，睡眠风，正常风控制，参见(图a)、(图 b)、(图c) K4：定时30分钟，1小时，2小时，4小时，相应的指示灯点亮。参见(图 d) K5：具有开机功能和关机功能 图29按键流程图图30键值处理流程 4 系统仿真与调试4.1 编程环境本设计程序全部采用Keil进行编写。Keil uVision2是目前使用广泛的单片机开发软件，它集成了源程序编辑和程序调试于一体，支持汇编、C、PL/M语言。汇编语言虽然属于低级语言，应用方面不具备明显的优势13。故本设计就采用C语言来实现各项功能。其编译界面如图31。图31编译界面4.2 系统仿真为了方便后期的硬件搭建，本设计在前期使用仿真软件Proteus对部分系统进行了仿真。Proteus ISIS是英国Labcenter公司开发的电路分析与实物仿真软件14。它运行于Windows操作系统上，可以仿真、分析(SPICE)各种模拟器件和集成电路，该软件的特点是：（1）实现了单片机仿真和SPICE电路仿真相结合。具有模拟电路仿真、数字电路仿真、单片机及其外围电路组成的系统的仿真、RS232动态仿真、I2C调试器、SPI调试器、键盘和LCD系统仿真的功能；有各种虚拟仪器，如示波器、逻辑分析仪、信号发生器等。（2）支持主流单片机系统的仿真。目前支持的单片机类型有：68000系列、8051系列、AVR系列、PIC12系列、PIC16系列、P