电机转速红外遥控系统的设计.doc

电机转速红外遥控系统的设计摘 要本单片机红外遥控系统采用红外线脉冲个数编码、单片机软件解码，实现了对一个交流电动机的启停及转速控制。控制芯片采用AT89C2051单片机，其中红外编码脉冲是由按键值来决定其编码格式的；AT89S52单片机产生控制可控硅的移相脉冲，通过移相角的改变来实现导通角的改变，从而控制交流电机的转速。系统由遥控发射、遥控接收和电机控制三部分组成。遥控发射器的设计由AT89C2051单片机来完成，让单片机平时都处于低功耗空闲待机状态，一旦有按键按下，就会通过中断唤醒单片机进入正常工作状态，单片机采集按键信息并将其编码发送出去进行键盘查询，并由查询的键号控制红外管发射电路发出相应的脉冲，发射完毕后再进入低功耗空闲状态。遥控接收电路中的AT89S52单片机，采用5V的直流电源供电，当红外线接收器接收到红外编码信息后，便进行信息的解码，将解码信息送到单片机，单片机通过辨认取出有效的信息，在过零检测电路给主芯片提供一个标准的零电压起点后，发出相应的移相角脉冲，由其控制可控硅导通角的大小，从而控制电机的转速，在控制转速的同时，单片机发出脉冲控制LED灯的亮/灭来显示相应的档位。关键词：单片机，红外编码与解码，过零检测，移相角，交流电机控制DESIGN OF MOTOR SPEED INFRARED REMOTE-CONTROL SYSTEMABSTRACT The applied system of the MCU uses the number of encoder pulses by infrared remote control and software decoder with MCU to achieve to exchange a motor to open, stop and speed control. The main control chip is the MCU of AT89C2051, the number of key determines the encoding format of infrared pulse; The MCU of AT89S52 produces phase-shifted pulse to control the SCR, with the phase angle changing, it can change the conduction angle, so that the AC motor speed is changed. Fired by remote control, remote control receiving system and motor control of three parts. The design of remote control transmitter can be completed by the MCU of AT89C2051, it is usually in a low-power idle standby mode, once any button was pressed, it will wake up the MCU and enter the state of the normal work by the interruption , then the MCU collects the button information and sent out the coding to search the keyboard, with the number of keys by inquiring help, it can control the infrared transmitter tube to send out the pulse, after that the MCU will enter the low-power idle state again. The MCU of AT89S52 in the remote control receiver circuit is supplied by the DC 5V power, when the infrared receiver receives the information of infrared encoded, then the decoder of information will be decoded and sent to MCU, the MCU will pick out the effective information, after that the MCU sends out the suitable phase-shifted pulse when the circuit of zero-crossing detection provides a standard starting point of zero voltage to the main chip, it can change the conduction angle of SCR, so that it can control the motors speed, while it controls the speed, MCU sends out the pulse to control the LED s on or off to show the stalls.KEY WORDS：MCU, Infrared encoding and decoding, Zero-crossing detection, Phase-shifting angle, AC motor control目录前言.1第1章 绪论.1§1.1 红外技术概况1§1.2 红外技术的发展1§1.3 红外遥控的发明与应用2§1.4 红外遥控的发展现状与前景3第2章 设计方案与分析.4§2.1 方案选择4§2.2 功能要求4§2.3 硬件电路的设计方案5§2.3.1 遥控发射模块5§2.3.2 遥控接收模块5§2.4 方案分析6第3章 系统硬件电路的设计.9§3.1 发射电路的设计9§3.1.1 单片机及外围电路9§3.1.2 行列式操作键盘11§3.1.3 红外线发射指示电路11§3.1.4 低功耗控制电路12§3.2 接收电路的设计12§3.2.1 单片机及外围电路12§3.2.2 红外线接收电路14§3.2.3 电源电路14§3.3 控制电路的设计14§3.3.1 电机转速和启停电路14§3.3.2 交流电过零检测电路16§3.3.3 电机转速状态显示电路17第4章 系统软件的设计.18§4.1 遥控发射器的程序设计18§4.1.1 初始化程序和主程序18§4.1.2 外部中断1和定时器1中断服务程序20§4.1.3 键扫描、红外编码发射程序22§4.2 接收控制系统的程序设计26§4.2.1 初始化程序和主程序26§4.2.2 外部中断0的中断服务程序29§4.2.3 移相角控制程序32第5章 调试及性能分析.34§5.1 调试34§5.2 性能指标34§5.3 功能实现35结论.36参考文献. 37致谢.39附录.40符号说明U-电压，V I-电流，mA If-正向工作电流，mA Ip-正向峰值电流，mA Uf-正向压降，V IRD-发光二极管 VI-普通二极管 Ic-普通三极管最大集电极电流 Vcc-电路高电平，V Vdd-电路低电平，V C-电容前言随着科学技术的发展，人们生活的节奏越来越快，对方便，快捷的要求也随之增高！ 遥控器的出现，在一定程度上满足了人们这个要求。无线遥控技术日益被用于生活和生产过程中，这样可以使人们在日常生活中更容易地操作家用电器以及在工业生产中远离危险的生产环境。20世纪70年代红外遥控作为一种远程控制技术不断发展起来，其原理是利用红外线来传递控制信号，实现对控制对象的远距离控制。众所周知，无线遥控有很多种传输方式，为什么要采用红外光作为遥控光源呢1?具体原因如下：目前采用的红外线遥控是利用近红外光传送遥控指令的，波长为0.76-1.5µm。可见光的波长在0.38um0.76um之间，而红外线的波长在0.76um1000um之间，是不可见光。用近红外作为遥控光源，是因为目前红外发射器件(红外发光管)与红外接收器件(光敏二极管、三极管及光电池)的发光与受光峰值波长一般为0.8um0.94um，在近红外光波段内，二者的光谱正好重合，能够很好地匹配，可以获得较高的传输效率及较高的可靠性。此外，红外线遥控不具有像无线电遥控那样穿过障碍物去控制被控对象的能力，所以，在设计家用电器的红外线遥控器2时，可以有相同的遥控频率或编码，而不会出现遥控信号“串门”的情况。由于红外线为不可见光且红外光波长远小于无线电波的波长，因此对环境影响很小，也不会影响其他家用电器和临近的无线电设备。但是，近年来，由于各式各样的家用电器走进千家万户，比如电视机、DVD、录像机、数字投影仪等，因此经常需要同时使用多种遥控器3，而不同的设备遵循的红外传输规约也不尽相同，这些都给使用者带来了诸多的不变。本文的设计正是利用单片机的控制指令对不同的设备进行控制，因而可以方便快捷的实现红外遥控电路的控制功能。本单片机遥控编码及解码方案适合一切红外遥控系统，是自行设计带遥控功能控制系统的首选方案。发射系统中采用的AT89C2051单片机一般都处于低功耗空闲状态，一旦有键按下，就会通过中断唤醒单片机，进行键盘查询，并且查询的键号控制红外管发射电路发射相应的脉冲，发射完毕后再进入低功耗空闲状态。接收控制系统中的AT89S52单片机接收来自红外线接收器解码发出的信息，在交流过零检测电路的控制下，发出相应的移相角脉冲，从而改变可控硅的导通角，进而控制电机的转速。本系统是采用单片机进行编码和解码的遥控系统，可以根据应用场合的不同，只需通过简单的程序升级便可以改变信号编码解码方式及功能设置方式，适合一切红外遥控系统，极大的扩展了红外遥控系统的应用范围。此外，本系统在设计时还充分考虑了环保节能的理念，通过利用AT89C2051单片机低功耗空闲状态，减少不必要的电能损耗，积极响应了世界环保组织节能环保、和谐发展的号召。第1章 绪论§1.1 红外技术概况自从1800年英国天文学家F·W·赫歇尔发现红外辐射4至今，红外技术的发展经历了将近两个世纪。从那时开始，红外辐射和红外元件、部件的科学研究逐步发展，但发展比较缓慢，直到1940年前后才真正出现现代的红外技术。当时，德国研制成硫化铅和几种红外透射材料，利用这些元、部件制成一些军用红外系统，如高射炮用导向仪、海岸用船舶侦察仪、船舶探测和跟踪系统，机载轰炸机探测仪和火控系统等等。其中有些达到实验室试验阶段，有些已小批量生产，但都未来得及实际使用。此后，美国、英国、前苏联等国竞相发展。特别是美国，大力研究红外技术在军事方面的应用。目前，美国将红外技术应用于单兵装备、装甲车辆、航空和航天的侦察监视、预警、跟踪以及武器制导等各个领域。§1.2 红外技术的发展1800年，F·W·赫歇尔5发现红外辐射时使用的是水银温度计，这是最原始的热敏型红外探测器。1830年以后，相继研制出温差电偶的热敏探测器、测辐射热计等。在1940年以前，研制成的红外探测器主要是热敏型探测器。19世纪，科学家们使用热敏型红外探测器，认识了红外辐射的特性及其规律，证明了红外线与可见光具有相同的物理性质，遵守相同的规律。它们都是电磁波之一，具有波动性，其传播速度都是光速、波长是它们的特征参数并可以测量。20世纪初开始，测量了大量的有机物质和无机物质的吸收、发射和反射光谱，证明了红外技术在物质分析中的价值。30年代，首次出现红外光谱代，以后，它发展成在物质分析中不可缺少的仪器。40年代初，光电型红外探测器问世，以硫化铅红外探测器为代表的这类探测器，其性能优良、结构牢靠。50年代，半导体物理学的迅速发展，使光电型红外探测器得到新的推动。到60年初期，对于13、35和813微米三个重要的大气窗口都有了性能优良的红外探测器。在同一时期内，固体物理、光学、电子学、精密机械和微型致冷器等方面的发展，使红外技术在军、民两用方面都得到了广泛的应用。60年代中叶以来，红外探测器和系统的发展体现了红外技术的现状及发展方向。在114微米范围内的探测器已从单元发展到多元，从多元发展到焦平面阵列。随着红外技术的发展，红外探测器的工作波段已扩展到中红外和远红外，红外探测系统也从单波段向多波段发展，并趋于轻小型化方向发展。§1.3 红外遥控的发明与应用1898年一个叫尼古拉·特斯拉（Nikola Tesla）(1856-1943)的发明家6（他曾经为爱迪生工作，同样被誉为天才发明家）发明出第一个遥控器。最早用来控制电视的遥控器是美国一家叫Zenith的电器公司（这家公司现在被LG收购了），在1950年代发展出来的。一开始是有线的。1955年，该公司发展出一种被称为“Flashmatic”的无线遥控装置。但这种装置没办法分辨光束是否是从遥控器而来，而且也必需对准才可以控制。1956年罗伯爱德勒（Robert Adler）开发出称为“Zenith Space Command”的遥控器，这也是第一个现代的无线遥控装置，他是利用超声波来调频道和音量，每个按键发出的频率不一样，但这种装置也可能会被一般的超声波所干扰，而且有些人及动物（如狗）听得到遥控器发出的声音。19世纪80年代，随着发送和接收红外线的半导体装置开发出来时，就慢慢取代了超声波控制装置。即使其他的无线传输方式（如蓝牙）持续被开发出来，红外遥控技术直到现在仍被广泛使用并持续发展。红外线遥控不具有像无线电遥控那样穿过障碍物去控制被控对象的能力，所以，在设计家用电器的红外线遥控器时，可以有相同的遥控频率或编码，而不会出现遥控信号“串门”的情况。由于红外线为不可见光且红外光波长远小于无线电波的波长，因此对环境影响很小，也不会影响其他家用电器和临近的无线电设备。20世纪70年代以来，红外遥控技术已成为一门迅速发展的新兴技术，具有抗干扰能力强，信息传输可靠，功耗低，成本低，易实现等显著优点，被广泛应用在工业控制、航空航天、家用电气等领域。§1.4 红外遥控的发展现状与前景在日常生活中，一个家庭中通常有很多个遥控器，如电视机遥控器、机顶盒遥控器、DVD遥控器、空调遥控器、智能终端布撤防遥控器和灯光控制遥控器等等，虽然说无线遥控器已经给人们生活带来了方便，但到处寻找遥控器并不是一件让人愉快的事，如果能够将家庭的所有遥控器集中到两个（一个红外全能遥控器和一个射频全能遥控器）甚至一个遥控器（集成红外和射频技术的全能遥控器）上面实现所有的设备控制，相信这必将是一种新的发展趋势。市面上已经出现了很多带有红外学习功能的全能遥控器，相信有一天也会出现集成红外和射频两种技术的全能遥控器，那样人们的日常生活将会更加舒适。未来电视机的遥控器7，将不会是单纯的切换电视台、语音搜索或者体感游戏。将会融合进更多的功能，而所遥控的产品，也不再仅仅是局限于电视机本身，会朝着云端的方向来发展。另外，从体积和外观上看，也不再是以往产品传统的长方体设计，将会出现更多形状上的变革。随着智能电视日渐成熟，传统遥控器已无法满足人们控制智能电视的需求。因此，为满足不同使用人群的需要，设计一系列智能遥控器迫在眉睫。智能遥控器应有简单、直观、人性化的操作界面。不需复杂的使用学习，用户便可轻易上手，随心所欲遨游在网络和电视之间。此外，智能遥控器搭载惯性传感器（加速度计和陀螺仪），可实现手势识别、空中鼠标及体感互动功能。针对精度要求更高的游戏操作，可融入磁传感器以提供绝对坐标。可以说智能遥控器让传统电视遥控器、电脑滑鼠及键盘完美结合为一体。第2章 设计方案与分析§2.1 方案选择20世纪70年代以来，红外遥控技术已成为一门迅速发展的新兴技术，具有抗干扰能力强，信息传输可靠，功耗低，成本低，易实现等显著优点，被广泛应用在工业控制、航空航天、家用电气等领域。另外，红外线还具有如下的一些特点2：一、红外线为不可见光，对环境影响很小。其波长远小于无线电波的波长，所以，红外遥控不会干扰其它邻近的无线电设备和家用电器；二、波长小于1.51µm的近红外线，在透明大气中的传输特性比可见光好得多，而且由于靠近可见光的红光 (波长0.76µm)边缘，还具有可见光类似的光学特性； 三、红外遥控不具有像无线电遥控那样穿过遮挡物去控制被控对象的能力，因此生产红外遥控器时不必像无线电遥控那样，每套要有不同的遥控频率或编码，所有产品的遥控器可以有相同的遥控频率或编码，而不会出现“串门”现象3。因此，本遥控系统采用红外光作为遥控光源。 目前市场上大部分设备采用专门的红外遥控编码及解码集成电路，其设计制作简单、容易，但由于其键数及功能设置受到特定的限制，信息的编码方式固定，更改和升级都比较麻烦，所以只适合用于某一专用电器产品，应用范围受到很大的限制。而如果采用单片机进行编码和解码的遥控系统，便可以根据应用场合的不同，只需通过简单的程序升级便可以改变信号编码解码方式及功能设置方式，大大的扩展了红外遥控系统的应用范围。§2.2 功能要求一、遥控系统发射平台的单片机要用节能方式，能产生6种信息脉冲；二、遥控系统发射平台能发射含信息编码的红外线，通过发射指示灯显示；三、遥控系统发射平台的遥控距离大于5米，控制准确可靠，有一定的抗干扰能力； 四、遥控系统接收平台能实现红外线信息解码；五、遥控系统接收平台能实现电机转速的档位显示；§2.3 硬件电路的设计方案针对本课题的红外遥控系统，在设计中将其分为遥控发射、遥控接收两个模块来单独实现，用发射模块发出的红外线来控制接收模块上的电机转速，其硬件设计方案4如下。§2.3.1 遥控发射模块遥控发射模块的芯片采用AT89C2051单片机，而五个档位及启停用6个按键来控制，通过按键产生相应的中断信号来改变单片机的工作模式，并产生6种信息脉冲，由单片机将6种信息编码后通过红外线发射管发射出去，并通过指示灯来显示。其原理框图如图2-1所示。+3V电源AT89C2051单片机行列式键盘低功耗空闲方式控制电路发射指示灯红外发射电路图2-1 单片机遥控器设计原理框图§2.3.2 遥控接收模块遥控接收模块则因要实现的功能很多，在此主芯片采用AT89S52单片机，该模块先由红外线接收电路将接收到的红外编码解码后发射给单片机，单片机接收到解码信息后，在50HZ交流电过零检测电路的控制下，发出相应的移相角脉冲，进而控制电机控制电路中可控制硅的导通角，以实现不同转速的控制，同时就不同的转速用相应的发光二极管来显示。其相应的电路原理框图如图2-2所示。+5V电源电路AT89S52单片机红外接收电路状态指示电路过零检测电路电机转速、启停控制电路220V图2-2 接收控制系统设计原理框图§2.4 方案分析红外编码、红外解码是红外遥控系统中最重要的两大部分。针对原理方案，下面做出分析：一、 红外编码本系统采用码分制编码8，码分制编码编程简单，在按键较少的情况下优势明显。利用脉冲个数编码，不同的脉冲个数代表不同的被控对象，最小为2个脉冲。为了使接收可靠，第一位码宽为3ms，其余为1ms，遥控码数据帧间隔大于10ms，如图2-3所示。二、 红外解码红外解码9是将遥控发射器产生的红外遥控编码脉冲所对应的键值翻译出来的过程，在此方案中，当按下遥控器的设置键后，红外接收装置接收到遥控器发出的红外线控制信号，然后把这个信号转换成电信号，传到单片机中，利用单片机对这个信号进行解码，解码完成后查表确定是不是设置信号，当确定是时，启动设置子程序执行确认指令，使设置生效，从而达到控制电机转速的目的。原理框图如图2-4所示。电器0的遥控输出码电器1的遥控输出码图2-3 码分制编码波形图 遥控信号发射 遥控信号接收 微控制器解码信号存储功能执行信号比较遥控信号确认图2-4 红外编码解码原理框图三、红外编码、解码采用软件方案，可以不考虑遥控器的芯片类型，只需检测到它的发射编码，然后用软件方式来对它进行处理，从而得到所需的信息。软件解码具有灵活、硬件精简，成本低，方便实现，并且系统整体性能和可靠性高。通过上面对方案做出的分析，下面给出整个方案的流程框图，如图2-5所示。结束低耗,进行键盘查询低功耗空闲方式3V 按键按下返回单片机进 入中断工作结束低耗,进行键盘查询红外管发射编码脉冲发射头50HZ交流电过零检测红外线接收器接收接收头AC 110V 解码 过零 输出 检测单片机辨别接收处理+5V改变移相角的大小档位显示控制脉冲控制可控硅导通角大小改变移相角的大小档位显示控制脉冲不同LED灯亮,显示档位控制电机的转速冲控制可控硅导通角大小不同LED灯亮,显示档位控制电机的转速图2-5 整个方案的流程框图第3章 系统硬件电路的设计§3.1 发射电路的设计在第二章的分析中，我们知道在单片机遥控器的发射电路中，主要由AT89C2051单片机、行列式操作键盘、低功耗空闲方式控制电路、红外线发射电路等几部分组成。下面就各个电路进行硬件的分析设计。遥控发射器的硬件电路原理图如图3-1所示。图3-1 遥控电路设计原理图§3.1.1 单片机及外围电路遥控电路的主芯片采用美国ATMEL公司的AT89C205110 FLASH单片机。它具有2KB可编程闪速存储器，2.76V的电源使用电压、128×8位的内部RAM，两个16位定时器/计数器，5个中断源，直接LED驱动输出以及低功耗空闲方式和掉电方式等功能。控制电压采用3V电源电压，外界12MHz晶振，复位电路采用上电自动复位，在设计中应用其内部存储器，故将EA置为1。在设计中为了节能、使用方便及通用性，遥控器采用3V直流电，我们可以直接用电池提供。AT89C2051功能介绍89C2051是由ATMEL公司推出的一种小型单片机。它具有2KB可重编程闪速存储器，2.76V的电源使用电压、128*8位的内部RAM，2个16位定时器/计数器，6个中断源，直接LED驱动输出以及空闲和掉电方式等功能。89C205114共有20条引脚，其引脚图如图3-2所示。 图3-2 AT89C2051引脚图从图中可见，最重要引脚：P1口共8脚，P1.2P1.7内部有上拉电阻，P1.0和P1.1无内部上拉电阻；P3口共有8脚，P3.0P3.5、P3.7是带有内部上拉电阻的7个双向I/O口，P3口缓冲器可吸收20mA电流，当P3口写入“1”时，它们均被内部上拉电阻拉高并可作为输入端口，作输入端时，被外部拉低的P3口将用上拉电阻输出电流，此外P3口还保留了全部的P3的第二功能，如P3.0、P3.1的串行通讯功能，P3.2、P3.3的中断输入功能，P3.4、P3.5的定时器输入功能。在引脚的驱动能力上面，89C2051具有很强的下拉能力，P1，P3口的上拉能力均可达到20mA，但是限定9脚电流之和小于71mA.这样，引脚的平均电流只有9mA。89C2051驱动能力的增强，使得它可以直接驱动LED数码管。为了增加对模拟量的输入功能，2051在内部构造了一个模拟信号比较器，其输入端连到P1.0和P1.1口，比较结果存入P3.6对应寄存器。§3.1.2 行列式操作键盘行列式操作键盘7又称为矩阵键盘。用I/O线组成行、列结构，按键设置在行列的焦点上，行列线分别连接到按键开关的两端，键盘中有无按键按下是由列线送入扫描字、行线读入行线状态来判断的。这里采用了6个按键控制遥控器的控制方式，6个按键分别实现5个档位的控制以及电机的启/停，按键开关的一端接AT89C2051单片机的P1中，而另一端则通过P3.7口直接接地。为了提高CPU效率，同时也为了节约电池的能量，遥控器采用按键中断扫描方式，无键按下时，单片机处于低功耗空闲待机模式，有键按下时触发外部中断实现査键及执行键功能。按键结果图如图3-3。图3-3 按键结构图§3.1.3 红外线发射指示电路遥控器的信息码由AT89C2051单片机的定时器1调制成38.5KHZ红外线载波11信号，由P3.5口输出，因单片机输出口输出的电压有限，故输出后经过三极管9013放大，使其有足够的电压来驱动红外线发射管发送信息编码。在设计中，为了控制离，可以将功R7设计成一个滑动变阻器，从而方便地控制红外线的发射距离，提高设计的灵活性。遥控操作指示灯是使用一个LED发光二极管接到单片机的P3.0接口，当有按键按下时，单片机通过查询键盘，输出相应的编码脉冲，与此同时单片机通过P3.0中输出一个驱动工作指示灯的脉冲，以提示红外编码正常发射。§3.1.4 低功耗控制电路AT89C2051的CPU有两种节电工作方式即空闲方式和掉电方式，遥控器采用了空闲节电工作方式8。当CPU执行完将IDL=1(PCON.0)指令后，系统进入了空闲工作方式，这时除了中断、串行口、定时器计数器等仍正常提供时钟脉冲外，CPU的其他部分均无时钟脉冲，因此CPU将停止运行，但其中各寄存器、堆栈、内存、输入/输出端口等的数据并不会消失，若要结束空闲方式，只要让IDL端点为0，即可正常提供各部分时钟脉冲，CPU将恢复正常动作。让IDL端点为0电路是由IN4148二极管组成的“与”门实现，当有按键按下时，由“与”门触发外部中断1发生中断，单片机推出空闲工作方式，进入键盘和红外线发射程序，结束后又进入低功耗空闲方式待机。在这种设计中，单片机除了中断之外，均处于低功耗空闲方式，从而极大的节约了能耗。§3.2 接收电路的设计§3.2.1 单片机及外围电路控制芯片采用美国ATMEL公司的AT89S52 12FLASH单片机。AT89S52是美国ATMEL公司生产的电压，高性能CMOS 8位单片机，具有8KB可编程闪速存储器、256×8位内部RAM、4组可位寻址的8位输入输出端口、1个全双工串行口(UART)、3个16位定时器计数器、6个中断源、111个指令码、低功耗空闲和掉电方式等特点。控制电压采用5V电源电压，外界12MHz晶振，复位电路采用上电自动复位，在设计中应用其内部存储器，故将EA置为1。引脚功能说明如下：Vcc：电源电压GND：地P0口：P0口是一组8位漏级开路型准双向I/O口，也即地址/数据总线复用口，作为输出口用时，每位能吸收电流驱动方式的8个TTL逻辑门电路，对端口P0写“1”时，可作为高阻抗输入端用，在应用该端口时就加上拉电阻。P1口：P1是一个带内部上拉电阻的8位双向I/O口，P1的输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流）4个TTL逻辑门电路。对端口P1写“1”，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平，此时可作输入口。作输入口使用时，因为内部存在上拉电阻，某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电流。在flash 编程和校验时，P1口接收低薪8位地址字节，第二功能如表4-1所示。P2口：P2口是一个具有内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口输出缓冲器能驱动4个别TIL逻辑电平，在flash 编程和校验时，P2口也接收高8位地址字节和一些控制信号。P3：P3口是一个具有内部上拉电阻的8位双向I/O口，P3口输出缓冲器能驱动4个别TIL逻辑电平；在flash 编程和校验时，P3口也接收一些控制信号。此外P3口也作为特殊功能使用，如表3-1所示。表3-1P3口第二功能表引脚号第二功能P3.0RXD(串行输入)P3.1TXD(串行输出)P3.2(外部中断)P3.3(外部中断)P3.4T0(定时器0外部输入)P3.5T1(定时器1外部输入)P3.6 (外部数据存储器写选通)P3.7(外部数据存储器读选通)§3.2.2 红外线接收电路红外线接收电路中的接收器采用一体化的接收头SM338113，它将遥控信号的接收、放大、检波、整形集于一身，并且输出可以让单片机识别的TTL信号，这样大简化了接收电路的复杂程度和电路的设计工作。它接收红外信号频率为38KHZ，周期约26us，同时能对信号进行放大、检波、整形，得到TTL电平的编码信号，三个管脚分别接地、+5V电源、解调信号输出端。§3.2.3 电源电路电源电路由桥式整流、滤波电容、7805稳压器及电源指示灯组成。交流电经过桥式整流变成直流电，再经过电容滤波，7805集成稳压器稳压成+5V电源，用7812集成稳压器稳压成+12V电源（在此以7805为例），用发光二极管指示灯指示电源状态。电路原理图如图3-4所示。图3-4 直流电源电路§3.3 控制电路的设计电机控制系统的电路用来完成对电机转速及启停控制，当红外线接收器接收到红外编码信息后，便进行信息的解码，将解码信息送到单片机，单片机通过辨认取出有效的信息，在过零检测电路给主芯片提供一个标准的零电压起点后，发出相应的移相角脉冲，由其控制可控硅导通角的大小，从而控制电机的转速。电机控制电路设计原理图如图3-5所示。§3.3.1 电机转速和启停电路由AT89S52产生可控硅控制的移向脉冲，移向角的改变实现导通角的改变，即当移向角较大时，可控硅的导通角较小,输出电压较低，电机转速较慢；当移向角较小时，可控硅的导通角较大，输出电压较高，电机转速较快；当导通角为0时，电机停转。当AT89S52的单片机的P2.7位是低电平时，9012三极管导通，三极管集电极电流驱动光电耦合器导通，使可控硅的G极产生脉冲信号，可控硅导通；当AT89S52的P2.7位高电平时，9012三极管、光电耦合器、可控硅都处于截止状态。电机控制电路中各点电压波形如图3-6所示14。 +5V +12 V P2.7 A R1 R3 510 E AC 110VM 10K B 1 TIL117 5 电 可控硅机2 4 C G R2 R4 510 51图3-5 可控硅电机控制电路图图3-6 电机控制电路中各点电压波形图§3.3.2 交流电过零检测电路过零检测的作用可以理解为给主芯片提供一个标准，这个标准的起点是零电压，可控硅导通角的大小就是依据这个标准，电机的5个转速都对应一个导通角，而每个导通角的导通时间是从零电压开始计算的，导通时间不一样，导通角度的大小就不一样，因此电机的转速就不一样。50HZ交流电过零检测电路的原理图如图3-7所示。图中，TIL117为光耦15，交流电源经电阻R1直接加至两个反向并联的光电二极管上，在交流电源正弦波的正、负半周，二极管D1和D2分别导通，从而使T1、T2导通，Uo输出低电平。在交流电源正弦波过零的瞬间，两个二极管都不导通，Uo输出高电平(接近Vc)。因此，Uo端得到的是周期为10ms的脉冲信号，图中R1将光电二极管的电流限制在2mA左右。 +5V R2 20KAC 110V R1 A Vo (B)