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红外遥控风扇控制系统设计

2021-03-06 12:22编辑: www.jxszl.com景先生毕设
摘 要本文结合了大学所学的专业知识,设计了一款以红外遥控器以及STC89C51单片机作为核心元件的红外遥控风扇系统,实现了毕业设计预期所设定的各个指标,完成了大学学习生涯里的最后一门作业。本系统的主要特点是采用了模拟电路与数字电路相互配合的控制模式,通过模拟电路的高速特性以及数字电路的准确特性,将过程快速性以及输出结果高精度性等优点表现的很明显,另外本系统在成本、功耗以及使用稳定度上皆有很高的表现。电路中的芯片全部采用了直插引脚封装,当出现损坏等情况时,能够快速地实现维修和更换等操作。经过了多次的实验验证以及电路改进,本系统表现出了很高的准确性和实用特点,适合推向未来的红外遥控风扇控制市场,能够大幅度降低目前红外遥控风扇系统的生产成本并且降低性价比大幅度提高。
目录
一、 引言
(一) 智能风扇的发展背景
(二) 智能风扇系统的国内外发展现状
(三) 本文主要研究内容
二、 方案选择及元器件介绍
(一) 系统主控核心的选取
(二) STC89C51处理器简介
(三) 红外遥控介绍
(四) 风扇驱动电机介绍
(五) LCD1602型液晶屏介绍
三、 硬件系统设计
(一) 红外遥控风扇系统结构框图设计
(二) 51单片机最小系统
1. 时钟电路
2. 复位电路
(三) 红外一体接收头与单片机连接电路设计
(四) 风扇驱动电路设计
(五) 液晶屏电路设计
四、 软件系统设计
(一) 红外遥控风扇主程序流程图设计
(二) 红外遥控模块工作流程设计
(三) 风扇加减风速驱动流程设计
(四) 液晶屏显示流程设计
1. 写指令流程
2. 写数据流程
总 结
参考文献
致 谢
附录一 原理图
附录二 PCB图
附录三 元件列表
附录四 程序
引言
 

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智能风扇的发展背景
本文将要介绍一种通过51单片机作为主要控制器来实现的一款智能型智能风扇控制系统,这款系统的实现将突破目前市面上相关产品的平均性能,并且在功能上将得到较大的扩展。智能风扇系统已经在人们的生产生活中出现了较长一段时间,起初在单片机技术还未成熟并推向使用前,逻辑电路以及cpld等一些具有逻辑运算功能的芯片在控制界大行其道,是大多数控制系统的首要选择,通过这些具有简单运算功能的芯片能够实现一些常见的按键检测、报警器驱动以及数码管显示等功能,这一时期的智能风扇控制系统已经具有了一些简单的功能设置、报警信号发出以及测量参数显示等基本功能,但是离今天以单片机等微处理器作为主控器的智能风扇控制系统还具有相当大的一段距离,无论是在功能还是用户使用体验上,都不能最大满足用户的需求。在这一现状下,智能风扇控制系统的设计师们意识到只有采用更高性能并且集成度更高的控制器芯片才能够设计出具有突破意义的产品来,因此在二十世纪九十年代当单片机生产技术和使用方法得到大规模的普及之后,各行各业的电子设计师们开始了对单片机系统的开发,其中在智能风扇控制系统领域,设计师们将以往的逻辑门电路或者cpld等一些主控器进行剔除,接着将微处理器芯片进行嵌入,通过程序代码的编写和编译并烧写,这样就使得智能风扇控制系统具有了一定程度的智能意义,因为它将设计师的思想转换成程序代码并下载到了微处理器芯片中进行对智能风扇控制系统中其他模块的驱动,实现具有一定智能化的操作。另外通过单片机等微处理器的嵌入,能够更好的实现智能风扇控制系统与用户之间的交互,由于单片机等芯片具有几十个甚至上百个管脚,因此能够实现更多模块的驱动。本次毕业设计就将以C51单片机作为主控器,设计一款能够突破现有产品性能,改进目前相关产品所存在的普遍缺点,并且能够通过软硬件的不断优化,将控制系统的功耗降到最低。
智能风扇系统的国内外发展现状
国内外大多数企业已经普遍掌握了生产制造中高以上性能的智能风扇控制系统产品,但一些具有高端性能的智能风扇产品只占有很少的比例,因此生产成本非常高,导致这些高端产品并不能够在市面上进行普及。许多科研单位和研究小组为了打破这种局面,开始着重开始对智能风扇控制系统进行研究,不但在硬件上更在软件上寻找突破口,使用更高性能的传感器和更先进的处理器来构建智能风扇系统的整体框架,相信这种少有高端技术垄断的局面在不久的将来很快会被打破。
本文主要研究内容
本次的毕业设计将在传统红外遥控风扇系统的发展基础上,设计出一款能够实现红外遥控风扇功能的智能红外遥控风扇控制系统,并选用目前市场上使用最为广泛的51单片机作为控制系统的主控器件,在文章结构上,第一章主要对红外遥控风扇系统的发展背景和当前的发展背景做了主要阐述;第二章对智能控制系统的整体结构进行了设计,并且确立了结构中各模块所要使用到的元器件;第三章将对各模块的电气原理图进行了设计,并且对设计原理以及设计思路进行了详细的描述;第四章对系统的软件程序进行了设计,通过绘图软件绘制了流程图进行了软件的工作流程描述;第五章主要在硬件电路的设计基础上,使用了Proteus 7.8仿真软件对红外遥控风扇控制系统进行了仿真优化,并将仿真结果通过图片方式进行了展现。
1)能实现51单片机最小系统的设计,实现对红外遥控模块、直流电机及其驱动器以及液晶屏等模块的驱动;
2)能实现51单片机对液晶屏的驱动,实现对红外遥控系统运行状态的显示;
3)能实现通过STC89C51单片机输出不同占空比的PWM波来实现对风扇风速的控制;
4)实物制作;
5)撰写专业论文一篇。
方案选择及元器件介绍
系统主控核心的选取
本章开始进行硬件相关元器件的选择以及特性描述,其中对于软硬件系统的主控核心是最重要的,因为这将决定最终是否能够实现最终的指标和功能,这主要体现在功能、性价比以及功耗等几个方面,因此本章首先对主控核心即单片机进行选择。
方案一:选择我较为熟悉的Arduino Mega 2560单片机作为本系统的主控核心部分,由于之前在学习51过程中,触及到了一些关于Mega 2560的学习,感受到了Mega 2560单片机的高效性、多资源性以及艺术性,因此对于Mega 2560单片机有着较好的使用体验,所谓高效性指的是Mega 2560高速的数据处理速度以及常用资源都被囊括在了同一片内,因此在硬件设计过程中就无需在外部配置相关的硬件芯片,如AD模数转换器、DA模数转换器等常用器件;多资源性与高效性是一种因果关系,正是因为Mega 2560内部配置了很多常用的模块如AD、DA、IIC、SPI以及UART等模块,才使得拥护能够在极短的时间内开发出自己所需要的产品;而艺术性指的是该系列单片机(Arduino)是由意大利一所艺术类团队设计出来的,之所以要设计这款单片机是为了解决他们在进行艺术设计过程中所面临的一些难题,因此他们在设计这款单片机时或多或少的掺杂了很多艺术成分,如Mega 2560开发板的外观设计、开发环境IDE的界面人机感受等。然而如果将其运用在该系统所带来的难题主要是我目前对该单片机不是非常熟悉,如果遇到难题需要耗费很多的时间去解决。

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