基于C8051F020的红外遥控电风扇设计

发布者:jingyun最新更新时间:2012-01-20 来源: 现代电子技术 关键字:C8051F020  红外遥控电风扇  模式切换  风速控制  定时功能 手机看文章 扫描二维码
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    目前市场上的风扇多为机械方式控制和定时,功能少,噪声大,且不能根据实时的环境温度改变风速。本文介绍了一种基于C8051F020单片机的红外遥控风扇系统的设计,巧妙利用红外控制技术,结合实时时钟DS1302、温度传感器DS18B20和单片机C8051F020实现电风扇的智能控制,运行模式可切换。自动运行模式下,实时调整风速有利于节能控制,符合现代电子产品自动化、智能化、人性化的设计要求,可移植性强,人机界面友好。

1 整体方案设计
    方案的主要任务是实现电风扇的智能控制,运行模式可切换。手动运行模式下,遥控器或者键盘输入数据和控制指令的输入,单片机解码成对应的控制指令来完成对风扇电路的智能控制。自动运行模式下,C8051F020单片机通过DS18B20测得实时环境温度值,将温度与风速档位设定值进行比较后驱动电风扇相应档位工作。

2 硬件电路设计
2.1 硬件总体设计
    整个系统主要由红外遥控发射接收电路、键盘电路、实时时钟电路、温度采集电路、LCD显示器、继电器控制电路和单片机控制电路组成。其中,红外发射电路和键盘电路(与遥控器命令匹配)用来输入控制信号;LCD是用来显示控制命令、状态信息、实时时间和实时温度值;实时时钟电路用于读取实时时间;温度采集电路用于实时监测环境温度,方便电风扇在自动运行模式下工作;单片机是整个控制系统的核心,控制继电器工作和电风扇运行。系统总体电路设计框图如图1所示。

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2.2 红外发射接收
    红外遥控有发送和接收两个部分组成。发射电路采用专用红外发射IC SC6122和按键(与键盘输入电路完全匹配)完成。接收部分采用一体化红外遥控接收头HS0038,将接收到的红外信号送入C8051F020单片机外部中断0,由单片机完成红外数据的解码。C8051F020内置增强型数字交叉开关,通过配置交叉开关控制寄存器XBR0和XBR213,将INT0配置在C8051F020的P0.2(INT0),完成串行数据的接收。
2.3 控制电路
    MCU控制电路包括三个部分:控制信号输入、继电器控制电路和数据显示部分。
    控制信号输入部分主要由C8051F020 I/O端口P1控制矩阵式4×4键盘完成。使用矩阵式键盘,具有占用I/O资源少,程序编制简单等特点。键盘控制电路主要完成风速、定时、运行模式等控制命令的输入。采用4×4矩阵键盘,用于非遥控工作时,按键驱动电扇工作,即机械方式驱动,按键功能如图2所示。自动/手动为功能切换按键,在自动和手动之间进行切换,定时时间和风速控制根据需要选择相应档位。

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    继电器控制电路主要由MCU I/O端口P3口控制7个继电器完成。继电器分别控制系统开关、定时时间、导风和风速档位选择。
    显示部分通过C8051F020的端口P2作为与LCD1602通信的8位数据线,主要完成通信数据和状态信息的显示。[page]

2.4 温度采集和实时时钟电路
    环境温度检测部分是控制风扇自动工作的关键。系统在自动运行模式下,根据实时采样的温度值,选择相应的控制继电器驱动相应的风速档位。采用Dallas公司的DS18B20 1-wire数字温度传感器,使用一根信号线实现信号的双向传输,接口简单,便于扩展和维护。温度设定范围为25~36℃,每3℃一个风速控制档位,温度设定值超过范围报警指示。
    实时时钟电路实时刷新电风扇的当前时间。采用Dallas的高性能、低功耗、带RAM的I2C总线的串行时钟/日历芯片DS1302。I2C总线通过使能交叉开关配置在C8051F020的P0.0(SDA)和P0.1(SCL),完成DS1302的初始化和时间数据的传输。
2.5 系统供电
    系统正常工作需要+5 V和+3.3 V电压供电。将市电220 V/50 Hz通过9 V/10 W变压器降压变换后,经过电桥整流和滤波产生直流电9 V,通过LM7805稳压芯片输出稳定+5 V给LCD1602显示模块和继电器供电,C8051F020,DS1302和DS18B20由+5 V经过ASM1117-3.3 V供电,电风扇电机部分直接由市电220 V/50 Hz供给。遥控器发射部分供电由3 V纽扣电池提供,DS1302采用3 V纽扣电池做备用供电电源,确保时间的准确。

3 软件设计
    系统软件主要包括单片机控制部分软件设计。单片机控制部分软件设计主要完成以下功能:当有红外信号被接收或者按键输入时,触发中断或者进行键盘扫描处理,单片机内部进行解码,产生控制命令或者温度数据设定参数。单片机通过产生的控制命令和数据参数,控制各个继电器的动作、温度设定、超限报警指示和状态显示等功能。
    基于C8051F020单片机控制遥控电风扇系统控制流程图如图3所示。

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    电风扇在自动运行模式下,单片机采集当前环境温度,并与温度设定值进行比较,选择相应的风速档位,驱动某一个或者几个继电器工作。例如,通过遥控器或者键盘按键SET,+,-键设定规定下限温度为25℃,以3℃为一档风速档位递增,实际温度为29℃,额定值与实际值之间温差为4℃,温差3℃内为1档,所以判定后风扇工作在2档位置。
    上述红外遥控编码解码后,通过C8051F020单片机指令控制继电器,并对电风扇和单片机接口电路调试。通过对系统进行实际验证效果如图4所示。

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4 结语
    对于C8051F020单片机构建的红外遥控风扇系统进行功能验证,系统能够成功实现电风扇的运行模式切换、风速控制和定时功能。自动运行模式下,风速由环境温度决定,温度控制精度为±1℃。系统人机界面友好,操作简单、价格低廉、可移植性好,方便用于商业用途。

 

 

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