基于單片機(jī)的紅外遙控電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

摘 要：采用PLC調(diào)節(jié)電機(jī)速度具有體積大，成本高的缺點(diǎn)，為使電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)具有操作簡(jiǎn)單、運(yùn)行安全可靠和成本低廉等優(yōu)點(diǎn)，設(shè)計(jì)以AT89C2051單片機(jī)為核心的紅外遙控系統(tǒng)，給出系統(tǒng)的硬件組成和軟件設(shè)計(jì)方法。系統(tǒng)由發(fā)射和接收2部分構(gòu)成，用軟件控制電機(jī)的電壓值，從而調(diào)節(jié)電機(jī)速度。在測(cè)試使用后，證明其方便、可靠并具有實(shí)用價(jià)值，從而為電機(jī)調(diào)速提供了一種設(shè)計(jì)思想和方法。

關(guān)鍵詞：紅外遙控;波特率;電機(jī);調(diào)速

中圖分類(lèi)號(hào)：TP368.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B 文章編號(hào)：1004373X(2008)1604602

Design of Infrared Remotecontroller Based on Single Chip Computer for

Adjusting Electromotor′s Speed

PENG Zhigang

(Hunan Industry Polytechic College，Changsha，410082，China)

Abstract：Adopting the PLC to adjust elecromotor′s speed has shortcomings of big bulk and high cost， in order to make elecromotor′s speed governing system have follow advantages:its operation is easy and its running is safe and firm， its cost is cheap.The design of an infrared remotecontrol system is based on AT89C2051 single chip microcomputer.Its system composition and design of hardware and software are presented.System includes two parts:emission circuit and receive circuit，it uses software to control elecromotor′s voltage and thus adjust elecromotor′s speed.It proves that this system is convenient，reliable and practical after using it.Therefore it provides the design theory and method for adjusting elecromotor′s speed.

Keywords：infrared remotecontrol;Baud rate;electromotor;speed adjustment

1 引 言

單片機(jī)具有體積小、速度快、性能可靠和價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)，通常在其外部配置外圍電路就可構(gòu)成一完整的控制系統(tǒng)。紅外遙控具有抗干擾能力強(qiáng)、響應(yīng)速度快、功耗低等眾多優(yōu)點(diǎn)。目前，基于單片機(jī)控制的紅外遙控技術(shù)已廣泛應(yīng)用于家用電器、智能玩具和工業(yè)控制等眾多領(lǐng)域，給人們的生產(chǎn)和生活帶來(lái)極大的方便。本文設(shè)計(jì)的以AT89C2051單片機(jī)為核心的紅外遙控電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)具有硬件電路簡(jiǎn)單、成本低廉、軟件編寫(xiě)較容易、用電機(jī)帶動(dòng)相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)后便是一實(shí)用性極強(qiáng)的調(diào)速控制系統(tǒng)。

2 系統(tǒng)組成

2.1 系統(tǒng)功能

該系統(tǒng)具有如下4個(gè)功能：

（1） 通過(guò)遙控器控制電機(jī)的啟動(dòng)、停止；

（2） 通過(guò)遙控器控制電機(jī)的加速、減速運(yùn)行；

（3） 通過(guò)遙控器設(shè)置電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間；

（4） 1 min之內(nèi)無(wú)按鍵，則遙控器進(jìn)入低功耗狀態(tài)。

2.2 硬件組成和工作原理

該系統(tǒng)由發(fā)射電路和接收電路兩部分構(gòu)成。

遙控器發(fā)射電路如圖1所示，采用AT89C2051單片機(jī)主要是考慮制作遙控器時(shí)占用體積小、質(zhì)量輕，并能充分利用其硬件資源，并且AT89C2051單片機(jī)的工作電壓范圍寬，可用電池供電。P1口作顯示電路接口，外接2個(gè)LED數(shù)碼管，用于顯示設(shè)置電機(jī)運(yùn)行的時(shí)間，P1.0~P1.6接驅(qū)動(dòng)電路后輸出顯示數(shù)據(jù)的字段碼，P1.7接非門(mén)和驅(qū)動(dòng)電路輸出字位碼，采用動(dòng)態(tài)顯示方式顯示時(shí)間。P3.1引腳為串行輸出口，輸出按鍵的代碼信號(hào)，代碼信號(hào)用一特殊的字節(jié)表示，P3.7引腳輸出38 kHz的載波信號(hào)，兩信號(hào)經(jīng)調(diào)制電路、驅(qū)動(dòng)電路后由紅外發(fā)射二極管將信號(hào)發(fā)射出去。遙控器上的按鍵較少，所以鍵盤(pán)電路采用獨(dú)立式按鍵，設(shè)置有復(fù)位鍵鍵、啟動(dòng)/停止鍵、加速鍵、減速鍵、定時(shí)鍵共5個(gè)按鍵，復(fù)位鍵不占用I/O口，其余4個(gè)按鍵分別接P3.0， P3.3~P3.5，除復(fù)位鍵外，有鍵按下時(shí)產(chǎn)生外部中斷，在中斷程序中識(shí)別按鍵并發(fā)射該鍵的代碼。

接收電路如圖2所示，紅外接收電路采用帶有解碼功能的紅外接收器，不需要軟件解碼，能簡(jiǎn)化編程，接收到遙控信號(hào)后，將光信號(hào)變成電信號(hào)，經(jīng)放大和整形后送入單片機(jī)P3.0引腳，P3.0的第二功能為串行輸入口，由軟件根據(jù)代碼識(shí)別相應(yīng)的按鍵，然后進(jìn)行相應(yīng)的處理。過(guò)零檢測(cè)電路檢測(cè)變壓器輸出的交流電的零點(diǎn)，以零點(diǎn)為起點(diǎn)利用單片機(jī)產(chǎn)生控制可控硅的移相脈沖，通過(guò)改變移相角來(lái)改變可控硅的導(dǎo)通角，即當(dāng)移相角較大時(shí)，可控硅導(dǎo)通角較小，輸出電壓較低，電機(jī)轉(zhuǎn)速較慢;當(dāng)移相角較小時(shí)，可控硅的導(dǎo)通角較大，輸出電壓較高，電機(jī)轉(zhuǎn)速較快。光耦電路的作用是將弱電電路和強(qiáng)電電路分開(kāi)。

2.3 軟件流程

(1) 發(fā)射電路的P3.7引腳上輸出38 kHz的載波信號(hào)用定時(shí)器T0工作于方式2來(lái)實(shí)現(xiàn)，時(shí)間常數(shù)N₁的計(jì)算如下：

由頻率f=38 kHz=3.8×10.4 Hz，得周期T=1/f;定時(shí)時(shí)間T_C=1/2×T;單片機(jī)工作的晶振頻率f_osc=12 MHz，由T_C=(2.8-N₁) ×12/f_osc，得N₁=F3H。

(2) 串口工作于方式1，定時(shí)器T1工作于方式2作波特率發(fā)生器，波特率設(shè)置為2 000 b/s，SMOD=1，f_osc=12 MHz，時(shí)間常數(shù)N₂的計(jì)算如下：

由波特率＝2.SMOD× f_osc/32×12(28-N₂)］ 得

N₂=E0H

(3) 發(fā)射電路主程序的流程圖如圖3所示，主程序中設(shè)置串口工作方式1和定時(shí)器T1方式2是為了發(fā)射按鍵代碼時(shí)產(chǎn)生2 000 b/s的波特率；定時(shí)器T0工作于方式2是用來(lái)在P3.7引腳上輸出38 kHz的載波信號(hào)。有鍵按下時(shí)產(chǎn)生外部中斷0，寄存器R5和R4中存放的數(shù)據(jù)是用來(lái)控制1 min的定時(shí)時(shí)間。1 min之內(nèi)無(wú)按鍵，則遙控器進(jìn)入低功耗狀態(tài)。定時(shí)器T0中斷程序是將P3.7引腳取反產(chǎn)生38 kHz的載波信號(hào)，此信號(hào)為方波信號(hào)。外部中斷0的中斷程序用于判斷按鍵并發(fā)射按鍵的代碼，同時(shí)還包括按鍵去抖動(dòng)和檢查設(shè)置相關(guān)標(biāo)志位。

部分程序如下：

MOV TMOD，#22 ;設(shè)置定時(shí)器T0和T1工作于方式2

MOV TH0，#0F3H ;產(chǎn)生38 kHz載波信號(hào)的時(shí)間常數(shù)送給T0

MOV TL0，#0F3H

MOV TH1，#0E0H ;產(chǎn)生2 000 b/s波特率的時(shí)間常數(shù)送給T1

MOV TL1，#OE0H

MOV SCON，#60H ;設(shè)置串口工作于方式1

ORL PCON，#80H ;SMOD置1

SETB EA ;CPU開(kāi)中斷

SETB EX0 ;允許外部中斷0中斷

SETB IT0 ;允許定時(shí)器T0中斷

SETB PT0 ;將定時(shí)器T0中斷設(shè)置為高優(yōu)先級(jí)

(4) 接收電路主程序的流程圖如圖4所示，接收電路串口和T1的工作方式與發(fā)射電路完全相同，是為了與發(fā)射方的波特率一致，能可靠接收數(shù)據(jù)。串口中斷用于接收按鍵代碼并設(shè)置相關(guān)標(biāo)志位。外部中斷0產(chǎn)生移相脈沖改變移相角，從而改變可控硅的導(dǎo)通角，并判斷是否有定時(shí)，進(jìn)而控制電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間。

3 結(jié) 語(yǔ)

本文設(shè)計(jì)的基于單片機(jī)控制的紅外遙控電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)用弱電控制強(qiáng)電，制作方便，操作簡(jiǎn)單安全，不會(huì)干擾其他家用電器，也不會(huì)影響近鄰的無(wú)線(xiàn)電設(shè)備，經(jīng)測(cè)試運(yùn)行穩(wěn)定可靠，該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想和方法對(duì)于電機(jī)調(diào)速有較強(qiáng)的實(shí)用價(jià)值。

參 考 文 獻(xiàn)

［1］樓然苗，李光飛.單片機(jī)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)\\.北京:北京航空航天大學(xué)出版社，2007.

［2］戴佳，戴衛(wèi)恒.51單片機(jī)C語(yǔ)言應(yīng)用程序設(shè)計(jì)實(shí)例精講\\.北京:電子工業(yè)出版社，2007.

［3］徐愛(ài)鈞.單片機(jī)高級(jí)語(yǔ)言c51Windows環(huán)境編程與應(yīng)用\\.北京:電子工業(yè)出版社，2002.

［4］徐仁貴.單片微型計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)\\.北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2000.

作者簡(jiǎn)介 彭志剛 男，1974年出生，湖南石門(mén)人，講師。主要從事微電子技術(shù)應(yīng)用的研究。