紅外遙控直流電動機控制器

【摘要】紅外線遙控裝置具有體積小、功耗低、功能強、成本低等特點，是目前使用廣泛的一種近距離無線通信和遙控方式。主要介紹了紅外遙控器對直流電動機運行參數(shù)進行設定，包括直流電機啟動、停止、正轉、反轉以及轉速的設置，同時實時監(jiān)控電動機的轉速并顯示，以紅外線傳輸技術實現(xiàn)遙控功能。

【關鍵詞】紅外遙控；直流電動機；單片機；驅動器

1.引言

隨著無線遙控技術的發(fā)展，特別是采用了先進的數(shù)字處理技術之后，工業(yè)無線遙控系統(tǒng)的運用范圍更為廣泛，安全性能也得到日益完善。從紅外線向高頻電磁波射頻信號發(fā)展，遙控器用時就可以不用再考慮電器的位置和遙控器的指向等問題了。由于直流電動機在快速性、可控性、可靠性、體積小、重量輕、節(jié)能、效率高、耐受環(huán)境和經濟性等方面具有明顯的優(yōu)勢，故在當今國民經濟各個領域應用日益普及，以往數(shù)控機床系統(tǒng)均采用直流電動機。當需要進行復雜而精細的信息處理時，僅僅采用硬件所構成的系統(tǒng)往往相當復雜，而采用單片機控制卻十分簡單。本設計結合無線遙控，通過設計單片機對直流電機的控制來增強對單片機和直流電機的結合。

2.系統(tǒng)結構

紅外遙控直流電動機控制器是利用紅外遙控器對直流電動機運行參數(shù)進行設定，包括直流電機啟動、停止、正、反轉以及轉速的設置，同時實行監(jiān)控電動機的轉速并進行顯示，具有較好的應用性。整個調速裝置是采用PWM脈寬調制，測速裝置是由光電檢測開關實現(xiàn)。具體的硬件框圖如圖1所示：

圖1 硬件電路圖設計

（1）紅外遙控器

發(fā)出紅外信號，從而實現(xiàn)對直流電動機的運行參數(shù)進行設定。

（2）紅外接收器

接收紅外遙控器發(fā)出的紅外信號，傳輸給單片機系統(tǒng)。

（3）單片機89C51

采用單片機89C51為控制器件，對紅外線發(fā)射脈沖進行編碼、接收譯碼，從而實現(xiàn)對直流電動機的啟停、正反轉及轉速進行控制。

（4）鍵盤電路

按鍵相對應控制直流電動機的功能。

（5）啟停、正反轉、轉速驅動電路

讓單片機接收電機的目標狀態(tài)，由軟件實現(xiàn)。

（6）直流電動機

是本次設計的控制目標。

（7）測速電路

采用光電傳感器測量電動機的轉速，并將信號送給單片機，最終顯示在數(shù)碼管上。

（8）顯示電路

可以直觀的反映電動機的轉速，動態(tài)顯示出電動機轉速的變化。

3.信號的發(fā)射與接收

發(fā)射器發(fā)出的紅外線信號，由紅外頭接收，處理后獲得方波信號，再由單片機產生控制電機的相關信號，送至單片機。紅外線接收器輸出波形見圖2所示。

圖2 輸出波形圖

圖3 軟件程序結構

紅外線接收器輸出波形分析：當紅外接收器輸出脈沖幀數(shù)據時，第1位碼的下降沿觸發(fā)外部中斷INT0，實時接收數(shù)據幀，并對第1位（3起始位）碼的碼寬進行驗證。若第1位低電平碼的脈寬小于2ms，將作為錯誤幀處理。當間隔位的高電平脈沖寬大于3ms時，結束接收。然后根據累加器A中的脈沖數(shù)，執(zhí)行相應的功能操作。

光電傳感器是利用被檢測物對光束的遮擋或反射，由同步回路選通電路，從而檢測物體有無的。物體不限于金屬，所有能反射光線的物體均可被檢測。光電開關將輸入電流在發(fā)射器上轉換為光信號射出，接收器再根據接收到的光線的強弱或有無對目標物體進行探測。

由振蕩回路產生的調制脈沖經反射電路后，由發(fā)光管GL輻射出光脈沖。當被測物體進入受光器作用范圍時，被反射回來的光脈沖進入光敏三極管DU。并在接收電路中將光脈沖解調為電脈沖信號，再經放大器放大和同步選通整形，然后用數(shù)字積分或RC積分方式排除干擾，最后經延時（或不延時）觸發(fā)驅動器輸出光電開關控制信號。

4.軟件設計

軟件程序結構如圖3所示。程序結構主要分成7個模塊，分別是主程序模塊、紅外解碼模塊、調速模塊、測速模塊、顯示模塊等。

紅外遙控直流電機為了實現(xiàn)對直流電機啟動、停止、正反轉以及轉速的控制，同時實行監(jiān)測電動機的轉速并進行顯示。首先要對單片機進行初始化程序。循環(huán)掃描是否有按鍵按下，如果有按鍵按下發(fā)射相應的紅外信號接收器通過中斷接收遙控信號，通過延時判斷是否有開始脈沖，如果有開始脈沖就接收脈沖序列，根據脈沖序列判斷需要執(zhí)行的程序，最終完成相應的功能。

遙控信號發(fā)射器用來產生遙控編碼脈沖，驅動紅外發(fā)射管輸出紅外遙控信號，遙控接收頭完成對遙控信號的放大、檢波、整形、解調出遙控編碼脈沖。遙控編碼脈沖是一組組串行二進制碼，對于一般的紅外遙控系統(tǒng)，此串行碼輸入到微控制器，由其內部CPU完成對遙控指令解碼，并執(zhí)行相應的遙控功能。

單片機的轉速測量完成，定時器T0作為內部定時器，外部中斷來的時候讀取TH0，TL0，并同時清零TH0、TL0，使定時器再次循環(huán)計內部脈沖。為數(shù)碼管能夠顯示出來，需將二進制轉換為十進制，在將十進制轉換為非壓縮BCD碼后，才能調用查表程序，最后送顯示。

紅外碼值處理程序即二-十進制轉換程序，因為計算程序計算出來的數(shù)據為二進制，存到cord、value單元中以便發(fā)送程序中調用傳送數(shù)據到計算機，計算機可識別二進制，然而，我們需要在LED上顯示，查表程序需要拆分的BCD碼，所以二進制必須先轉換成BCD后才能拆分。

參考文獻

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