单片机控制风扇

1遥控电风扇———单片机音乐播放设计设计题目：遥控风扇的音乐播放院系：08电气信息工程学院班级：电气信息工程与自动化2班姓名：王用强学号：200810502077协助人：曾洪亮、姚武指导教师：明丽娟2目录1摘要-------------------------------------------------------------------32选题的目的和意义-------------------------------------------43研究的主要内容--------------------------------------------42.1单片机音乐播放基本原理-------------------------------------------------------------42.2发音原理----------------------------------------------------------------------------------42.3遥控与单片机的联系-----------------------------------------------------------------54主要手段和方法-----------------------------------------------54.1主要方法-----------------------------------------------------------------------------------64.2主要手段--------------------------------------------------------------------------------65遥控器的设计--------------------------------------------------------------------------75.1概述------------------------------------------------------75.2工作原理-----------------------------------------------------85.3红外发射-----------------------------------------------------95.4.红外发射的编码方式------------------------------------------125.5软件设计-----------------------------------------------------176参考文献------------------------------------------------------------187遥控使用说明------------------------------------------------198运用软件及硬件--------------------------------------------209附录系统原理图--------------------------------------------2131摘要现如今，单片机的应用无处不在，不如利用单片机播放音乐，存储音乐，控制音乐。单片机控制遥控风扇的音乐播放原理同其他单片机相同。用遥控器触发单片机的计数器，使之开始产生音乐读写功能，从而播放音乐，从遥控器处接收的触发信号改变单片机音乐播放的控制。在这之中，要有一个存储了音乐的单片机，遥控器与电风扇内部的接受设备是一个起始点，让存储和读写音乐的单片机触发是难点。所以，大致思路是遥控器与电风扇内部接收装置→单片机音乐存储→单片机触发点→单片机音乐播放→单片机音乐控制。要用到的工具有：AT89C51单片机一个；红外线发送接受装置一对；电容电阻若干；三极管二极管各一个；扩音器一个；电路板。42选题的目的和意义现如今，单片机的应用无处不在，如利用单片机播放音乐，存储音乐，控制音乐。利用单片机控制音乐播放也多不盛举，音乐芯片也相当之多，而利用单片机存储音乐，控制播放最为广泛。它有功能多、价格优、外部电路简单的特点，深受音乐爱好者及音乐芯片制造商的青睐，20世纪跨越了3个“电”的时代，即电气时代，顾名思义，计算机成为我们生活的主流已经是家喻户晓的事情，然而，单片机也随之飞速的发展，单片机以完成某一个逻辑功能的芯片而得名，具体一点说是把一个计算机系统集成到一个芯片上。概括的讲：一块芯片就成了一台计算机。它的体积小、质量轻、价格便宜、为学习、应用和开发提供了便利条件，为单片级的灵活，方便，结构简单奠定了基础，自身通过程序的编写，测试，运行，来完成一个具体的功能，因此，单片机运用到了各个领域。单片机控制音乐播放只是单片机的一个小小的利用。3研究的主要内容3.1单片机音乐播放基本原理单片机控制遥控风扇的音乐播放原理同其他单片机相同。用遥控器触发单片机的计数器，使之开始产生音乐读写功能，从而播放音乐，从遥控器处接收的触发信号改变单片机音乐播放的控制。在这之中，要有一个存储了音乐的单片机，遥控器与电风扇内部的接受设备是一个起始点，让存储和读写音乐的单片机触发是难点。3.2发音原理播放一段音乐需要的是两个元素，一个是音调，另一个是音符。首先要了解对应的音调，音调主要由声音的频率绝对，同时也与声音强度有关。对一定强度的纯音，音调随频率的升降而升降；对一定频率的纯音、低频纯音的音调随声强增加而下降，高频纯音却随强度增加而上升。另外，音符的频率有所不同。基于上面的内容，这样就对发音原理有5了一些初步的了解。音符的发音主要靠不同的音频脉冲。利用单片机的内部定时器/计数器0，使其工作模式1，定时中断，让后控制P3.7引脚的输出音乐。只要算出某一音频的周期（1/频率），然后将此周期除以2，即为半周期的时间，利用定时器记时这个半周期时间，每当计时到后就将输出脉冲的I/O反相，然后重复计时此半周期时间再对I/O反相，就可以在I/O脚上得到此频率的脉冲。3.3遥控与单片机的联系当有按键信号输入时，启动计数器T0，产生一定频率的脉冲，驱动蜂鸣器，放出乐曲。同时启动定时器T1，显示乐曲播放的时间，并驱动LCD，显示歌曲号及播放时间。硬件电路中用P1.0~1.7控制按键输入，其中P1.0~1.3扫描行，P1.4~1.7扫描列；用P2.0~2.2作为LCD的RS、R/W、E的控制信号；用P0.0~0.7作为LCD的D0~D7的控制信号；用P3.7口控制蜂鸣器；电路为12MHz晶振频率工作，起振电路中C1C2均为30pf.4主要手段和方法4.1主要方法：综上所述，大致思路是遥控器与电风扇内部接收装置→单片机音乐存储→单片机触发点→单片机音乐播放→单片机音乐控制。64.1.1原理图4.1.2遥控器设置4.1.3音乐播放设计4.2主要手段：利用单片机原理，逐步设计各个阶段的设计。4.2.1设计安排第一周学习和简单操作单片机；7第二周题写开题报告；第三周原理图基本设计；第四周电路设计；第五周电路调试；第六周装配；第七周完成设计并总结。5遥控器的设计5.1概述遥控电风扇是90年代初期在广东珠江三角洲地区作做大量的研发和生产，并有专门的掩模芯片作为主控芯片使用，现本人用单片机作了接收和发射的配套使用的系统方案。红外遥控电路现在已成为一种设计电路的时尚,现简单地介绍了红外线遥控发射、接收系统的原理，给出用89C2051作为遥控接收系统解码器的一种巧妙实现方法，以及完整的51汇编程序代码。包括发射、接收的原理图及其编程的主程序、发送程序、接收程序、定时中断程序的流程过程，从而完成此设计的要点，参考流程方框图的构思过程，可以编写应用软件。遥控电风扇控制系统分为两大部分：遥控器和电风扇控制板，下面分别加以描述。5.2工作原理及组成部分(1)CPU采用AT89C2051单片机，AT89C2051的功能:8和MCS-8051产品兼容、2KB可重编程闪速存储器、耐久性:1000写/擦除周期、2.7V~6V的操作范围、全静态操作：0Hz~24MHz、两级加密程序存储器、128×8位内部RAM、15根可编程I/O引线、6个中断源、可编程串行UART通道、直接LED驱动输出、片内模拟比较器、低耗空载和掉电方式。（2）电源采用4节7号电池来提供电源，并用一个二极管（IN4148）进行降压。（3）调制部分：采用CD40106进行缓冲放大并整形.发送的数字信号与38K的载波进行相与，将其调制在一起,整形并缓冲放大,经过8050进行放大驱动红外发射管,使其发射红外光。(4)红外发射方原理见图（1）所示。（图1）遥控器原理框图5.3红外发射9（1）发射部分包括键盘矩阵、编码调制、红外发送器。使用89C2051芯片将按键信号调制在38KHz的载波信号上通过三极管放大后发射出去。红外编码为：全码=引导码+系统码+系统反码+数据码+数据反码。89C2051的P1口构成矩阵式键盘，用T1产生定时中断，驱动P3.3产生一个38K的方波，作为红外线的调制基波。将发送的数据和P3.0进行逻辑与后，经过40106整形，用三极管驱动红外发射管发射。(2)按键功能K1：低档、中档、高档；键值为01HK2彩灯：键值为02HK3：自然风、睡眠风、正常风键；值为03HK4定时；键值为04HK5开/关机；键值为05H(3)当无键按下时，延时10秒后进入待机状态，系统处于低功耗模式。当有按键按下时，INT0中断产生中断，同时唤醒CPU进行工作状态。105.4.红外发射的编码方式遥控发射器专用芯片很多，根据编码格式可以分成两大类，这里我们以运用比较广泛，解码比较容易的一类来加以说明，现以日本NEC的uPD6121G组成发射电路为例说明编码原理。当发射器按键按下后，即有遥控码发出，所按的键不同遥控编码也不同。这种遥控码具有以下特征：(1)采用脉宽调制的串行码，以脉宽为0.565ms、间隔0.56ms、周期为1.125ms的组合表示二进制的“0”；以脉宽为0.565ms、间隔1.685ms、周期为2.25ms的组合表示二进制的“1”。“0”和“1”组成的32位二进制码经38kHz的载频进行二次调制以提高发射效率，达到降低电源功耗的目的。然后再通过红外发射二极管发射。(2)遥控编码是连续的32位二进制码组，其中前16位为用户识别码，能区别不同的电器设备，防止不同机种遥控码互相干扰。该芯片的用户识别码固定为十六进制0FFH；后16位为8位操作码（功能码）及其反码。(3)遥控器在按键按下后，周期性地发出同一种32位二进制码，周期约为108ms。一组码本身的持续时间随它包含的二进制“0”和“1”的个数不同而不同，大约在45～63ms之间。(4)其相关的波形图如下:（图2）遥控编码114.硬件设计硬件设计见电路原理图（3）所示。(图3)遥控器电路原理图5.5软件设计(1)采用中断的处理程序完成整个系统的操作，INT0中断处理完成键盘扫描以及发送。(2)程序流程图：12（图4）遥控器软件流程图二、电风扇控制板1.工作原理及组成部分:红外接收部分包括光电转换放大器、解调、解码电路。(1)CPU板将单片机、控制、键盘组合在一起完成了人机对话。用AT89C51单片机来作主芯片控制，采用红外T1838接收头，用双向可控硅MC97A6控制电机档位，具有红外遥控功能。13(2)电源部分：交流220V经变压器降压为2×8V，全波整流后再由三端稳压器LM7805稳压，供给控制板。(3)电风扇控制板框图（图5）电风扇控制板框图2.设计方案(1)控制部分（图6）电机引线图K1：低、中、高档，相应的指示灯亮。参见（图6）K2：控制彩灯，相应的指示灯亮K3：自然风、睡眠风、正常风控制。参见（图8）、（图9）、（图10）K4:定时30分钟，1小时，2小时，4小时。相应的指示灯点亮。参见（图7）14K5：具有开机功能和关机功能(图7)定时时循环图(2)风类自然风的处理流程:(图8)