51單片機(jī)的紅外遙控電動機(jī)轉(zhuǎn)速控制

1、-. z.基于51單片機(jī)的紅外遙控電動機(jī)轉(zhuǎn)速控制一 題目來源將現(xiàn)有的技術(shù)應(yīng)用到敞篷轎車遮陽窗自動調(diào)節(jié)實(shí)現(xiàn)遮陽的功能。二 課題要求與目的單片機(jī)具有體積小、速度快、性能可靠和價格低廉等優(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)。 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)和生活帶來極大的方便。本文設(shè)計的以STC-51單片機(jī)為核心的紅外遙控電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)具有硬件電路簡單本錢低廉,軟件編寫較容易,用電機(jī)帶動相應(yīng)的驅(qū)動機(jī)構(gòu)后便是一實(shí)用性極強(qiáng)的調(diào)速控制系統(tǒng)。將單片機(jī)與紅外遙控技術(shù)相結(jié)合，設(shè)

2、計一套紅外遙控單相電機(jī)調(diào)壓調(diào)速裝置，包括設(shè)計發(fā)射電路及軟件編寫，接收器電路及軟件編寫。另外，電動機(jī)轉(zhuǎn)速設(shè)置為7檔。三 課題電路原理設(shè)計1 器件的選型固態(tài)繼電器SSR固態(tài)繼電器Solid State Relay,縮寫SSR，是由微電子電路，分立電子器件電力電子功率器件組成的無觸點(diǎn)開關(guān)。用隔離器件實(shí)現(xiàn)了控制端與負(fù)載端的隔離。固態(tài)繼電器的輸入端用微小的控制信號，到達(dá)直接驅(qū)動大電流負(fù)載。固態(tài)繼電器是具有隔離功能的無觸點(diǎn)電子開關(guān)，在開關(guān)過程中無機(jī)械接觸部件，因此固態(tài)繼電器除具有與電磁繼電器一樣的功能外，還具有邏輯電路兼容，耐振耐機(jī)械沖擊，安裝位置無限制，具有良好的防潮防霉防腐蝕性能，在防爆和防止臭氧污染

3、方面的性能也極佳，輸入功率小，靈敏度高，控制功率小，電磁兼容性好，噪聲低和工作頻率高等特點(diǎn)。目前已廣泛應(yīng)用于計算機(jī)外圍接口設(shè)備，調(diào)溫、調(diào)速、調(diào)光、電機(jī)控制、電爐加溫控制、電力石化、醫(yī)療器械、金融設(shè)備、煤碳、儀器儀表、交通信號等領(lǐng)域。紅外接收器NJL41H38 NJL41H38的中心頻率為38KHz的一體化紅外接收器，有3個引腳，其中一個腳為TTL電平輸出，2腳為地線，3腳為電源端。NJL41H38只能接收調(diào)制成38KHz的信號，并且只響應(yīng)脈沖調(diào)制信號，不響應(yīng)連續(xù)調(diào)制信號。脈沖寬度圍為400s20ms。因此，發(fā)射端的發(fā)射信號必須是脈沖信號。2 紅外遙控發(fā)射電路紅外遙控主要包括單片機(jī)控制系統(tǒng)、紅外

4、發(fā)射電路、鍵盤三個局部。紅外線發(fā)射電路將要發(fā)射的數(shù)字信號調(diào)制到38KHZ的載波上，通過紅外線發(fā)射管發(fā)射出去。電路如圖1所示。其中按鍵S1S7分別對應(yīng)電動機(jī)的7檔調(diào)速，P2.0輸出欲發(fā)射的調(diào)制信號。圖1 紅外遙控發(fā)射電路原理圖3 接收系統(tǒng)與調(diào)速系統(tǒng)電動機(jī)的調(diào)壓調(diào)速是指通過改變加在電動機(jī)上的電壓來實(shí)現(xiàn)的。接收與調(diào)速系統(tǒng)電路如圖2所示。圖2 接收與調(diào)速電路單片機(jī)的并口P1.7控制固態(tài)繼電器K的通斷，進(jìn)而控制電動機(jī)電源的通斷。在50Hz的正弦交流的半個周期，如果電動機(jī)斷電與通電的時間間隔分別為t1ms與t2ms，則t1+t2=10ms.每當(dāng)電源電壓過零時，單片機(jī)產(chǎn)生一個中斷，在效勞程序中，控制繼電器斷

5、開t1ms，再導(dǎo)通t2ms.正半周與負(fù)半周一樣。對于7個轉(zhuǎn)速檔，t1分別為0ms、2ms 、4ms、5ms、6ms、8ms、10ms.當(dāng)t1=0ms時電動機(jī)的轉(zhuǎn)速最大，t1=10ms時電動機(jī)停頓。過零檢測電路由比擬器A741和非門電路組成，用于識別電源電壓的的過零位，保證單片機(jī)對電動機(jī)電源的控制信號與電動機(jī)電源保持同步，即保證每次t1的起始時間都在電源剛剛過零點(diǎn)時。當(dāng)電源電壓由正半周到負(fù)半周過零時，比擬器由1到0跳變，在外部中斷0處產(chǎn)生一次中斷申請；而當(dāng)電源電壓由負(fù)半周到正半周過零時，比擬器由0到1跳變，經(jīng)非門電路在外中斷1處產(chǎn)生一次中斷請求。四 單片機(jī)選型MCS51系列單片機(jī)是目前國實(shí)用最廣

6、泛的一種單片機(jī)型，它以其優(yōu)越的性能、成熟的技術(shù)及高可靠性和高性能價格比，迅速占領(lǐng)了工業(yè)控制和自動化工程應(yīng)用的主要市場，成為國單片機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域的主流。全球各單片機(jī)廠商在MCS51核根底上，派生了大量的51核系列單片機(jī)，極豐富了MCS51的種群。其中宏晶科技公司推出了STC89系列單片機(jī)，增加了大量的新功能提高了5l的性能，是MCS51家族種的佼佼者。本次設(shè)計采用STC89C51單片機(jī)。STC89C51系列單片機(jī)是MCS5l系列單片機(jī)的派生產(chǎn)品。它們在指令系統(tǒng)、硬件構(gòu)造和片資源上與標(biāo)準(zhǔn)8052單片機(jī)完全兼容,12時鐘機(jī)器周期和6時鐘，機(jī)器周期可反復(fù)設(shè)置。它的主要特點(diǎn)有：1增強(qiáng)型6時鐘機(jī)器周期，12時

7、鐘機(jī)器周期8051CPU；2工作電壓：5.5v一3.4v(5v單片機(jī))；3工作頻率圍：0一40MHz，相當(dāng)于普通8051的0一80MHz，實(shí)際頻率可達(dá)48MHz； 4用戶應(yīng)用程序空間4K字節(jié)；5片上集成512字節(jié)1280字節(jié)RAM：6EEPROM功能；7看門狗；8共有3個16位定時器，計數(shù)器；9外部中斷2路,下降沿中斷或低電平觸發(fā)中斷;10通用異步串行口；11工作溫度圍：-40一+85C；12封裝：PDIP-40，PLCC-44，PQFP-44。選用STC單片機(jī)的主要理由是可以降低本錢、提升性能、原有程序可直接使用，硬件無需改動。STC89系列單片機(jī)部Flash擦寫次數(shù)為100000次以上，且

8、在出廠時就已經(jīng)完全加密，無法解密。用戶程序下載方便，可以直接用STC提供的下載工具下載程序，也可利用通用編程器。四 課題軟件編程1 發(fā)射器軟件編程發(fā)射的脈沖信號由于發(fā)射端的發(fā)射信號必須是脈沖信號，故規(guī)定占空比為1/4的脈沖用數(shù)字0表示，占空比為3/4的脈沖用數(shù)字1表示，每個數(shù)字的周期為4ms。電動機(jī)的7檔轉(zhuǎn)速對應(yīng)的發(fā)送端的數(shù)據(jù)采用3位編碼方式，如表1所示。表1 發(fā)送端的數(shù)據(jù)編碼編碼按鍵功 能0011鍵1檔轉(zhuǎn)速全速0102鍵2檔轉(zhuǎn)速0113鍵3檔轉(zhuǎn)速1004鍵4檔轉(zhuǎn)速1015鍵5檔轉(zhuǎn)速1106鍵6檔轉(zhuǎn)速1117鍵7檔轉(zhuǎn)速停頓一個數(shù)據(jù)幀共5位數(shù)據(jù)，每幀數(shù)據(jù)的格式為：起始位0數(shù)據(jù)位的低位數(shù)據(jù)位的中間

9、未數(shù)據(jù)位的高位終止位1當(dāng)發(fā)送端無鍵按下時處于空閑狀態(tài)，空閑狀態(tài)時一直發(fā)送數(shù)字1.一旦有鍵按下，便發(fā)送一幀數(shù)據(jù)。發(fā)送端的程序流程圖 a主程序 b顯示程序c鍵盤處理程序 d定時器0中斷效勞程序 圖3 發(fā)送端的程序流程圖發(fā)送端的程序流程圖如圖3所示。發(fā)送端由定時器0定時溢出產(chǎn)生中斷，在中斷效勞程序中發(fā)送數(shù)據(jù)。中斷周期為0.5ms，每4ms即8個定時器溢出周期發(fā)送1位數(shù)字。對于數(shù)字0，在4ms通過P2.0輸出00000011；對于數(shù)字1，在4ms通過P2.0輸出00111111。1幀數(shù)據(jù)有5位脈沖數(shù)字，因而發(fā)送1幀數(shù)據(jù)要20ms，共40個定時器溢出周期。鍵號存儲在片RAM50H單元，定時器0中斷的次數(shù)

10、存儲在RAM51H單元，片RAM20HRAM24H單元對應(yīng)的40個可尋址位00H27H,分別對應(yīng)40個定時器0一處周期通過P2.0所輸出的數(shù)據(jù)。可尋址位28H作為有鍵按下與否的標(biāo)志位，該位為0表示沒有鍵按下，此時輸出空閑幀狀態(tài)，可以承受按鍵；該位為1時表示正在發(fā)生數(shù)據(jù)幀，不掃描鍵盤，拒絕承受按鍵信息，直到當(dāng)前數(shù)據(jù)幀發(fā)送完。每發(fā)送完數(shù)據(jù)幀后，將按鍵標(biāo)志位28H置0，此時可承受新的按鍵。2 接收器軟件編程接收端的程序包括主程序和中斷效勞程序。主程序編程當(dāng)主程序中檢測到P0.1有負(fù)跳變，并延時4ms后再檢測P0.1，假設(shè)為0，則說明接收到信號為0；否則，則說明接收信號為1。如前所述，對應(yīng)發(fā)射端不同的鍵按下，約定t1分別取值0ms、2ms 、4ms、5ms、6ms、8ms、10ms。主程序在發(fā)送3位數(shù)據(jù)程序段中，按照這一約定設(shè)置20個可尋址位00H13H控制t1和 t2的時間數(shù)值。流程圖如圖4所示。圖4 接收端主程序流程圖中斷效勞程序編程外部中斷是電源過零時向單片機(jī)提出的外部中斷。在中斷效勞程序0中完成如下容：令定時器0的定時周