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无线远程遥控风扇设计方案

作者:RFID世界网收录
来源:维库电子市场
日期:2011-12-06 09:44:47
摘要:本文介绍的设计方案利用PIC16F873A单片机作为主控核心器件,利用温度传感器、红外管发射电路等实现风扇自身的智能调节。该设计方案在满足人们正常需求的同时,给人们的生活带来了进一步的方便与经济。

  引言 

  本文设计了一种可以远程遥控风扇转速,并且通过PIC单片机控制在外界一定温度下扇体可以自能调控自身的转速,达到用户可以像遥控电视一样遥控风扇,并且也不需要铺设大量的尸体线路去连接转速控制器和扇体。由于在扇体电路设计时,通过加入PIC单片机主控芯片智能的根据外界温度(遥控器中传送的温度数据)自动控制转速,大大节省了能源的利用,同时满足用户的需求。

  1  系统硬件设计

  由于PIC16F873A单片机是采用精简指令集(RISC)和FLASH存储技术的高性能嵌入式单片机。具有功耗小、运算速度快、外围扩展能力强等突出优点。本系统设计分别采用两片16F873PIC单片机对信号发射和接收控制电路的进行控制。

  如图1所示基于PIC智能远程无线控制风扇系统设计系统框图,主要包括遥控信号发射电路、信号接收控制电路两个重要部分。遥控信号发生电路包括:温度传感器、红外管发射电路、档位控制键以及显示部分等;信号接收控制电路主要包括:红外接收电路、状态指示电路、风扇电机转速控制电路以及电压转换电路等。

   1.1 遥控信号发射电路设计

  如图2所示PIC16F873A单片机控制的遥控器发射电路设计原理图。该电路主要以PIC50单片机为主控核心,包括行列式键盘电路、LCD1602液晶显示器、DS18B20温度才传感器、红外发射电路等。

  本电路由两块1.5V的干电池供电。PIC16F873A单片机内部带有A/D转换模块,因此由DS18B20温度传感器采集来的数据可以直接由单片机进行分析,无需外加A/D转换模块。为了提高CPU的效率,遥控信号发射电路的键盘采用中断扫描的方式。行列式键盘电55路是由7个按键和7个二极管组成“与门”实现。7个按键包括:开关键、智能调控转速键和5个档位控制键。当没有按键按下时,单片机处于低功耗空闲等待状态,当有键盘按下时,相应地二极管阴极电压为零,二极管导通,同时触发中断1产生中断,使单片机退出空闲状态,进入红外发射程序。由于单片机产生37.91KHz的PWM,PWM占空比设置为1/3。在红外通信时通过P3.5口输出37.91KHz的红外载波信号,经过三极管放大,由红外发射管发60射出去。电路是否处于工作状态由D4发光二极管进行指示,同时电路工作时档位控制以及外界温度都可以在LCD1602中显示。

  1.2 信号接收控制电路设计

  如图3所示PIC16F873A单片机控制的信号接收控制电路。该电路主要包括:风扇调速电路、交织电流转换电路、红外接收电路、单片机主控电路。遥控信号发射电路发射的红外信号由信号接收电路接收传递给PIC16F873A单片机,单片机根据接收的不同信号进行风扇70不同工作状态的处理。

  由于风扇工作时的电压为220V,单片机的工作需要5V的直流电源。因此在电路设计时为了减少外部电池的使用,设计了220V交流转5V直流的电路。该电路核心器件是LM7805稳压芯片为电路提供5V的稳定直流电压,L1、L2、D12、D13构成全波整流电路,将工频交流电转换成具有直流成分的脉冲直流电,由于二极管具有单向导电性,起到开关的作用。

  L3、L4、D14、D15、C5、C6、L5、R16构成滤波电路,将脉冲直流中的交流部分滤除,增加直流部分,电感电容起到滤波的作用。LM7805集成芯片、D16、C4、R15构成稳压电路,对整流后的直流电压采取进一步的稳压,D16为输出保护二极管,保护LM7805输出级不被损坏。

  本电路采用的红外接收管型号为SFH4500。红外接收管包括:红外监测二极管、放大80器、限幅器、带通滤波器、积分电路、比较器等。红外监测二极管监测到红外信号,然后把信号送到放大器和限幅器,限幅器把脉冲幅度控制在一定的水平,而不论红外发射器和接收器的距离远近。交流信号进入带通滤波器,带通滤波器可以通过30khz到85khz的负载波,通过解调电路和积分电路进入比较器,比较器输出高低电平,还原出发射端的信号波形。

   风扇调速电路主要由桥式电路D1、光电耦合器6N137、SCR可控硅、三极管Q1等组成。PIC16F873A单片机产生可控硅控制的移相脉冲,通过改变相角实现导通角的改变,进90而改变输出的电路的电压,控制电扇的电机转动。当导通角为0时电机停转,导通角越大,风扇转速越快。P1.6为低电平时Q1导通,6N137光耦导通进而控制风扇转机电路。由于数字电平上下跳变时集成电路耗电发生突变,容易引起电源产生毛刺,通常对开关电源影响比线性电源大,因为开关电源在开关周期内不能响应电流突变,而仅由电容提供电流的变化部分。一般数字电路越复杂,数据速率越高,累积的电流跳变越强烈,高频分量越丰富。采用95光耦有利于降低噪声的干扰,提高信噪比。

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  2  软件设计

  2.1 遥控信号发射系统程序设计

  PIC16F873A控制软件在MPLAB环境下用C语言开发。在系统设计中首先要对系统进行初始化:A/D转换、IO口设置等。在该系统软件主要实现对键盘的中断方式扫描、对100DS18B20温度传感器的数据采集、红外发射信号脉冲的控制、PWM编码、液晶显示器显示控制以及工作状态指示灯控制等。如图4所示为遥控信号发射系统程序流程图。

  2.2 信号接收控制系统程序设计

  在该系统中依然采用PIC16F873A单片机作为控制核心芯片。该系统软件主要实现对红外信号控制接收、处理信号控制风扇转速(控制相角变化)、指示灯的控制等。如图5所示信号接收系统程序流程图。

   3  结论

  利用PIC16F873A单片机作为主控核心器件,产生PWM脉冲信号控制红外信号频率以及PIC16F873A自身集成模数转换模块方便的实现数据的有效采集。该设计方案不仅有效解决了目前市场上常规风扇的众多不足之处,可方便实现远距离可控调节风扇,同时还可以实现风扇自身的智能调节,降低了能源的消耗。在本电路中设计的引入交直电流的转换,实现了不同工作电压器件,在同一电源下的顺利安全工作,有效解决了不同规格电源选择问题。该设计方案在满足人们正常需求的同时,给人们的生活带来了进一步的方便与经济。