基于单片机的红外遥控电机调速系统的设计

摘 要：采用PLC调节电机速度具有体积大，成本高的缺点，为使电机调速系统具有操作简单、运行安全可靠和成本低廉等优点，设计以AT89C2051单片机为核心的红外遥控系统，给出系统的硬件组成和软件设计方法。系统由发射和接收2部分构成，用软件控制电机的电压值，从而调节电机速度。在测试使用后，证明其方便、可靠并具有实用价值，从而为电机调速提供了一种设计思想和方法。

关键词：红外遥控;波特率;电机;调速

中图分类号：TP368.1 文献标识码：B 文章编号：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

单片机具有体积小、速度快、性能可靠和价格低廉等优点，通常在其外部配置电路就可构成一完整的控制系统。红外遥控具有抗干扰能力强、响应速度快、功耗低等众多优点。目前，基于单片机控制的红外遥控技术已广泛应用于家用电器、智能玩具和工业控制等众多领域，给人们的生产和生活带来极大的方便。本文设计的以AT89C2051单片机为核心的红外遥控电机调速系统具有硬件电路简单、成本低廉、软件编写较容易、用电机带动相应的驱动机构后便是一实用性极强的调速控制系统。

2 系统组成

2.1 系统功能

该系统具有如下4个功能：

（1） 通过遥控器控制电机的启动、停止；

（2） 通过遥控器控制电机的加速、减速运行；

（3） 通过遥控器设置电机的运转时间；

（4） 1 min之内无按键，则遥控器进入低功耗状态。

2.2 硬件组成和工作原理

该系统由发射电路和接收电路两部分构成。

遥控器发射电路如图1所示，采用AT89C2051单片机主要是考虑制作遥控器时占用体积小、质量轻，并能充分利用其硬件资源，并且AT89C2051单片机的工作电压范围宽，可用电池供电。P1口作显示电路接口，外接2个LED数码管，用于显示设置电机运行的时间，P1.0~P1.6接驱动电路后输出显示数据的字段码，P1.7接非门和驱动电路输出字位码，采用动态显示方式显示时间。P3.1引脚为串行输出口，输出按键的代码信号，代码信号用一特殊的字节表示，P3.7引脚输出38 kHz的载波信号，两信号经调制电路、驱动电路后由红外发射二极管将信号发射出去。遥控器上的按键较少，所以键盘电路采用独立式按键，设置有复位键键、启动/停止键、加速键、减速键、定时键共5个按键，复位键不占用I/O口，其余4个按键分别接P3.0, P3.3~P3.5，除复位键外，有键按下时产生外部中断，在中断程序中识别按键并发射该键的代码。

接收电路如图2所示，红外接收电路采用带有解码功能的红外接收器，不需要软件解码，能简化编程，接收到遥控信号后，将光信号变成电信号，经放大和整形后送入单片机P3.0引脚，P3.0的第二功能为串行输入口，由软件根据代码识别相应的按键，然后进行相应的处理。过零检测电路检测变压器输出的交流电的零点，以零点为起点利用单片机产生控制可控硅的移相脉冲，通过改变移相角来改变可控硅的导通角，即当移相角较大时，可控硅导通角较小，输出电压较低，电机转速较慢;当移相角较小时，可控硅的导通角较大，输出电压较高，电机转速较快。光耦电路的作用是将弱电电路和强电电路分开。

2.3 软件流程

(1) 发射电路的P3.7引脚上输出38 kHz的载波信号用定时器T0工作于方式2来实现，时间常数N1的计算如下：

由频率f=38 kHz=3.8×10.4 Hz,得周期T=1/f;定时时间TC=1/2×T;单片机工作的晶振频率fosc=12 MHz,由TC=(2.8-N1) ×12/fosc,得N1=F3H。

(2) 串口工作于方式1，定时器T1工作于方式2作波特率发生器，波特率设置为2 000 b/s,SMOD=1，fosc=12 MHz，时间常数N2的计算如下：

由波特率＝2.SMOD× fosc/32×12(28-N2)］ 得

N2=E0H

(3) 发射电路主程序的流程图如图3所示，主程序中设置串口工作方式1和定时器T1方式2是为了发射按键代码时产生2 000 b/s的波特率；定时器T0工作于方式2是用来在P3.7引脚上输出38 kHz的载波信号。有键按下时产生外部中断0，寄存器R5和R4中存放的数据是用来控制1 min的定时时间。1 min之内无按键，则遥控器进入低功耗状态。定时器T0中断程序是将P3.7引脚取反产生38 kHz的载波信号，此信号为方波信号。外部中断0的中断程序用于判断按键并发射按键的代码，同时还包括按键去抖动和检查设置相关标志位。

部分程序如下：

MOV TMOD,#22 ;设置定时器T0和T1工作于方式2

MOV TH0,#0F3H ;产生38 kHz载波信号的时间常数送给T0

MOV TL0,#0F3H

MOV TH1,#0E0H ;产生2 000 b/s波特率的时间常数送给T1

MOV TL1,#OE0H

MOV SCON,#60H ;设置串口工作于方式1

ORL PCON,#80H ;SMOD置1

SETB EA ;CPU开中断

SETB EX0 ;允许外部中断0中断

SETB IT0 ;允许定时器T0中断

SETB PT0 ;将定时器T0中断设置为高优先级

(4) 接收电路主程序的流程图如图4所示，接收电路串口和T1的工作方式与发射电路完全相同，是为了与发射方的波特率一致，能可靠接收数据。串口中断用于接收按键代码并设置相关标志位。外部中断0产生移相脉冲改变移相角，从而改变可控硅的导通角，并判断是否有定时，进而控制电机的运转时间。

3 结 语

本文设计的基于单片机控制的红外遥控电机调速系统用弱电控制强电，制作方便，操作简单安全，不会干扰其他家用电器，也不会影响近邻的无线电设备，经测试运行稳定可靠，该系统的设计思想和方法对于电机调速有较强的实用价值。

参 考 文 献

［1］楼然苗,李光飞.单片机课程设计指导\.北京:北京航空航天大学出版社，2007.

［2］戴佳,戴卫恒.51单片机C语言应用程序设计实例精讲\.北京:电子工业出版社，2007.

［3］徐爱钧.单片机高级语言c51Windows环境编程与应用\.北京:电子工业出版社，2002.

［4］徐仁贵.单片微型计算机应用技术\.北京:机械工业出版社，2000.

作者简介 彭志刚 男，1974年出生，湖南石门人，讲师。主要从事微电子技术应用的研究。