智能遥控风扇的设计毕业论文
目 录
一、引言 1
二、总体方案设计及元器件介绍 1
（一）主控芯片的选择 1
（二）系统总体结构规划 2
（三）AT89C51单片机介绍 3
（四）红外遥控系统结构 3
三、智能风扇的硬件设计 5
（一）原理图设计 5
（二）51单片机的最小系统 6
（三）按键模块 7
（四）直流电机及驱动模块 8
四、系统软件设计 9
（一）主程序流程设计 9
（二）直流电机驱动流程设计 10
（三）红外遥控工作流程设计 10
五、系统调试 11
（一）硬件调试 11
（二）软件调试 11
（三）总体调试 12
六、总结与展望 13
参考文献 14
致谢 15
附录一 原理图 16
附录二 PCB图 17
附录四 元器件清单 18
附录五 程序 19
一、引言
随着科技的发展和电子技术的进步，智能家居利用电子技术设计出来的产品受到人们的喜欢和青睐。智能家居结合了综合布线技术、医疗电子技术、网络通讯技术以及计算机技术等先进科学技术，融入了个性的需求以及满足人体工程学的原理，把家居生活中主要的以及常见的如灯光控制、煤气阀控制、地板采暖、窗帘控制、场景联动、健康保健、安防保安、卫生防疫以及信息家电等系统合理的整合在一个主系统中，通过网络化的智能管理和控制，将一种全新的生活体验展现给用户。
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以住宅为平台安装有智能家居系统的居住环境，他能够使生活变得更加舒适、节能、智能、安全和便利。智能家居技术将网络通信技术、综合布线技术、自动控制技术、音视频技术以及安全防范技术高密度地集成，以提升家庭日程事务和住宅设施管理系统的高效性为首要目标，实现一种安全舒适并且优雅高调的家居生活，其对节能环保的概念也有阐述。
在国外，通常将智能家居称为“Smart Home”，其又被称之为智能住宅，当下还有一些对它的其他称呼，比如电子家庭、数字家园、家庭自动化、智能家庭/建筑、网络家居以及家庭网络等。
由于智能风扇的实用性以及健康性，目前国内外很多个人或者组织不断对智能风扇进行研发和改进。1882年美国纽约一家公司的主任最早发明了商品化的电风扇距今已有100多年时间。1908年，美国的埃克发动机及电气公司，研制成功世界上最早的齿轮驱动左右摇头的电风扇。这种电风扇防止了不必要的三百六十度转头送风随着科技的发展，在2011年陈洪民一组采用C8O51F02O单片机实现红外遥控电风扇的系统方案。将红外接收模块、温度采集电路、实时时钟电路、报警电路和风速控制电路置于电风扇中，在2013年6月美国一所大学的研究室研究出一种可以通过红外传感器以及人体温度远程探测传感器等感知人体表的温度，然后调节风力的智能风扇，这种风扇不但能够自动调档位，还减少了电能的浪费，因此很受欢迎。
本文设计的智能遥控风扇也是属于智能家居的一部分，因为它融合了红外遥控技术将控制由直接控制变为间接控制，在室内的每个角落只要手握遥控器就能实现对风扇的控制。给人们的生活带来极大的方便。本设计的核心是利用单片机为主，通过红外遥控器能够远程控制风扇档位。51单片机价格便宜，性能可靠有保证。红外遥控模块体积小，价格低廉，用它调节风扇不见简便，且使风扇体积小，操作更灵活。对经济方面不会造成很大压力。
二、总体方案设计及元器件介绍
（一）主控芯片的选择
方案一：采用51单片机作为控制核心，配合片外结合直流电机驱动模块、直流电机、红外线遥控器、红外一体接收头模块、振荡电路模块以及复位电路模块等部分而构成，由于51单片机再业界内已经具备了相当成熟的开发技术并且开发资料丰富，对于完成本次毕业设计是绝对有利的，另外该方案成本低廉，模块分明并且稳定性强。
方案二：采用DSP芯片作为控制核心，DSP处理器顾名思义就是处理数字信号的处理器，它主要是将信号从模拟域变换到数字域后，通过一系列的算法将信号进行处理，处理之后在进过DA模块将数字信号变换回模拟信号，这就是DSP处理器工作的基本流程。TI公司生产的TMS320F28335芯片性能优良，片内集成了大量的常用模块，如16路AD采样通道以及高精准的PWM输出，是工控领域的新型宠儿，然而其成本较高，对于此次的设计来说，无疑增加额外的负担，并且TMS320F28335的优秀性能用在本次设计中时大材小用。另外其开发资料片目前较少，不利于系统的开发。
方案三：采用FPGA或者CPLD芯片作为控制核心，FPGA就是可编程现场门阵列的英文名称，它是随着超大规模集成电路技术发展的一个产物，内部集成了上百万门逻辑器件，通常用VHDL或者Verilog语言对他进行描述，它是一种硬件电路。FPGA的显著特点是速度远高于单片机，其主频动辄上百M的速度，是数字信号处理的首选，然而本次设计的智能风扇对于处理速度没有过高的要求，并且考虑到过高的数字信号会给整体系统带来不稳定性，使最终的设计可靠性得不到保障。
通过上文对三种方案的阐述和对比分析，在FPGA、DSP和单片机中，我们选择51单片机作为本次设计的主控芯片。综合上述两个方案的分析，本次设计采用方案一作为智能遥控风扇系统的最终设计方案。
（二）系统总体结构规划
对课题进行分析后，本次设计采用AT89C51单片机作为控制核心，外部配合直流电机驱动模块、直流电机、红外线遥控器、红外一体接收头模块、振荡电路模块以及复位电路模块等部分来完成各个功能指标。
图2-1 智能风扇系统结构图
上图2-1中AT89C51单片机作为主控核心，与振荡电路以及复位电路组成51单片机最小系统。红外一体接收头作为接收红外遥控器信号的装置，将红外信号进行接收、放大、滤波整形等处理后传送给51单片机，直流电机驱动模块作为直流电机的驱动源。
（三）AT89C51单片机介绍
ATMEL公司出产的AT89C51是一种带4K字节FLASH存储器 的单片机，它是一种能在低电压场合工作的高性能CMOS类型的8位处理器。它内部集成的只读存储器具有高达1000多次的可擦除性另外这种类型的单片机已经采用了高密度的非易失储存器的制造技术，AT89C51单片机的通用I/O管脚能够和工业上广泛采用的MCS-51类型的指令集能够完美兼容。ATMEL公司研发的这种高效率的微控制器将FLASH和性能强大的8位CPU集成在一个芯片里使得它在嵌入式领域有着广泛的应用。常用的AT89C2051型单片机是AT89C51单片机的精简版本。基于上述的特点，在很多嵌入式场合，AT89C51单片机正在发挥着越来越多的作用。下图2-2为DIP-40封装类型AT89C51单片机的芯片引脚图。
一、引言 1
二、总体方案设计及元器件介绍 1
（一）主控芯片的选择 1
（二）系统总体结构规划 2
（三）AT89C51单片机介绍 3
（四）红外遥控系统结构 3
三、智能风扇的硬件设计 5
（一）原理图设计 5
（二）51单片机的最小系统 6
（三）按键模块 7
（四）直流电机及驱动模块 8
四、系统软件设计 9
（一）主程序流程设计 9
（二）直流电机驱动流程设计 10
（三）红外遥控工作流程设计 10
五、系统调试 11
（一）硬件调试 11
（二）软件调试 11
（三）总体调试 12
六、总结与展望 13
参考文献 14
致谢 15
附录一 原理图 16
附录二 PCB图 17
附录四 元器件清单 18
附录五 程序 19
一、引言
随着科技的发展和电子技术的进步，智能家居利用电子技术设计出来的产品受到人们的喜欢和青睐。智能家居结合了综合布线技术、医疗电子技术、网络通讯技术
智能家居是一种 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072￥
以住宅为平台安装有智能家居系统
在国外，通常将智能家居称为“Smart Home”，其又被称之为智能住宅，当下还有一些对它的其他称呼，比如电子家庭、数字家园、家庭自动化、智能家庭/建筑、网络家居以及家庭网
由于智能风扇的实用性以及健康性，目前国内外很多个人或者组织不断对智能风扇进行研发和改进。1882年美国纽约一家公司的主任最早发明了商品化的电风扇距今已有100多年时间。1908年，美国的埃克发动机及电气公司，研制成功世界上最早的齿轮驱动左右摇头的电风扇。这种电风扇防止了不必要的三百六十度转头送风随着科技的发展，在2011年陈洪民一组采用C8O51F02O单片机实现红外遥控电风扇的系统方案。将红外接收模块、温度采集电路、实时时钟电路、报警电路和风速控制电路置于电风扇中，在2013年6月美国一所大学的研究室研究出一种可以通过红外传感器以及人体温度远程探测传感器等感知人体表的温度，然后调节风力的智能风扇，这种风扇不但能够自动调档位，还减少了电能的浪费，因此很受欢迎。
本文设计的智能遥控风扇也是属于智能家居的一部分，因为它融合了红外遥控技术将控制由直接控制变为间接控制，在室内的每个角落只要手握遥控器就能实现对风扇的控制。给人们的生活带来极大的方便。本设计的核心是利用单片机为主，通过红外遥控器能够远程控制风扇档位。51单片机价格便宜，性能可靠有保证。红外遥控模块体积小，价格低廉，用它调节风扇不见简便，且使风扇体积小，操作更灵活。对经济方面不会造成很大压力。
二、总体方案设计及元器件介绍
（一）主控芯片的选择
方案一：采用51单片机作为控制核心，配合片外结合直流电机驱动模块、直流电机、红外线遥控器、红外一体接收头模块、振荡电路模块以及复位电路模块等部分而构成，由于51单片机再业界内已经具备了相当成熟的开发技术并且开发资料丰富，对于完成本次毕业设计是绝对有利的，另外该方案成本低廉，模块分明并且稳定性强。
方案二：采用DSP芯片作为控制核心，DSP处理器顾名思义就是处理数字信号的处理器，它主要是将信号从模拟域变换到数字域后，通过一系列的算法将信号进行处理，处理之后在进过DA模块将数字信号变换回模拟信号，这就是DSP处理器工作的基本流程。TI公司生产的TMS320F28335芯片性能优良，片内集成了大量的常用模块，如16路AD采样通道以及高精准的PWM输出，是工控领域的新型宠儿，然而其成本较高，对于此次的设计来说，无疑增加额外的负担，并且TMS320F28335的优秀性能用在本次设计中时大材小用。另外其开发资料片目前较少，不利于系统的开发。
方案三：采用FPGA或者CPLD芯片作为控制核心，FPGA就是可编程现场门阵列的英文名称，它是随着超大规模集成电路技术发展的一个产物，内部集成了上百万门逻辑器件，通常用VHDL或者Verilog语言对他进行描述，它是一种硬件电路。FPGA的显著特点是速度远高于单片机，其主频动辄上百M的速度，是数字信号处理的首选，然而本次设计的智能风扇对于处理速度没有过高的要求，并且考虑到过高的数字信号会给整体系统带来不稳定性，使最终的设计可靠性得不到保障。
通过上文对三种方案的阐述和对比分析，在FPGA、DSP和单片机中，我们选择51单片机作为本次设计的主控芯片。综合上述两个方案的分析，本次设计采用方案一作为智能遥控风扇系统的最终设计方案。
（二）系统总体结构规划
对课题进行分析后，本次设计采用AT89C51单片机作为控制核心，外部配合直流电机驱动模块、直流电机、红外线遥控器、红外一体接收头模块、振荡电路模块以及复位电路模块等部分来完成各个功能指标。
图2-1 智能风扇系统结构图
上图2-1中AT89C51单片机作为主控核心，与振荡电路以及复位电路组成51单片机最小系统。红外一体接收头作为接收红外遥控器信号的装置，将红外信号进行接收、放大、滤波整形等处理后传送给51单片机，直流电机驱动模块作为直流电机的驱动源。
（三）AT89C51单片机介绍
ATMEL公司出产的AT89C51是一种带4K字节
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