曹海紅

（西安航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院，陜西 西安 710089）

液晶遙控暖風(fēng)機(jī)的設(shè)計(jì)

曹海紅

（西安航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院，陜西 西安 710089）

文章介紹暖風(fēng)機(jī)的功能，其次提出了暖風(fēng)機(jī)硬件設(shè)計(jì)方案，該方案以低功耗，高性能AT89S51單片機(jī)為核心以及128點(diǎn)內(nèi)存映象和多功能的LCD驅(qū)動(dòng)器，讓暖風(fēng)機(jī)可以利用液晶顯示屏顯示實(shí)時(shí)工作顯示溫度、利用紅外遙控器對(duì)暖風(fēng)機(jī)進(jìn)行遙控控制。

暖風(fēng)機(jī)；HT1621；紅外檢測(cè)

1 引言

隨著電力供應(yīng)的改善和人們生活水平的不斷提高，暖風(fēng)機(jī)逐漸走進(jìn)普通家庭，在隆冬季節(jié)為廣大消費(fèi)者帶來濃濃的暖意。但大部分暖風(fēng)機(jī)都沒有很好的人機(jī)互動(dòng)界面以及遙控功能。本設(shè)計(jì)主要研究這部分，讓暖風(fēng)機(jī)可以利用液晶顯示屏顯示實(shí)時(shí)工作顯示溫度、利用紅外遙控器對(duì)暖風(fēng)機(jī)進(jìn)行遙控控制。使產(chǎn)品有更大的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，也給人們帶來更多的方便。

2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

如圖1所示系統(tǒng)由MCU主控制器、鍵盤與液晶顯示、紅外輸入、溫度檢測(cè)和輸出控制器五個(gè)部分組成。

主要模塊如下：

（1）鍵盤與液晶顯示模塊。該模塊負(fù)責(zé)系統(tǒng)的開機(jī)、關(guān)機(jī)，同時(shí)控制暖風(fēng)機(jī)的工作溫度上限，設(shè)定暖風(fēng)機(jī)的工作時(shí)間，控制搖頭以及風(fēng)扇。液晶屏顯示系統(tǒng)的環(huán)境溫度，已設(shè)定的溫度和時(shí)間等。

（2）紅外輸入模塊。該模塊利用紅外一體的接收頭，通過單片機(jī)解碼，分析指令。

（3）溫度檢測(cè)模塊。該模塊利用熱敏電阻測(cè)量電阻計(jì)算溫度，防止系統(tǒng)過熱損壞設(shè)備。

（4）控制輸出模塊。該模塊是I/O口輸出相應(yīng)的電平控制對(duì)應(yīng)的繼電器。

3 設(shè)計(jì)方案

LCD的點(diǎn)陣比較大，如果直接利用單片機(jī)的I/O經(jīng)電阻網(wǎng)絡(luò)偏壓驅(qū)動(dòng)，將使得單片機(jī)的I/O操作非常煩瑣，我們?cè)谶@里選用了一種常用的芯片HT1621。HT1621是128點(diǎn)內(nèi)存映象和多功能的LCD驅(qū)動(dòng)器，HT1621的軟件配置特性使它適用于多種LCD應(yīng)用場(chǎng)合，包括LCD模塊和顯示子系統(tǒng)。

3.1 顯示控制器

液晶顯示控制器是多功能全自動(dòng)智能開關(guān)的顯示部件，能實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確、在線監(jiān)控供電線路的運(yùn)行情況。一旦線路出現(xiàn)漏電、過載、短路、過壓、欠壓和缺相時(shí)，智能安全用電開關(guān)能立刻啟動(dòng)保護(hù)程序，并顯示在HT1621液晶顯示控制器上。主控制器與HT1621芯片按常規(guī)的管腳對(duì)應(yīng)連接，其中振蕩器可以利用HT1621內(nèi)部的振蕩器，不必外接。LCD用來顯示內(nèi)容，它只需要寫信號(hào)而不存在讀信號(hào)。

3.2 溫度檢測(cè)技術(shù)

暖風(fēng)機(jī)經(jīng)常工作在較高的溫度條件下，器件因?yàn)檫^熱而造成損壞的可能性非常大，因此系統(tǒng)必須時(shí)刻檢驟。環(huán)境溫度和器件溫度通過I/O口以數(shù)值的形式輸入至單片機(jī)，單片機(jī)處理這些有特殊意義的數(shù)值，然后發(fā)送指令。如果使用的單片機(jī)不帶A/D轉(zhuǎn)換器，那么單片機(jī)無法得到用于測(cè)量暖風(fēng)機(jī)工作溫度的熱敏電阻阻值。若系統(tǒng)對(duì)A/D轉(zhuǎn)換的精度要求不高，考慮到成本，則可以利用RC電路，通過其充電時(shí)間的長(zhǎng)短測(cè)電阻，其中，RC電路由單片機(jī)I/O口供電。這種方法一般用在I/O口具有推挽結(jié)構(gòu)的單片機(jī)上。合上開關(guān)，電源通過R對(duì)電容C充電。利用單片機(jī)的I/O口對(duì)標(biāo)準(zhǔn)電阻和待測(cè)電阻進(jìn)行充電，當(dāng)電壓為I/O口高電平閥值時(shí)，記錄它們的充電時(shí)間，通過相應(yīng)計(jì)算公式即可得到電阻值，而充電時(shí)間可以利用單片機(jī)的定時(shí)器得到。

圖1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)框架

3.3 單片機(jī)

單片機(jī)作為系統(tǒng)的主控制單元，它控制所有的輸入輸出，并根據(jù)用戶按鍵信息對(duì)暖風(fēng)機(jī)送風(fēng)方式和暖風(fēng)溫度進(jìn)行調(diào)整。本次設(shè)計(jì)中選用的是 AT89S51，它是一個(gè)低功耗，高性能CMOS 8位單片機(jī)。 此外，AT89S51設(shè)計(jì)和配置了振蕩頻率可為 0Hz并可通過軟件設(shè)置省電模式。空閑模式下，CPU暫停工作，而RAM定時(shí)計(jì)數(shù)器，串行口，外中斷系統(tǒng)可繼續(xù)工作，掉電模式凍結(jié)振蕩器而保存RAM的數(shù)據(jù)，停止芯片其它功能直至外中斷激活或硬件復(fù)位。

3.4 紅外遙控系統(tǒng)

通用紅外遙控系統(tǒng)由發(fā)射和接收兩大部分組成。應(yīng)用編/解碼專用集成電路芯片來進(jìn)行控制操作，發(fā)射部分包括鍵盤矩陣、編碼調(diào)制、LED 紅外發(fā)送器；接收部分包括光、電轉(zhuǎn)換放大器、解調(diào)、解碼電路。

接收電路可以使用一種集紅外線接收和放大于一體的一體化紅外線接收器，不需要任何外接元件，就能完成從紅外線接收到輸出與TTL 電平信號(hào)兼容的所有工作，而體積和普通的塑封三極管大小一樣，它適合于各種紅外線遙控和紅外線數(shù)據(jù)傳輸。

4 硬件設(shè)計(jì)

圖2 暖風(fēng)機(jī)電路圖

系統(tǒng)整體電路按照實(shí)際電路功能劃分為：按鍵檢測(cè)電路、紅外檢測(cè)與 HT1621數(shù)據(jù)電路以及繼電器控制電路。見圖 2暖風(fēng)機(jī)電路圖。測(cè)環(huán)境和器件的工作溫度，以保證器件在正常的工作條件下工作。這一過程中通過單片機(jī)進(jìn)行檢測(cè)，然后在觸發(fā)相應(yīng)條件時(shí)采取相應(yīng)的步。

4.1 按鍵檢測(cè)電路

鍵檢測(cè)電路包括：6個(gè)接觸式按鍵，連接的案件用于調(diào)節(jié)暖風(fēng)機(jī)溫度，一個(gè)加溫，一個(gè)降溫；連接的按鍵為TIME(顯示時(shí)間)和HEAT（電熱絲加熱）；P64連接的按鍵為送風(fēng)速度，其中一個(gè)加速，一個(gè)減速；3個(gè)限流電阻阻值為100歐；3V高電平電源，由系統(tǒng)供電提供。單片機(jī)使用了3個(gè)I/O端口采集按鍵信息，每個(gè)端口連接 2個(gè)按鍵。由于由單片機(jī)AT89S51，先將I/O口設(shè)成內(nèi)部上拉輸入，則可檢測(cè)到拉到地的按鍵；再將I/O口設(shè)為內(nèi)部下拉輸入，則可檢測(cè)到拉到電源的按鍵。為了防止兩個(gè)按鍵同時(shí)按下，造成短路，在兩個(gè)按鍵和電源之間串聯(lián)一個(gè)小電阻。

4.2 紅外檢測(cè)

紅外檢測(cè)與HT1621復(fù)用單片機(jī)端口，其電路組成包括：RN，可調(diào)端口電阻，其最大阻值為 10k；RF，紅外檢測(cè)端口電阻，阻值為10k；交流濾波電容為1uF；P60和P61口是紅外檢測(cè)輸入和HT1621的DATA線的復(fù)用I/O口。為了防止紅外接收的數(shù)據(jù)干擾單片機(jī)與HT1621之間的通信，紅外輸入部分串聯(lián)了電阻RF和RN。RN為可調(diào)電阻，因?yàn)镻60也為外部中斷輸入端口，需調(diào)節(jié)為恰當(dāng)阻值，在這次設(shè)計(jì)中，RN可保持與RF相同的阻值。

4.3 輸出控制電路

輸出控制電路主要包括風(fēng)扇開關(guān)控制、搖頭開關(guān)控制以及加熱開關(guān)控制。該模塊是I/O輸出相應(yīng)的電平控制對(duì)應(yīng)的繼電器。

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2011-01-18

曹海紅（1980－），女，西安航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院教師。