小型智能电暖风的设计与实现--人体红外感应模块设计

摘要

随着现在生活节奏加快，人们越来越需要方便快捷的生活方式。如今，科技创新与我们的生活息息相关，人们对生活质量要求的越来越高。在汽车领域发展迅速的今天，智能电暖风成为了人们取暖的主宰。

此次电暖风是以AT89S51单片机为核心技术设计的一套控制系统，组成了一个集红外感应、温度、显示处理、制动控制一体的闭环控制系统。电暖风的设计大大改善与提高了空气的质量，调节出适合人们的温度，使生活更加的自动化，也满足现代设计节能环保的理念。本论文主要阐述了基于AT89S51单片机的小型智能电暖风的设计之一--人体红外感应模块设计的主要电路设计及软件设计等。该系统采用AT89S51单片机作为控制器，并整合三大重要控制技术来实现暖风机的设计的要求。

关键词：AT89S51单片机；自动控制；控制系统；红外遥控

Small intelligent electricity warm wind design and realization--Human body infrared induction module design

Name: Jia Yu

Major: Industry: Electrical engineering and automation

Tutor: Feng Qing

Abstract

Now with the quickening pace of life, more and more people need quick and easy lifestyle. Today, scientific and technological innovation are closely related to our life, people of higher demands on the quality of life. In today's rapid development of the automotive sector, smart electric heater became Master of heating.

The electric heater is designed to AT89S51 as the core technology of a control system, form a set of infrared sensors, temperature, display handling, brake control integrated closed-loop control system. Electric heaters designed to improve and enhance the quality of air, adjusting temperature suitable for people, life is more automation, also meets the modern design concept of energy conservation and environmental protection. This paper focuses on the AT89S51 single-chip based intelligent small electric heater designs--human infrared induction module design of the main circuit and software design. The system uses AT89S51 as controller, and integrating three key control technology to achieve the design requirements of the heater.

Keywords:AT89S51 single-chip machine control; control systems; Infrared remote control

1 前言

1.1 课题背景

1.1.1 红外遥控技术简介

红外遥控技术是红外技术、红外通讯技术和遥控技术的总概述。红外遥控技术的重要特点是不影响周围的环境和不干扰其他工作电器设备运转。由于红外光线本身的特点，不在可见光之外，所以红外线抗干扰能力强，具有光波直线传播的特性，不易与其他设备产生干扰，是很好的信息传输媒体。红外遥控技术近年来在国内得到了迅速的发展，在家电以及其他领域得到了广泛的应用。随着人们生活水平的提高，人们对产品的追求更是使用的更加方便、更具有智能化，至此，红外遥控技术正是一个重要的发展方向。

1.1.2 红外技术

红外线又称作红外光玻，在电磁波谱中，红外光波的波长范围为0.01μm-1000μm。根据不同的的波长，可以分为可见光与不可见光。波长为0.38μm-0.76μm的光波为可见光，一次为红，橙，黄，绿，青，蓝，紫这七种颜色。光波为0.01μm-0.38μm的光波为紫外线，波长为0.76μm-1000μm的光波成为红外线，红外光波分波长范围分为近红外，中红外，远红外，极红外4种。

红外技术特点：

1）隐蔽性好，不易被干扰；

2）环境适应性好，在夜间和恶劣天气下工作性强；

3）红外系统体积小，重量轻，功耗低；

4）成本低，速度快，而且带宽几乎不受限制；

5)由于靠目标和背景之间目标各部分之间的温度形成的红外辐射差进行探测，因而识别伪装目标的能力优于可见光。

1.1.3 红外通讯技术

红外通讯技术不需要实体连线，简单易用且实现成本较低，因而广泛应用于小型移动设备互换数据和电器设备的控制中，例如笔记本电脑、PDA、移动电话之间或与电脑之间进行数据交换，电视机、空调器的遥控等。

由于红外线的直射特性，红外通讯技术不适合传输障碍较多的地方，这种场合下一般选用RF无线通讯技术或蓝牙技术。红外通讯技术多数情况下传输距离短、传输速率不高。

1.1.4 遥控技术

遥控技术是对受控对象进行远距离控制和监测的技术。它是利用自动控制技术，通信技术和计算机技术而形成的一门综合性技术。一般都是指对远距离的受控对象的单一的或两种极限动作进行控制的技术，在人们的生产生活中具有广泛的应用空间。

由于红外线在波谱上位于可见光之外，所以抗干扰能力强，具有光波的直线传播特性，不易产生互相干扰，是很好的信息传播媒体。

1.2 小结

本章主要介绍了暖风机重要的模块之一--红外遥控技术，具体的将各个重要的红外技术、遥控技术进行详细的阐述与在现实中的应用以及众多的优点。目前，红外遥控技术在家电等各个领域都被广泛的运用，红外遥控技术也是当今最科技最重要的一个发展方向。

2 红外遥控技术介绍

2.1 单片机应用系统的设计原则

本设计是以单片机为控制器，利用红外遥控来控制暖风机的开关及运行。

其红外遥控装置主要包括红外发射系统与红外遥控接收系统。发射系统实际上是单片机控制的一个遥控器，把数据转化成一定格式的脉冲，将已经调试的脉冲信号通过红外发射管进行发射；接收电路的接收头对已调的信号进行接收、放大、解调，还原成与同步发射各式的相同的脉冲信号，最后通过解码把脉冲信号转换成数据，从而实现信号的传输。数据的编码以及解码通过AT89S51的每部定时器和外部中断功能实现。

2.1.1 硬件设计的基本原则

(1) 经济合理

系统硬件设计中，一定要注意在满足性能的前提下，尽可能地降低成本，以便得到高的性能价格比，这是硬件设计中优先考虑的一个主要因素，也是一个产品争取市场的主要因素之一。

(2) 实用性强

尽可能选择典型电路，并符合单片机常规用法。为硬件系统的标准化、模块化打下良好的基础。

(3) 有足够的抗干扰能力

尽量朝“单片”方向设计硬件系统。系统器件越多，器件之间相互干扰也越强，功耗也增大，也不可避免地降低了系统的稳定性。因此，有完善的抗干扰措施，是保证系统精度、工作正常和不产生错误的重要前提。

2.1.2 软件设计的基本原则

1) 结构合理；

2) 操作性能好，使用简单；

3) 提高程序的执行速度。

结论

本文采用单片机AT89C2051和红外线接收芯片设计了一款红外线遥控系统，分析了实验系统的软件和硬件设计，并对软件进行了调试。

（一）本文工作总结

首先进行了在理论基础上提出了两种方案，对两种的优势和劣势分别进行了深入的分析和对比，在多次仿真实验之后确定了适合的可行方案，并在仿真软件上实现了预期目标。

接下来对仿真方案进行了实际电路的设计，在以51单片机为核心的基础上，对外围电路进行了完善。包括丰富的硬件模块，复位模块、独立按键模块、通信模块、红外发射模块和红外接收模块。针对各个模块开发了相应的功能程序，红外发射/接收控制驱动程序、AD/DA程序、通信程序。

最后将整个系统整合起来，经过多次调试和修改之后，把最后的应用程序输入单片机，实验证明系统运行效果准确无误，

（二）后期工作展望

本系统实现的是8路红外遥控控制系统，但是在实际遥控控制系统中，一般要求的控制操作不止8路，这就要求系统进行功能的扩展。

另外一点不足就是精度的问题，由于红外管的灵敏度问题，以及系统在布线上，器件与器件之间的相互干扰，多少存在一定的影响，如何提高红外控制系统的抗干扰能力有待进一步的研究。

参考文献

[1] 梅丽凤，王艳秋，张军等.单片机原理及接口技术.北京：清华大学出版社，北京交通大学出版社,2004. 2～4

[2] 李湘闽，唐宏，葛继.学习型红外遥控器.红外.2004,11(8):33～36

[3] 李洪明.漫谈红外遥控.电子世界.2000年01期总第244期.53

[4] 戴峻峰,付丽辉. 多功能红外线遥控器的设计. 传感器世界.2002,8(12):16～18

[5] 严后选,孙健国等. 无线红外智能遥控器的设计. 测控技术.2003.22(3):54～56

[6] 李光飞，楼然苗，胡佳文等. 单片机课程设计实例指导.北京：北京航空航天出版社.2004,168～170

[7] 苏长赞.红外线与超声波遥控.北京：人民邮电出版社.1995.64～68

[8] 杨恢先，王子菡，杨穗，陶霞. 一种基于单片机的红外遥控软件解码方法. 自动化与仪器仪表.2004，22(2):16～18

[9] 张爱全.红外线遥控的基本原理和应用范围.山西电子技术.2003 6(12).40-41

[10]苏凯刘国庆陈国平 . MCS-51系列单片机原理与设计.冶金工业出版社.2003.23～26

[11] 曲泊涛.微型计算机系统原理接口与组装.大连：大连理工大学出版社1999，42～44

[12] 杨光友，朱宏辉等.单片微型计算机原理及接口技术.北京：中国水利水电出版社.2002，188～194

[13] Angelo Martinez,Eddie Tunstel,Mo Jamshidi.Fuzzy logic based collisionfor a mobile robot.Robotica Colume,1994,12,521-527

[14] 胡汉才.单片机原理及系统设计.北京：清华大学出版社.2002，254～258

[15] 于明鑫,冯文涛.MCS-51系列单片机存储容量扩展的软硬件设计.辽宁师专学报,2004.10,24:23～35

[16] 杨绪东,刘行景,杨兴瑶.实用电子电路精选.化学工业出版社. 2001,4. 129～130

[17] Johan Borenstein,YonamKoren.Histogramic in-motion mapping for mobile robot obstacle avoidance.IEEE Transactions on Robotics and Automation,2000,7:4

摘要 I

Abstract II

1 前言 1

1.1 课题背景 1

1.1.1 红外遥控技术简介 1

1.1.2 红外技术 1

1.1.3 红外通讯技术 2

1.1.4 遥控技术 2

1.2 小结 3

2 红外遥控技术介绍 4

2.1 单片机应用系统的设计原则 4

2.1.1 硬件设计的基本原则 4