引言

　　目前市場上銷售的風(fēng)扇主要是通過導(dǎo)線將轉(zhuǎn)速控制器和扇體連接起來,，并且在使用的時(shí)候轉(zhuǎn)速控制器往往被固定在墻體上，不能夠?qū)崿F(xiàn)隨時(shí)隨地的對(duì)風(fēng)扇進(jìn)行調(diào)控,。同時(shí)由于采用導(dǎo)線連接方式進(jìn)行調(diào)控風(fēng)扇,，必然會(huì)鋪設(shè)大量的線路，造成線路冗余和浪費(fèi),。并且目前的絕大多數(shù)的電扇不具備根據(jù)外界環(huán)境智能調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速的功能,，使得當(dāng)前風(fēng)扇的使用過于機(jī)械性。

　　本文設(shè)計(jì)一種可以遠(yuǎn)程遙控風(fēng)扇轉(zhuǎn)速,，并且通過PIC單片機(jī)控制在外界一定溫度下扇體可以自能調(diào)控自身的轉(zhuǎn)速，達(dá)到用戶可以像遙控電視一樣遙控風(fēng)扇,，并且也不需要鋪設(shè)大量的尸體線路去連接轉(zhuǎn)速控制器和扇體,。由于在扇體電路設(shè)計(jì)時(shí)，通過加入PIC單片機(jī)主控芯片智能的根據(jù)外界溫度（遙控器中傳送的溫度數(shù)據(jù)）自動(dòng)控制轉(zhuǎn)速,，大大節(jié)省了能源的利用,，同時(shí)滿足用戶的需求。

　　1 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

　　由于PIC16F873A單片機(jī)是采用精簡指令集（RISC）和FLASH存儲(chǔ)技術(shù)的高性能嵌入式單片機(jī),。具有功耗小,、運(yùn)算速度快、外圍擴(kuò)展能力強(qiáng)等突出優(yōu)點(diǎn),。本系統(tǒng)設(shè)計(jì)分別采用兩片16F873PIC單片機(jī)對(duì)信號(hào)發(fā)射和接收控制電路的進(jìn)行控制,。

　　如圖1所示基于PIC智能遠(yuǎn)程無線控制風(fēng)扇系統(tǒng)設(shè)計(jì)系統(tǒng)框圖，主要包括遙控信號(hào)發(fā)射電路,、信號(hào)接收控制電路兩個(gè)重要部分,。遙控信號(hào)發(fā)生電路包括：溫度傳感器、紅外管發(fā)射電路,、檔位控制鍵以及顯示部分等,；信號(hào)接收控制電路主要包括：紅外接收電路、狀態(tài)指示電路,、風(fēng)扇電機(jī)轉(zhuǎn)速控制電路以及電壓轉(zhuǎn)換電路等,。

　　圖1 智能遠(yuǎn)程無線控制風(fēng)扇系統(tǒng)設(shè)計(jì)系統(tǒng)框圖

　　1.1 遙控信號(hào)發(fā)射電路設(shè)計(jì)

　　如圖2所示PIC16F873A單片機(jī)控制的遙控器發(fā)射電路設(shè)計(jì)原理圖。該電路主要以PIC50單片機(jī)為主控核心,，包括行列式鍵盤電路,、LCD1602液晶顯示器,、DS18B20溫度才傳感器、紅外發(fā)射電路等,。

　　本電路由兩塊1.5V的干電池供電,。PIC16F873A單片機(jī)內(nèi)部帶有A/D轉(zhuǎn)換模塊，因此由DS18B20溫度傳感器采集來的數(shù)據(jù)可以直接由單片機(jī)進(jìn)行分析,，無需外加A/D轉(zhuǎn)換模塊,。為了提高CPU的效率，遙控信號(hào)發(fā)射電路的鍵盤采用中斷掃描的方式,。行列式鍵盤電55路是由7個(gè)按鍵和7個(gè)二極管組成“與門”實(shí)現(xiàn),。7個(gè)按鍵包括：開關(guān)鍵、智能調(diào)控轉(zhuǎn)速鍵和5個(gè)檔位控制鍵,。當(dāng)沒有按鍵按下時(shí),，單片機(jī)處于低功耗空閑等待狀態(tài)，當(dāng)有鍵盤按下時(shí),，相應(yīng)地二極管陰極電壓為零,，二極管導(dǎo)通，同時(shí)觸發(fā)中斷1產(chǎn)生中斷,，使單片機(jī)退出空閑狀態(tài),，進(jìn)入紅外發(fā)射程序。由于單片機(jī)產(chǎn)生37.91KHz的PWM,，PWM占空比設(shè)置為1/3,。在紅外通信時(shí)通過P3.5口輸出37.91KHz的紅外載波信號(hào)，經(jīng)過三極管放大,，由紅外發(fā)射管發(fā)60射出去,。電路是否處于工作狀態(tài)由D4發(fā)光二極管進(jìn)行指示，同時(shí)電路工作時(shí)檔位控制以及外界溫度都可以在LCD1602中顯示,。

　　圖2 遙控器發(fā)射電路設(shè)計(jì)原理圖

　　1.2 信號(hào)接收控制電路設(shè)計(jì)

　　如圖3所示PIC16F873A單片機(jī)控制的信號(hào)接收控制電路,。該電路主要包括：風(fēng)扇調(diào)速電路、交織電流轉(zhuǎn)換電路,、紅外接收電路,、單片機(jī)主控電路。遙控信號(hào)發(fā)射電路發(fā)射的紅外信號(hào)由信號(hào)接收電路接收傳遞給PIC16F873A單片機(jī),，單片機(jī)根據(jù)接收的不同信號(hào)進(jìn)行風(fēng)扇70不同工作狀態(tài)的處理,。

　　由于風(fēng)扇工作時(shí)的電壓為220V，單片機(jī)的工作需要5V的直流電源,。因此在電路設(shè)計(jì)時(shí)為了減少外部電池的使用,，設(shè)計(jì)了220V交流轉(zhuǎn)5V直流的電路。該電路核心器件是LM7805穩(wěn)壓芯片為電路提供5V的穩(wěn)定直流電壓,，L1,、L2,、D12、D13構(gòu)成全波整流電路,，將工頻交流電轉(zhuǎn)換成具有直流成分的脈沖直流電,，由于二極管具有單向?qū)щ娦裕鸬介_關(guān)的作用,。

　　L3,、L4、D14,、D15,、C5、C6,、L5,、R16構(gòu)成濾波電路，將脈沖直流中的交流部分濾除,，增加直流部分,，電感電容起到濾波的作用。LM7805集成芯片,、D16,、C4、R15構(gòu)成穩(wěn)壓電路,，對(duì)整流后的直流電壓采取進(jìn)一步的穩(wěn)壓，D16為輸出保護(hù)二極管,，保護(hù)LM7805輸出級(jí)不被損壞,。

　　本電路采用的紅外接收管型號(hào)為SFH4500。紅外接收管包括：紅外監(jiān)測二極管,、放大80器,、限幅器、帶通濾波器,、積分電路,、比較器等。紅外監(jiān)測二極管監(jiān)測到紅外信號(hào),，然后把信號(hào)送到放大器和限幅器,，限幅器把脈沖幅度控制在一定的水平，而不論紅外發(fā)射器和接收器的距離遠(yuǎn)近,。交流信號(hào)進(jìn)入帶通濾波器,，帶通濾波器可以通過30khz到85khz的負(fù)載波，通過解調(diào)電路和積分電路進(jìn)入比較器,，比較器輸出高低電平,，還原出發(fā)射端的信號(hào)波形,。

　　圖3 信號(hào)接收控制電路設(shè)計(jì)原理圖

　　風(fēng)扇調(diào)速電路主要由橋式電路D1、光電耦合器6N137,、SCR可控硅,、三極管Q1等組成。PIC16F873A單片機(jī)產(chǎn)生可控硅控制的移相脈沖,，通過改變相角實(shí)現(xiàn)導(dǎo)通角的改變,，進(jìn)90而改變輸出的電路的電壓，控制電扇的電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng),。當(dāng)導(dǎo)通角為0時(shí)電機(jī)停轉(zhuǎn),，導(dǎo)通角越大，風(fēng)扇轉(zhuǎn)速越快,。P1.6為低電平時(shí)Q1導(dǎo)通,，6N137光耦導(dǎo)通進(jìn)而控制風(fēng)扇轉(zhuǎn)機(jī)電路。由于數(shù)字電平上下跳變時(shí)集成電路耗電發(fā)生突變,，容易引起電源產(chǎn)生毛刺,，通常對(duì)開關(guān)電源影響比線性電源大，因?yàn)殚_關(guān)電源在開關(guān)周期內(nèi)不能響應(yīng)電流突變,，而僅由電容提供電流的變化部分,。一般數(shù)字電路越復(fù)雜，數(shù)據(jù)速率越高,，累積的電流跳變?cè)綇?qiáng)烈,，高頻分量越豐富。采用95光耦有利于降低噪聲的干擾,，提高信噪比,。

　　2 軟件設(shè)計(jì)

　　2.1 遙控信號(hào)發(fā)射系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)

　　PIC16F873A控制軟件在MPLAB環(huán)境下用C語言開發(fā)。在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中首先要對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行初始化：A/D轉(zhuǎn)換,、IO口設(shè)置等,。在該系統(tǒng)軟件主要實(shí)現(xiàn)對(duì)鍵盤的中斷方式掃描、對(duì)100DS18B20溫度傳感器的數(shù)據(jù)采集,、紅外發(fā)射信號(hào)脈沖的控制,、PWM編碼、液晶顯示器顯示控制以及工作狀態(tài)指示燈控制等［7］,。如圖4所示為遙控信號(hào)發(fā)射系統(tǒng)程序流程圖,。

　　圖4 遙控信號(hào)發(fā)射系統(tǒng)程序流程圖

　　2.2 信號(hào)接收控制系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)

　　在該系統(tǒng)中依然采用PIC16F873A單片機(jī)作為控制核心芯片。該系統(tǒng)軟件主要實(shí)現(xiàn)對(duì)紅外信號(hào)控制接收,、處理信號(hào)控制風(fēng)扇轉(zhuǎn)速（控制相角變化）,、指示燈的控制等。如圖5所示信號(hào)接收系統(tǒng)程序流程圖。

　　圖5 信號(hào)接收系統(tǒng)程序流程圖

　　3 結(jié)論

　　利用PIC16F873A單片機(jī)作為主控核心器件,，產(chǎn)生PWM脈沖信號(hào)控制紅外信號(hào)頻率以及PIC16F873A自身集成模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊方便的實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的有效采集,。還設(shè)計(jì)方案不僅有效解決了目前市場上常規(guī)風(fēng)扇的眾多不足之處，可方便實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離可控調(diào)節(jié)風(fēng)扇,，同時(shí)還可以實(shí)現(xiàn)風(fēng)扇自身的智能調(diào)節(jié),，降低了能源的消耗。在本電路中設(shè)計(jì)的引入交直電流的轉(zhuǎn)換,，實(shí)現(xiàn)了不同工作電壓器件,，在同一電源下的順利安全工作，有效解決了不同規(guī)格電源選擇問題,。該設(shè)計(jì)方案在滿足人們正常需求的同時(shí),，給人們的生活帶來了進(jìn)一步的方便與經(jīng)濟(jì)。