引言

　　目前市場(chǎng)上銷(xiāo)售的風(fēng)扇主要是通過(guò)導線(xiàn)將轉速控制器和扇體連接起來(lái)，并且在使用的時(shí)候轉速控制器往往被固定在墻體上，不能夠實(shí)現隨時(shí)隨地的對風(fēng)扇進(jìn)行調控。同時(shí)由于采用導線(xiàn)連接方式進(jìn)行調控風(fēng)扇，必然會(huì )鋪設大量的線(xiàn)路，造成線(xiàn)路冗余和浪費。并且目前的絕大多數的電扇不具備根據外界環(huán)境智能調節轉速的功能，使得當前風(fēng)扇的使用過(guò)于機械性。

　　本文設計一種可以遠程遙控風(fēng)扇轉速，并且通過(guò)PIC單片機控制在外界一定溫度下扇體可以自能調控自身的轉速，達到用戶(hù)可以像遙控電視一樣遙控風(fēng)扇，并且也不需要鋪設大量的尸體線(xiàn)路去連接轉速控制器和扇體。由于在扇體電路設計時(shí)，通過(guò)加入PIC單片機主控芯片智能的根據外界溫度（遙控器中傳送的溫度數據）自動(dòng)控制轉速，大大節省了能源的利用，同時(shí)滿(mǎn)足用戶(hù)的需求。

　　1 系統硬件設計

　　由于PIC16F873A單片機是采用精簡(jiǎn)指令集（RISC）和FLASH存儲技術(shù)的高性能嵌入式單片機。具有功耗小、運算速度快、外圍擴展能力強等突出優(yōu)點(diǎn)。本系統設計分別采用兩片16F873PIC單片機對信號發(fā)射和接收控制電路的進(jìn)行控制。

　　如圖1所示基于PIC智能遠程無(wú)線(xiàn)控制風(fēng)扇系統設計系統框圖，主要包括遙控信號發(fā)射電路、信號接收控制電路兩個(gè)重要部分。遙控信號發(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)扇電機轉速控制電路以及電壓轉換電路等。

　　圖1 智能遠程無(wú)線(xiàn)控制風(fēng)扇系統設計系統框圖

　　1.1 遙控信號發(fā)射電路設計

　　如圖2所示PIC16F873A單片機控制的遙控器發(fā)射電路設計原理圖。該電路主要以PIC50單片機為主控核心，包括行列式鍵盤(pán)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單片機內部帶有A/D轉換模塊，因此由DS18B20溫度傳感器采集來(lái)的數據可以直接由單片機進(jìn)行分析，無(wú)需外加A/D轉換模塊。為了提高CPU的效率，遙控信號發(fā)射電路的鍵盤(pán)采用中斷掃描的方式。行列式鍵盤(pán)電55路是由7個(gè)按鍵和7個(gè)二極管組成“與門(mén)”實(shí)現。7個(gè)按鍵包括：開(kāi)關(guān)鍵、智能調控轉速鍵和5個(gè)檔位控制鍵。當沒(méi)有按鍵按下時(shí)，單片機處于低功耗空閑等待狀態(tài)，當有鍵盤(pán)按下時(shí)，相應地二極管陰極電壓為零，二極管導通，同時(shí)觸發(fā)中斷1產(chǎn)生中斷，使單片機退出空閑狀態(tài)，進(jìn)入紅外發(fā)射程序。由于單片機產(chǎn)生37.91KHz的PWM，PWM占空比設置為1/3。在紅外通信時(shí)通過(guò)P3.5口輸出37.91KHz的紅外載波信號，經(jīng)過(guò)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)射電路設計原理圖

　　1.2 信號接收控制電路設計

　　如圖3所示PIC16F873A單片機控制的信號接收控制電路。該電路主要包括：風(fēng)扇調速電路、交織電流轉換電路、紅外接收電路、單片機主控電路。遙控信號發(fā)射電路發(fā)射的紅外信號由信號接收電路接收傳遞給PIC16F873A單片機，單片機根據接收的不同信號進(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，單片機的工作需要5V的直流電源。因此在電路設計時(shí)為了減少外部電池的使用，設計了220V交流轉5V直流的電路。該電路核心器件是LM7805穩壓芯片為電路提供5V的穩定直流電壓，L1、L2、D12、D13構成全波整流電路，將工頻交流電轉換成具有直流成分的脈沖直流電，由于二極管具有單向導電性，起到開(kāi)關(guān)的作用。

　　L3、L4、D14、D15、C5、C6、L5、R16構成濾波電路，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構成穩壓電路，對整流后的直流電壓采取進(jìn)一步的穩壓，D16為輸出保護二極管，保護LM7805輸出級不被損壞。

　　本電路采用的紅外接收管型號為SFH4500。紅外接收管包括：紅外監測二極管、放大80器、限幅器、帶通濾波器、積分電路、比較器等。紅外監測二極管監測到紅外信號，然后把信號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近。交流信號進(jìn)入帶通濾波器，帶通濾波器可以通過(guò)30khz到85khz的負載波，通過(guò)解調電路和積分電路進(jìn)入比較器，比較器輸出高低電平，還原出發(fā)射端的信號波形。

　　圖3 信號接收控制電路設計原理圖

　　風(fēng)扇調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單片機產(chǎn)生可控硅控制的移相脈沖，通過(guò)改變相角實(shí)現導通角的改變，進(jìn)90而改變輸出的電路的電壓，控制電扇的電機轉動(dòng)。當導通角為0時(shí)電機停轉，導通角越大，風(fēng)扇轉速越快。P1.6為低電平時(shí)Q1導通，6N137光耦導通進(jìn)而控制風(fēng)扇轉機電路。由于數字電平上下跳變時(shí)集成電路耗電發(fā)生突變，容易引起電源產(chǎn)生毛刺，通常對開(kāi)關(guān)電源影響比線(xiàn)性電源大，因為開(kāi)關(guān)電源在開(kāi)關(guān)周期內不能響應電流突變，而僅由電容提供電流的變化部分。一般數字電路越復雜，數據速率越高，累積的電流跳變越強烈，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 軟件設計

　　2.1 遙控信號發(fā)射系統程序設計

　　PIC16F873A控制軟件在MPLAB環(huán)境下用C語(yǔ)言開(kāi)發(fā)。在系統設計中首先要對系統進(jìn)行初始化：A/D轉換、IO口設置等。在該系統軟件主要實(shí)現對鍵盤(pán)的中斷方式掃描、對100DS18B20溫度傳感器的數據采集、紅外發(fā)射信號脈沖的控制、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所示為遙控信號發(fā)射系統程序流程圖。

　　圖4 遙控信號發(fā)射系統程序流程圖

　　2.2 信號接收控制系統程序設計

　　在該系統中依然采用PIC16F873A單片機作為控制核心芯片。該系統軟件主要實(shí)現對紅外信號控制接收、處理信號控制風(fēng)扇轉速（控制相角變化）、指示燈的控制等。如圖5所示信號接收系統程序流程圖。

　　圖5 信號接收系統程序流程圖

　　3 結論

　　利用PIC16F873A單片機作為主控核心器件，產(chǎn)生PWM脈沖信號控制紅外信號頻率以及PIC16F873A自身集成模數轉換模塊方便的實(shí)現數據的有效采集。還設計方案不僅有效解決了目前市場(chǎng)上常規風(fēng)扇的眾多不足之處，可方便實(shí)現遠距離可控調節風(fēng)扇，同時(shí)還可以實(shí)現風(fēng)扇自身的智能調節，降低了能源的消耗。在本電路中設計的引入交直電流的轉換，實(shí)現了不同工作電壓器件，在同一電源下的順利安全工作，有效解決了不同規格電源選擇問(wèn)題。該設計方案在滿(mǎn)足人們正常需求的同時(shí)，給人們的生活帶來(lái)了進(jìn)一步的方便與經(jīng)濟。