无线远程遥控风扇设计实现

引言

目前市场上销售的风扇主要通过导线连接转速控制器和风扇，使用时转速控制器往往固定在墙上，无法随时随地调节风扇。同时，由于风扇采用导线连接调节，必然会铺设大量线路，造成线路冗余和浪费。而且目前绝大多数电扇都没有根据外部环境智能调节转速的功能，使得目前的风扇使用过于机械。

本文设计了通过远程遥控风扇转速和PIC单片机控制在一定的外部温度下，风扇可以自动控制自己的速度，使用户可以像遥控电视一样遥控风扇，不需要铺设大量的尸体线路来连接速度控制器和风扇。在设计风扇电路时，通过添加PIC单片机主控芯片根据外部温度（遥控器中传输的温度数据）智能自动控制转速，大大节约了能源利用，满足了用户的需求。

1 系统硬件设计

由于PIC16F873A单片机采用精简指令集(RISC)和FLASH高性能嵌入式单片机的存储技术。它具有功耗小、运行速度快、外围扩展能力强等突出优点。该系统分别设计了两件16件F873PIC单片机控制信号发射和接收控制电路。

如图1所示PIC智能远程无线控制风扇系统设计系统框图，主要包括两个重要部分：遥控信号发射电路和信号接收控制电路。遥控信号发生电路包括：温度传感器、红外管发射电路、齿轮控制键和显示部分；信号接收控制电路主要包括：红外接收电路、状态指示电路、风扇电机转速控制电路、电压转换电路等。

图1 智能远程无线控制风扇系统设计系统框架

1.1 遥控信号发射电路设计

如图2所示PIC16F873A遥控器发射电路设计原理图由单片机控制。该电路主要基于PIC50单片机是主控核心，包括行列键盘电路LCD液晶显示器1602，DS18B传感器、红外发射电路等20温度。

本电路由两块1组成.5V干电池供电。PIC16F873A单片机内部A/D因此，转换模块DS18B20温度传感器析20温度传感器收集的数据，无需添加A/D转换模块。为了提高CPU远程信号发射电路的键盘采用中断扫描的方式。行列式键盘电55路由7个按钮和7个二极管组成。7个按钮包括：开关键、智能调速键和5个档位控制键。当没有按钮时，单片机处于低功耗和空闲等待状态。当键盘按下时，相应的二极管阴极电压为零，二极管导通，触发中断1，使单片机退出空闲状态，进入红外发射程序。由于单片机产生37.91KHz的PWM，PWM空比设置为1/3。通过红外通信P3.5口输出37.91KHz红外载波信号，通过三极管放大，由红外发射管发出60次。电路是否处于工作状态D4.指示发光二极管，并在电路工作时控制档位和外部温度LCD1602中显示。

图2 遥控器发射电路设计原理图

1.2 控制电路设计信号接收控制电路

如图3所示PIC16F873A单片机控制的信号接收控制电路。该电路主要包括：风扇调速电路、交织电流转换电路、红外接收电路和单片机主控电路。遥控信号发射电路发出的红外信号由信号接收电路接收传输PIC16F873A单片机，单片机根据接收到的不同信号处理风扇70的不同工作状态。

风扇工作时的电压为220V，单片机的工作需要5V直流电源。因此，为了减少电路设计中外部电池的使用，设计了220V交流转5V直流电路。该电路的核心设备是LM7805稳压芯片为电路提供5V稳定的直流电压，L1、L2、D12、D13构成全波整流电路，将工频交流电转化为具有直流成分的脉冲直流电，因为二极管具有单向导电性，起到开关的作用。

L3、L4、D14、D15、C5、C6、L5、R16构成过滤电路，过滤脉冲直流中的交流部分，增加直流部分，电感电容起过滤作用。LM7805集成芯片、D16、C4、R15构成稳压电路，对整流后的直流电压直流电压，D16输出保护二极管LM7805输出级不受损坏。

本电路采用的红外接收管型号为SFH4500。红外接收管包括：红外监测二极管、放大80器、限幅器、带通滤波器、积分电路、比较器等。红外监测二极管监测红外信号，然后将信号发送到放大器和限幅器，无论红外发射器和接收器的距离如何，限幅器都将脉冲范围控制在一定水平。带通滤波器可通过30个交流信号进入带通滤波器khz到85khz负载波通过解调电路和积分电路进入比较器，比较器输出高低电平，恢复发射端的信号波形。

图3 信号接收控制电路设计原理图

风扇调速电路主要由桥式电路组成D1.光电耦合器6N137、SCR可控硅、三极管Q1等组成。PIC16F873A单片机产生可控硅控制的移相脉冲，通过改变相角，改变输出电路的电压，控制风扇的电机旋转。当导通角为0时，电机停止转动，导通角越大，风扇转速越快。P1.6为低电平时Q1导通，6N137光耦导通进而控制风扇转机电路。由于数字电平上下跳变时集成电路功耗突变，容易引起电源毛刺，通常比线性电源对开关电源的影响更大，因为开关电源不能在开关周期内响应电流突变，只能由电容器提供电流的变化部分。数字电路越复杂，数据速率越高，累积电流跳跃越强，高频分量越丰富。95光耦有利于降低噪声干扰，提高信噪比。

2 软件设计

2.1 遥控信号发射系统程序设计

PIC16F873A控制软件在MPLAB用C语言开发环境。在系统设计中，首先要：A/D转换、IO口设置等。该系统软件主要实现对键盘的中断扫描和100DS18B数据采集20温度传感器，控制红外发射信号脉冲，PWM7编码、液晶显示控制和工作状态指示控制。如图4所示，遥控信号发射系统程序流程图。

图4 遥控信号发射系统程序图

2.2 信号接收控制系统程序设计

该系统仍在使用中PIC16F873A单片机作为控制的核心芯片。该系统软件主要实现红外信号控制接收、信号控制风扇转速（控制相角变化）、指示灯控制等。如图5所示。

图5 信号接收系统程序流程图

3 结论

利用PIC16F873A单片机作为主控核心设备生产PWM红外信号频率由脉冲信号控制PIC16F873A自身集成模数转换模块方便的实现数据的有效采集。设计方案不仅有效解决了市场上传统风扇的诸多不足，而且方便了风扇本身的智能调节，减少了能耗。交直电流转换设计在本电路中，实现了同一电源下不同工作电压器件的顺利安全工作，有效解决了不同规格电源的选择问题。在满足人们正常需求的同时，设计方案给人们的生活带来了进一步的便利和经济。