采用红外遥控技术，通过单片机实现对设备进行无线非接触控制，是一种体积小、功耗低、功能强、成本低、抗干扰能力较强，且容易实现的信息传输和控制手段。因此，红外遥控技术在彩电、音响设备、空调、玩具、门铃等装置上得到了广泛应用。将该技术应用到会议室、车间、地下室等需要通风换气场合的风机设备上，由单片机实现对风机开关机、风速调整、定时关机等功能的控制，可增强选择通风设备安装位置的灵活性，实现设备的遥控控制和无人值守工作。
一、硬件设计
控制模块的功能：控制风机的开关机、调整风机转速（高、中、低三挡），设定风机的工作时间(0.5小时、l小时、1.5小时、2小时四挡)。为实现对风机的红外遥控控制，将控制模块分为遥控器和控制电路两部分，遥控器以红外遥控发射控制电路CP8223R为核心，设置“开/关”、“速度”、“定时”三个功能按键，遥控器可向控制电路发送这三种控制信号的红外编码信号。控制电路接收遥控器发送的编码信号，经单片机解码后识别遥控功能码。如果是开关和调速功能码，通过控制选择可控硅的导通或截止，在接入风机的三路交流电中选择一路导通或全断开，达到控制风机转速和开/关机的目的；如果是定时功能码，单片机设置定时工作参数(0.5小时、1小时、1.5小时、2小时四挡)，并开始计时，当到达定时时间时，关闭风机。在进行相应操作时，单片机点亮相应功能的LED指示灯。控制电路板上设置两个按钮开关，作为控制风机的人工设置键。
1．红外遥控发射器电路设计
电路使用CP8223R作为遥控发射器的主控芯片，该芯片具有5个功能键，可自设用户码（共32/64个），工作电压2.5V～5V，输入振荡频率为455kHz，载波频率为38kHz。电路如下图所示。图l中二极管Dl接在KOO与CCS引脚之间，K01～K04与ccs引脚之间不接二极管，因此，发送代码中的用户码为80H。
当有按钮开关按下时，芯片的OUT脚输出由38kHz载波调制的一串脉冲编码信号，经三极管Ql驱动，控制红外发射管D2工作。每次发射以9ms的高电平4.5ms的低电平作为引导位，后接8位用户码、用户码的反码，然后是8位功能码及功能码的反码，并以结束位结束一次发射，各键对应的功能代码如附表所示。本设计中只选用前三个功能码。
2．红外遥控接收电路设计
下图为红外接收头及按键开关与单片机的接口电路。电路中红外接收头采用性能可靠、价格便宜的一体化红外接收头HS0038，它可接收38kHz频率的红外信号，在内部对信号进行放大、检波和整形处理后，输出，TTL电平的编码信号，可以直接与单片机89C2051的输入脚匹配连接。在未收到红外信号时，一体化红外接收头HS0038的输出端为高电平，当接收到38kHz的红外信号时，其输出端变为低电平。电路中其输出引脚与单片机89C2051的外部中断O（INT0）引脚相连接，作为单片机的外部中断输入信号，并采用下降沿触发方式触发外部中断O。单片机通过对中断信号的处理，获得接收到的遥控特征编码，并根据解析的功能码实现对风机进行控制。按钮开关SW1和SW2接到单片机的P3.4和P3.5引脚，作为手动设置按键，其中SW1作为开机、速度控制功能按键，SW2为定时控制功能按键；单片机定时扫描这两个键，并实现相应的控制功能。
3．风机控制电路设计
下图为风机控制电原理图。风机电机为串接了具有中间抽头电感的交流220V电机。图中的“公共端”接到电机的一端，“高速端”接与电感相连接的电机的另一端，“中速端”接到电感的中间抽头，“低速端”接电感的最后端，通过选择接通220V交流的接入点实现对风机的转速控制。电路电源部分为由变压器Tl输出的8V交流电，经全桥BR1、C6整流滤波，U2(79L05)稳压后获得的-5V电源。单片机的Vcc引脚与电源地相连，GND引脚与-5v相连。发光二极管L8、L3、L2、L1用来分别指示风机工作的定时时间（0.5小时、l小时、1.5小时、2小时），由单片机根据接收到的红外遥控功能码，或图l中定时控制功能按键SW2的操作选择控制。发光二极管L6、L5、LA用来指示风机的转速，分为高速、中速、低速三挡，由单片机根据接收到的红外遥控功能码，或图l中调速功能按键SW1的操作选择控制，同时单片机通过三极管Q1～Q3选择可控硅T1～T3的导递或截止，使交流220V有选择地加到所选高、中或低速的输入端，从而达到控制风机转速的目的。
二、程序设计
单片机程序主要由四部分构成，即初始化程序、主程序、外部中断0的服务程序以及定时器l的中断服务程序。
其中初始化程序设置风机的初始状态值、堆栈指针、中断控制位以及定时器的工作方式和初值等。主程序的功能为：(1)根据接收的遥控定时功能码或定时按钮SW2的操作，负责设置风机的定时时间值、检查是否到达工作时间并控制风机的开关机；(2)根据接收的遥控速度、开关功能码或开关机、速度控制功能按键SW1的操作，选择控制一个可控硅导通或全部截止，即选择风机的转速和开关机；(3)扫描两个按键开关的状态，检查是否接收到新遥控代码，并根据风机原状态调整为新的状态。外部中断0的服务程序根据计数器O的计数值识别接收的遥控编码。定时器Tl以0.18秒的时间间隔产生定时器中断，其中断处理程序对计时值进行加l计算。
下面重点讨论软件对遥控编码的识别以及实现对风机的控制功能。
1．遥控编码分析
遥控接收器输出端的波形特征如右图所示。
2．解析遥控编码
对遥控代码的解析是由外部中断0服务程序对定时器0的计数值大小判别实现的。由右图可知，数据位0的周期为0.84ms，数据位1的周期为1.96ms，引导码的周期为13.5ms，停止位的周期为49ms，因此外部中断0的服务程序只要读取计数器0的计数值，根据计数值的大小即可判断当前接收的特征码。由于遥控器振荡的离散性、红外接收器的不一致性、单片机之间的差异以及遥控距离和环境等因素影响，定时器对同一特征码的计数值可能不一致，因此在程序中需要进行容错处理。下图为解析遥控编码程序流程图。
下图中的参数t为两次外部中断之间定时器0的计时值，count为外部中断INTO发生的计数值，即收到红外遥控码的位数，code为接收用户码和其反码以及功能码及其反码的变量，共32位，4字节。t的大小用来决定接收到的红外特征码，为了进行冗余容错处理，经反复试验，将t的值从12.3ms～14.2ms定义为起始码，从0.768ms～1.152ms定义为位0，从1.536ms～2.702ms定义为位1，大于38.78ms定义为停止位。经长期实际使用证明，这样的定义程序能够完全有效地解析识别遥控编码，不会产生漏码和误码。
3、风机控制功能
在主程序中实现对风机的控制，主要依据接收到的功能代码和按钮开关的操作，实现对风机开关机、调速以及定时的控制，下图为风机控制的程序流程图。
图中code3为接收到的4字节代码code中的功能码。对遥控代码的有效性判别，一是需要检查用户码(80H)及其反码(7FH)是否正确，二是要检查功能码及其反码是否正确，即二者差异或是否为FFH，对于传输过程中导致的误码，程序不做处理。对风机开关机和速度的控制，一是要修改单片机RAM中记录风机工作状态的参数，二是通过改变图3中所示的单片机P1.0～P1.2三个输出脚的电平，控制选择可控硅T1～T3的导通和截止，达到控制风机工作与否以及选择转速的目的。
关于定时功能控制，此段程序只负责修改RAM中记录定时时间的参数值，定时器l的中断服务程序负责计时计数，主程序的其他部分随时检查是否到达计时时间，并控制关机。
