无线红外增氧机智能控制系统的设计

摘要 本文以msp430 f149单片机为控制核心，以红外线通信技术设计了一增氧机智能控制系统。具体是红外发射器发射信号给msp430来控制HK4100F电磁继电器的工作，压力检测装置监测大气压变化智能地控制继电器工作，最终控制整够系统的工作。该系统即能使增氧机操作员远距离安全控制增氧机，还可以智能的判断和控制增氧机。最后根据设计的电路制作了实际装置，实验证明可以实现无线智能控制增氧机的运行，证明了设计系统的有效性和可行性。

关键词 msp430 f149；红外收发器；HK4100F电磁继电器；PTX5072压力传感器

中图分类号TN876 文献标识码A文章编号 1674-6708（2012）79-0217-02

0 引言

对于广大养殖户来说，夏季夜晚天气时常闷热，夜间要经常起床巡查虾塘或者鱼塘，这是件很累的活，一不小心就很可能造成鱼虾由于缺氧而大面积死亡，损失惨重。同样，在雷电交加的夜晚，需要到室外冒雨关闭380V高压的增氧机也是件很危险的事。以往增氧机的设计主要考虑的是增氧机的性能，以及怎样最节约电能，对于怎样控制增氧机的工作方式几乎没什么突破性设计，然而该系统可以很好地解决这一隐患，通过像控制电视、空调一样控制增氧机，雷雨天气在家里就能控制增氧机，从而大大降低了安全隐患；而且，在闷热的夜间增氧机能自动工作并及时提醒养殖户。系统简单，安全性高，系统稳定，应用人群广。

1 红外遥控简介

在现代红外应用中，红外遥控已作为目前使用最为广泛的一种通信和遥控手段。在高压、辐射、有毒气体、粉尘等恶劣环境下，采用红外遥控不仅安全可靠，而且能有效地隔离电气等的干扰。通用型红外遥控系统由红外发射和红外接收两大部分组成。现在常应用编/解码专用集成电路芯片来进行控制操作，如图1所示。发射部分包括键盘、编码调制、LED红外发送器；接收部分包括光、电转换放大器、解调、解码电路等。

红外通信的基本原理实质上就是指利用红外线来作为载体传送信息。把单片机等产生的编码控制信号，经由调制电路调制为32kHz～40kHz的方波信号（提高发射效率、降低功耗）。在经由驱动电路驱动红外发光二极管（IRED）发出红外遥控信号；在接收端使用与发送端相配对的红外光电二极管，接收含有控制信号的红外信号，在将该红外信号解调为电信号后，在送入单片机进行解码，以得到相应的控制信号，从而完成红外信息的传送。

2 系统方案设计

2.1 系统体系结构

本系统的结构如下图2所示，系统主要包括以下几个部分。

2.2 系统主要硬件构成

该系统的控制分为两大部分，第一部分为人为遥控控制，通过遥控器发射固定频率的信号给接收端，接收解码后单片机解码后控制增氧机工作；第二部分为气压监测装置，自动检测大气压变化，当大气压低于预设预警值时，系统会自动启动增氧机，并通过发射器发送信号，报警器响应，液晶显现警告提醒。

控制系统总体硬件结构如下图4所示。

2.3 单片机控制单元

本系统一部分由于长时间电池供电，所以要求低功耗，并且处理速度要快，因此这里采用TI公司的msp430f149单片机。msp430 f149单片机是16位RISC结构，指令速度可达8M，含60K Flash 程序存储空间，电源电压1.8V～3.6V低电压；活动模式耗电250μA/MIPS，I/O口输入端口的漏电流最大仅50nA。特别方便的是通过串行口可直接下载程序，无需专用编程器和仿真器，大大简化开发成本.

3 软件设计

3.1 部分操作时序分析

接收端接收信号解码时，必须给单片机一段延时，以至解码完全。当一个键按下超过36ms，振荡器使芯片激活，将发射一组108ms的编码脉冲，这108ms发射代码由一个起始码（9ms），一个结果码（4.5ms），低8位地址码（9ms～18ms），高8位地址码（9ms～18ms），8位数据码（9ms～18ms）和这8位数据的反码（9ms～18ms）组成。如果键按下超过108ms仍未松开，接下来发射的代码（连发代码）将仅由起始码（9ms）和结束码（2.5ms）组成。

代码格式（以接收代码为准，接收代码与发射代码反向）。

解码的关键是如何识别“0”和“1”，从位的定义我们可以发现“0”、“1”均以0.56ms的低电平开始，不同的是高电平的宽度不同，“0”为0.56ms，“1”为1.68ms，所以必须根据高电平的宽度区别“0”和“1”。如果从0.56ms低电平过后，开始延时，0.56ms以后，若读到的电平为低，说明该位为“0”，反之则为“1”，为了可靠起见，延时必须比0.56ms长些，但又不能超过1.12ms，否则如果该位为“0”，读到的已是下一位的高电平，因此取（1.12ms+0.56ms）/2=0.84ms最为可靠，一般取0.84ms左右均可。但根据码的格式，应该等待9ms的起始码和4.5ms的结果码完成后才能读码。

3.2 单片机程序设计

单片机程序设计主要是红外装置的发射和接收，单片机正确识别接收装置的电平特性，驱动继电器工作等。首先对程序进行相关初始化，然后让单片机监测接收装置的电平输入特性，做出相应的操作，控制继电器，最终控制整够系统。

4 结论

本系统设计已制作成实际电路（模型电路），各模块经调试后均能正常工作。实验结果表明，系统可由操作者通过遥控器发出固定频率的信号控制增氧机的工作。该系统主要是针对雷雨等恶劣天气的需要设计的，以单片机系统为核心，通过无线收发装置远程控制增氧机，且也能智能控制增氧机。功耗低、抗干扰能力较好，可以使用在鱼塘，虾塘等养殖场所。具有较好的适用性，易于操作。

参考文献

[1]王俊峰，薛红德.现代遥控技术及应用[J].人民邮电出版社，2005，9.

[2]郁有文，传感器原理及工程应用[J].西安电子科技大学出版社，2012，4.

[3]苏小红，陈惠鹏，孙志刚.C语言大学实用教程[M].北京：电子工业出版社，2009：288-290.

[4]周兴华.实用遥控控制线路200例[M].中国电力出版社，2012-01-01.

[5]严后选，孙建国，张天宏.无线红外智能遥控器的设计[M].2003，3.

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