基于STC89C52的3D打印機(jī)紅外遙控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

謝暉 臧光 儲(chǔ)寶 安徽師范大學(xué)

1 引言

3D打印起源于二十世紀(jì)八十年代，又稱為增量制造。其生產(chǎn)理念與傳統(tǒng)制造業(yè)截然相反，引起了人們的廣泛關(guān)注，工業(yè)制造及醫(yī)療方面得到了較高認(rèn)可度。

Prusa i3由RepRap改進(jìn)而來(lái)。其采用笛卡爾坐標(biāo)系，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本較低，缺點(diǎn)也很明顯：打印速度較慢、對(duì)Y軸電機(jī)要求高、精度不高（平臺(tái)的移動(dòng)具有慣性）。綜合考慮，Prusa i3還是非常適合新手入門3D打印的。

早期，此類機(jī)器的控制方式為：按鍵控制配合液晶屏顯示，后改進(jìn)為觸屏操作。然而其操作對(duì)于初學(xué)者來(lái)說還是不夠簡(jiǎn)潔。

本文設(shè)計(jì)并介紹了一種基于52紅外遙控系統(tǒng)，對(duì)此問題有所改善。主要是利用紅外收發(fā)模塊實(shí)現(xiàn)對(duì)3D打印機(jī)的遠(yuǎn)程無(wú)線調(diào)控。遙控端通過按鍵選擇需要下達(dá)的指令，再由芯片1編碼調(diào)制，通過紅外二極管將電信號(hào)轉(zhuǎn)化為不可見光信號(hào)發(fā)送出去。接收端通過紅外接收模塊接收光信號(hào)并轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，解碼，再執(zhí)行相應(yīng)的命令。

2 Prusa I3 3D打印機(jī)原理

即常見的龍門架結(jié)構(gòu)的3D打印機(jī)，基于笛卡爾坐標(biāo)系，擠出頭可以沿X、Z軸移動(dòng)，平臺(tái)可以沿Y軸移動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)在空間內(nèi)打印。其開放式結(jié)構(gòu)決定了它的耗材多為PLA線材，打印原理是基于熔融層積原理，將線材融化，層層累加形成立體模型。但是，開放式結(jié)構(gòu)也決定了它打印精度等較低，受環(huán)境影響大，需要頻繁根據(jù)打印情況進(jìn)行調(diào)節(jié)。

3 系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)

圖2-1 系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)原理圖

芯片1檢測(cè)到按鍵被按下后依據(jù)按鍵位置信息進(jìn)行編碼，通過紅外發(fā)送模塊將數(shù)據(jù)以光的形式傳遞給芯片2，芯片2對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼、處理，并將處理結(jié)果通過數(shù)碼管顯示出來(lái)。

3.1 按鍵模塊

此系統(tǒng)采用的是行列式鍵盤輸入，相較于普通獨(dú)立鍵盤，其占用的I/O口資源較少且編譯較容易。

工作原理：先令行置1列置0，按下按鍵那一行均為0，再令列置1行置0，按下按鍵那一列均為0，從而找到按鍵位置。從左往右，從下往上按鍵功能依次是：速度+、-，熱床溫度+、-，擠出機(jī)溫度+、-，待定。

3.2 紅外收發(fā)模塊

將電信號(hào)轉(zhuǎn)化為光信號(hào)進(jìn)行無(wú)線傳輸。Proteus中利用IRLINK仿真紅外收發(fā)模塊。

接收傳感器采用一體化紅外接收頭。集成了紅外接收、放大、濾波和比較器輸出等的模塊，避免了繁雜的外部電路，直接完成從紅外線接收到輸出與電信號(hào)。本系統(tǒng)所使用的紅外接收頭的型號(hào)是常用的HS0038，即其載波的頻率是用38KHZ(37.9KHZ)。

此模塊產(chǎn)生和接收的紅外光波長(zhǎng)范圍是0.76~1.6μm，

3.3 顯示模塊

利用移位寄存器與數(shù)碼管組成顯示模塊，節(jié)約I/O口的同時(shí)提升了單片機(jī)的驅(qū)動(dòng)能力。其成本低、易編譯、資源占用少。

4 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)

4.1 發(fā)送

圖4-1 發(fā)送程序流程圖

系統(tǒng)檢測(cè)到按鍵按下后將對(duì)該信息進(jìn)行編碼，并以脈沖的形式通過紅外光輸出。

這里采用的是基于NEC協(xié)議的編碼方式，傳輸數(shù)據(jù)由引導(dǎo)碼、地址碼、命令碼及其反碼組成。編碼采用PPM調(diào)制，即利用脈沖間隔區(qū)分0、1。若指令傳輸結(jié)束，按鍵仍未松開，不傳輸按鍵數(shù)據(jù)。

編碼需要先將脈沖調(diào)制到38kHz方波（由定時(shí)器產(chǎn)生），經(jīng)三極管放大通過紅外二極管輸出。

4.2 接收

接收程序分為兩個(gè)部分，主程序循環(huán)檢測(cè)標(biāo)志位是否為1（即是否接收到數(shù)據(jù)），判斷收到數(shù)據(jù)后對(duì)內(nèi)存進(jìn)行對(duì)應(yīng)調(diào)整并顯示，而后標(biāo)志位清零，繼續(xù)等待數(shù)據(jù)。

中斷程序是接收數(shù)據(jù)的過程。為節(jié)省能量和運(yùn)行內(nèi)存，接收信號(hào)置于中斷中，進(jìn)入中斷后，先驗(yàn)證引導(dǎo)碼，在接收32位數(shù)據(jù)并解碼，驗(yàn)證地址碼正確后標(biāo)志位置1，告知單片機(jī)收到數(shù)據(jù)，等待處理。

處理程序：依據(jù)接收到的數(shù)據(jù)，作出對(duì)應(yīng)的操作，主要程序如下。

void panduan()

{

if(X1==8 & X2 == 0)

{

switch(X4)

{

case 1： sudu += 1；a = sudu/10；b =sudu%10； break；

case 2： sudu -= 1；a = sudu/10；b =sudu%10； break；

case 3：rechuang += 1；c = rechuang/10；d =rechuang%10； break；

case 4： r e c h u a n g -= 1； c =rechuang/10；d = rechuang%10； break；

case 5： jichuji += 1；

e = jichuji/100；

f = jichuji/10-10*e；

g = jichuji%10；

傳統(tǒng)的財(cái)務(wù)會(huì)計(jì)是在分權(quán)架構(gòu)之上，以會(huì)計(jì)憑證為基礎(chǔ)的工作，這樣傳統(tǒng)的工作方式，已經(jīng)不能在當(dāng)下大數(shù)據(jù)資料共享的前提下得到滿足要求的工作效率，這不利于企業(yè)的進(jìn)化和行業(yè)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)的推廣。計(jì)算機(jī)的發(fā)展，使得當(dāng)下可以借助計(jì)算機(jī)的幫助實(shí)現(xiàn)大數(shù)據(jù)的集中管控，隨后將數(shù)據(jù)交由管理會(huì)計(jì)進(jìn)行數(shù)據(jù)的深度的分析，完成從海量信息中挖掘出對(duì)企業(yè)有價(jià)值的信息的工作，有著這些信息，可以更好的幫助企業(yè)進(jìn)行以后的一系列決策。

break；

case 6： jichuji -= 1；

e = jichuji/100；

f = jichuji/10-10*e；

g = jichuji%10；

default：

break；

}

}

}

5 結(jié)束語(yǔ)

經(jīng)仿真驗(yàn)證此系統(tǒng)具備調(diào)整芯片2內(nèi)存的功能，故理論上可以使得3D打印的控制得到簡(jiǎn)化，便于使用者更加直觀的對(duì)打印參數(shù)進(jìn)行修改。不足：成本提高。

[1]紀(jì)宗南.紅外線遙控發(fā)射器的原理及應(yīng)用[J].國(guó)外電子元器件，1999，10（3）；32-3

[2]閻石.數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)（第五版）[M].北京：高等教育出版社，2006

[3]康華光．電子技術(shù)基礎(chǔ)（模擬部分第五版）[M].北京：高等教育出版社，2008