紅外遙控開(kāi)關(guān)的設(shè)計(jì)

1、目 錄中文摘要1英文摘要2引言3一紅外遙控控制原理41.1 紅外線(xiàn)的定義41.2 紅外線(xiàn)遙控的特點(diǎn)4二紅外遙控器的系統(tǒng)設(shè)計(jì)52.1設(shè)計(jì)思路  52.2 總體設(shè)計(jì)框圖62.3 設(shè)計(jì)原理分析92.4 發(fā)射器電路的設(shè)計(jì)152.5 接收與控制電路的設(shè)計(jì)152.6 鎖相環(huán)電路15三總結(jié)體會(huì)17結(jié)語(yǔ)29參考文獻(xiàn)30致謝31簡(jiǎn)歷32 摘 要紅外遙控技術(shù)的出現(xiàn)，不僅大大提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率，降低了成本，而且減輕了人們的勞動(dòng)強(qiáng)度，改善了勞動(dòng)條件。紅外線(xiàn)遙控器具有體積小、功耗低、功能強(qiáng)、成本低等特點(diǎn)從而成為了當(dāng)今非常流行的一種控制方式 紅外遙控器是一種利用紅外遙控系統(tǒng)來(lái)控制被控對(duì)象的系統(tǒng).整個(gè)系統(tǒng)由數(shù)字電路

2、和模擬電路兩個(gè)部分組成。發(fā)射部分包括鍵盤(pán)矩陣、編碼調(diào)制、LED紅外發(fā)送器；接收部分包括LED紅外光發(fā)射、解調(diào)、解碼電路。通過(guò)對(duì)設(shè)計(jì)要求地認(rèn)真分析和研究，拿出了幾種可行方案，最終選定了一個(gè)最佳方案。該方案是采用先進(jìn)的單片機(jī)技術(shù)實(shí)現(xiàn)遙控的主要手段。我們所設(shè)計(jì)的遙控器能控制5個(gè)電器的電源開(kāi)關(guān)，并且可對(duì)一路電燈進(jìn)行亮度的調(diào)節(jié)。 關(guān)鍵詞：遙控電路，紅外發(fā)射，紅外接收，紅外遙控，電源。 AbstractInfrared remote control technology, not only greatly improved labor productivity, reduced costs, and re

3、duce the people's labor intensity and improve the working conditions. Infrared remote control has a small size, low power consumption, functionality, and low cost in order to become a very popular present-day control.The infrared remote control is one kind of use infrared remote control system c

4、ontrols is controlled the object the department green overall system is composed by the digital circuit and the analogous circuit two parts. Launches partially including the keyboard matrix, the coded modulation, the LED infrared transmitter; Receives partially including the LED infrared light launc

5、h, the demodulation, decodes the electric circuit.After analyzing and researching on the request of the design, we take several blue print and we selected the best one in the end. The project make use of advanced SCM to realize the remote control. Remote controller we designed can dominate 5 electri

6、cal source switches and adjust the brightness of one light.Key Words: 引 言隨著改革開(kāi)放，人民的生活水平有了進(jìn)一步提高，各種家用電器設(shè)備也隨之進(jìn)入千家萬(wàn)戶(hù)。一些家用電器開(kāi)關(guān)在使用的時(shí)候非常的麻煩，為了方便大家使用，現(xiàn)在社會(huì)上也設(shè)計(jì)出了各種各樣的控制開(kāi)關(guān)，其中包括紅外遙控開(kāi)關(guān)，紅外遙控是目前家用電器中用得較多的遙控方式。我們這個(gè)設(shè)計(jì)既具有紅外遙控的一般通用特性，也設(shè)計(jì)了一種具有自己獨(dú)特性能的部分，讓人們更好的使用家用電器。以下介紹紅外遙控的特點(diǎn)：它不影響周邊環(huán)境的、不干擾其他電器設(shè)備。由于其無(wú)法穿透墻壁，故不同房間的家用電器可

7、使用通用的遙控器而不會(huì)產(chǎn)生相互干擾；電路調(diào)試簡(jiǎn)單，只要按給定電路連接無(wú)誤，一般不需任何調(diào)試即可投入工作；編解碼容易，可進(jìn)行多路遙控。由于紅外線(xiàn)遙控裝置具有抗干擾能力強(qiáng)、操作簡(jiǎn)單等諸多優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于彩色電視機(jī)、VCD、DVD、空調(diào)、組合音響等各種家用電器上。我們?cè)O(shè)計(jì)的這個(gè)紅外遙控開(kāi)關(guān)控制電路，不僅要讓人們明白紅外遙控的工作原理，還要使他們能更深刻的把握電器的性能好壞，相信通過(guò)這個(gè)設(shè)計(jì)大家也能對(duì)紅外遙控開(kāi)關(guān)的工作原理有進(jìn)一步的了解。 紅外線(xiàn)開(kāi)關(guān)具有靈敏度高、抗干擾性能好等特點(diǎn)，其遙控距離為8m以上，可用于控制照明燈、電風(fēng)扇等家用電器。本例紅外遙控開(kāi)關(guān)利用常用的彩色遙控器去控制一種或多種家用電

8、器。該紅外線(xiàn)遙控開(kāi)關(guān)由電源部分、紅外接收部分、解碼與控制部分、執(zhí)行電路組成。由彩色遙控器發(fā)出紅外信號(hào)，一體化接收頭接收到遙控編碼信號(hào)后送到解碼與控制集成電路，由解碼控制集成電路內(nèi)部分析處理后輸出信號(hào)送給執(zhí)行電路去控制電器的開(kāi)、關(guān)。第一章 紅外遙控系統(tǒng)概述1、紅外線(xiàn)的定義“紅外”，顧名思義，是指在紅光的外面光線(xiàn)。具體來(lái)說(shuō)，紅外線(xiàn)是拽波長(zhǎng)在0.761000微米之間的電磁波。眾所周知，當(dāng)你取一塊三棱鏡放在太陽(yáng)光下，可以看到一條絢麗的彩虹，它是由紅、橙、黃、綠、青、蘭、紫七色光組成，這七包可見(jiàn)光中，其光波的波長(zhǎng)由長(zhǎng)至短依次排列，其中紫光的光波最短，紅光的光波最長(zhǎng)，那么紅光的外側(cè)，即比紅光的光波還長(zhǎng)、看

9、不見(jiàn)的、波長(zhǎng)范圍在0.761000微米之間的這段電磁波，即為紅外線(xiàn)。2、紅外線(xiàn)遙控的特點(diǎn)紅外線(xiàn)遙控裝置具有抗干擾性強(qiáng)、性能先進(jìn)、靈敏度高、控制可靠、使用方便、節(jié)約能源、功能樣式多、最主要是成本等特點(diǎn)。3、紅外線(xiàn)遙控的應(yīng)用領(lǐng)域目前紅外線(xiàn)滲透到我們生活的各個(gè)領(lǐng)域，幾乎很難找到哪個(gè)領(lǐng)域沒(méi)有紅外線(xiàn)的蹤跡。常用的紅外遙控系統(tǒng)一般分發(fā)射和接收兩個(gè)部分。發(fā)射部分的主要元件為紅外發(fā)光二極管。它實(shí)際上是一只特殊的發(fā)光二極管；由于其內(nèi)部材料不同于普通發(fā)光二極管，因而在其兩端施加一定電壓時(shí)，它便發(fā)出的是紅外線(xiàn)而不是可見(jiàn)光。目前大量的使用的紅外發(fā)光二極管發(fā)出的紅外線(xiàn)波長(zhǎng)為940nm左右，外形與普通5發(fā)光二極管相同，只

10、是顏色不同。紅外發(fā)光二極管一般有黑色、深藍(lán)、透明三種顏色。判斷紅外發(fā)光二極管好壞的辦法與判斷普通二極管一樣；用萬(wàn)用表電阻擋量一下紅外發(fā)光二極管的正、反向電阻即可2。紅外發(fā)光二極管的發(fā)光效率要用專(zhuān)門(mén)的儀器才能精確測(cè)定，而業(yè)余條件下只能用拉鋸法來(lái)粗略判判定。接收部分的紅外接收管是一種光敏二極管。在實(shí)際應(yīng)用中要給紅外接收二極管加反向偏壓，它才能正常工作，亦即紅外接收二極管在電路中應(yīng)用時(shí)是反向運(yùn)用，這樣才能獲得較高的靈敏度。紅外發(fā)光二極管一般有圓形和方形兩種。由于紅外發(fā)光二極管的發(fā)射功率一般都較?。?00mW左右），所以紅外接收二極管接收到的信號(hào)比較微弱，因此就要增加高增益放大電路。紅外遙控常用的載波

11、頻率為38kHz這是由發(fā)射端所使用的455kHz晶振來(lái)決定的。在發(fā)射端要對(duì)晶振進(jìn)行整數(shù)分頻，分頻系數(shù)一般取12，所以455kHz÷1237.9kHz38kHz。 第二章 紅外遙控的設(shè)計(jì)總體設(shè)計(jì)方案2.1 設(shè)計(jì)思路 紅外遙控開(kāi)關(guān)，就是對(duì)住宅內(nèi)的各種家用電器進(jìn)行智能管理與控制的開(kāi)關(guān)，跟傳統(tǒng)開(kāi)關(guān)相比，它主要可以實(shí)現(xiàn)對(duì)白熾燈的調(diào)光、一鍵場(chǎng)景、一對(duì)一遙控及分區(qū)燈光全開(kāi)全關(guān)等管理，并可以用多種控制方式實(shí)現(xiàn)以上功能，最主要的控制方式為無(wú)線(xiàn)遙控、定時(shí)控制、集中控制、甚至遠(yuǎn)程控制等，從而創(chuàng)造舒適、節(jié)能、方便、安全、環(huán)保的居住燈光效果。紅外遙控系統(tǒng)一般分發(fā)射和接收兩個(gè)部分，發(fā)射部分的主要元件為

12、紅外發(fā)光二極管，接收部分的紅外接收管是一種光敏二極管，如果需要其具有加密功能，這就需要使用鎖相環(huán)路。（1）發(fā)射器電路由3V電源供電。低頻信號(hào)、40KHZ的載波形成皆用與非門(mén)加外部元件實(shí)現(xiàn)，具有較高的穩(wěn)定性，這部分電路用到了一個(gè)與非門(mén)集成電路。（2）接收器電路又有幾部分組成。使用了LM567集成塊實(shí)現(xiàn)鎖相環(huán)加密功能，用雙穩(wěn)態(tài)電路對(duì)繼電器進(jìn)行控制，利用繼電器的開(kāi)關(guān)對(duì)負(fù)載實(shí)現(xiàn)控制。2.2 總體設(shè)計(jì)框圖 音頻振蕩器 載波振蕩器驅(qū)動(dòng)輸出電路 紅外線(xiàn)接收電路 音頻譯碼器 反相器雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器控制執(zhí)行電路電路負(fù)載圖1 總體方框圖 2.3 設(shè)計(jì)原理分析音頻振蕩器人們把人耳能夠聽(tīng)到的振動(dòng)頻率稱(chēng)為音頻（也有稱(chēng)聲頻）

13、，它的頻率范圍是從20Hz20KHz,低于20Hz的頻率稱(chēng)次聲波，高于20KHz的頻率稱(chēng)超聲波。能夠產(chǎn)生20Hz20KHz的振蕩器就稱(chēng)為音頻振蕩器振蕩器簡(jiǎn)單地說(shuō)就是一個(gè)頻率源，一般用在鎖相環(huán)中。詳細(xì)說(shuō)就是一個(gè)不需要外信號(hào)激勵(lì)、自身就可以將直流電能轉(zhuǎn)化為交流電能的裝置。一般分為正反饋和負(fù)阻型兩種。所謂“振蕩”，其涵義就暗指交流，振蕩器包含了一個(gè)從不振蕩到振蕩的過(guò)程和功能。能夠完成從直流電能到交流電能的轉(zhuǎn)化，這樣的裝置就可以稱(chēng)為“振蕩器”。振蕩器的作用是將直流電變交流電。振蕩器工作原理介紹振蕩器是收發(fā)設(shè)備的基礎(chǔ)電路,它的作用是產(chǎn)生一定頻率的交流信號(hào)，是一種能量轉(zhuǎn)換裝置將直流電能轉(zhuǎn)換為具有一定頻率的

14、交流電能，在許多不同類(lèi)型的電子設(shè)備中都有著重要的位置。一個(gè)載波振蕩器可以使用類(lèi)似調(diào)頻話(huà)筒的電路，以最簡(jiǎn)單的電容三點(diǎn)式振蕩為例，通過(guò)對(duì)振蕩管的基極加電壓的方式實(shí)現(xiàn)FSK。由于發(fā)送的內(nèi)容是數(shù)字電路，所以只有1和0兩種狀態(tài)，即向基極加壓或不加壓兩種情況，就產(chǎn)生了兩種頻率。實(shí)際上就是利用壓控VCO的電壓控制特性。編碼：用代碼表示信息的過(guò)程。解碼：將信息從已經(jīng)編碼的形式恢復(fù)到編碼前原狀的過(guò)程。數(shù)字模式下，音頻的初始信號(hào)是PCM，但是PCM體積龐大，不利于傳輸，于是經(jīng)過(guò)編碼使其體積變下，解碼，就是編碼的逆過(guò)程。2.4 發(fā)射器電路的設(shè)計(jì) 圖2 發(fā)射電路發(fā)射器電路原理紅外發(fā)射電路由1KHZ音頻振蕩器，3KHZ

15、音頻振蕩器，40KHZ載波振蕩器和驅(qū)動(dòng)輸出電路組成如圖2所示。1KHZ音頻振蕩器由四與非門(mén)集成電路IC1（D1-D4）內(nèi)部的D1和電阻器R1、R2、電位器RP1、控制按鈕S1組成。3KHZ音頻振蕩器由IC1內(nèi)部的D2和電阻器R3電位器RP2、電容器C1，控制按鈕S2組成。40KHZ載波振蕩器由IC1內(nèi)部的D3、D4和電阻器R4、R5、電容器C2組成。驅(qū)動(dòng)輸出電路由電阻器R6、晶體管V1和紅外發(fā)光二極管VL組成。當(dāng)按下紅外發(fā)射電路中的控制按鈕S1時(shí)，1KHZ音頻振蕩器振蕩工作，產(chǎn)生1KHZ的指令信號(hào)，該信號(hào)經(jīng)40KHZ載波振蕩器調(diào)制后,通過(guò)V1驅(qū)動(dòng)VL發(fā)射出紅外光信號(hào)。當(dāng)按下紅外發(fā)射電路中的控制

16、按鈕S2時(shí)，3KHZ音頻振蕩器振蕩工作，產(chǎn)生3KHZ的指令信號(hào)，該信號(hào)經(jīng)40KHZ載波振蕩器調(diào)制后,通過(guò)V1驅(qū)動(dòng)VL發(fā)射出紅外光信號(hào)。2.4 接收與控制電路的設(shè)計(jì) 圖3 接收與控制電路接收與控制電路原理 紅外接收控制電路由紅外線(xiàn)接收頭IC2、音頻譯碼器、反相器、雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器（A1、A2）和控制執(zhí)行電路組成，如圖3所示。音頻譯碼器由音頻鎖相環(huán)集成電路IC3、IC4和外圍阻容元件組成。反相器由晶體管V2、V3和電阻器R8-R10、R13-R15組成。雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器由雙D觸發(fā)器集成電路IC5（A1、A2）擔(dān)任?？刂茍?zhí)行電路由電阻器R11、R16、晶體管V4、V5和繼電器K1、K2組成。當(dāng)按下紅外發(fā)射電

17、路中的控制按鈕S1時(shí)，1KHZ音頻振蕩器振蕩工作，產(chǎn)生1KHZ的指令信號(hào)，該信號(hào)經(jīng)40KHZ載波振蕩器調(diào)制后,通過(guò)V1驅(qū)動(dòng)VL發(fā)射出紅外光信號(hào)。紅外接收頭IC2接收到VL發(fā)射出的紅外指令信號(hào)并對(duì)其進(jìn)行放大和解調(diào)處理，解調(diào)后的指令信號(hào)經(jīng)IC3譯碼、V2反相后去觸發(fā)雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器A1，使A1翻轉(zhuǎn)，V4飽和導(dǎo)通，K1吸合，其常開(kāi)觸頭閉合，將第一路負(fù)載的工作電源接通。再按動(dòng)一下S1，A1又翻轉(zhuǎn)為另一種穩(wěn)態(tài)，使V4截止，K1釋放，第一路負(fù)載的工作電源被K1的常開(kāi)觸頭切斷。當(dāng)按下紅外發(fā)射電路中的控制按鈕S2時(shí)，3KHZ音頻振蕩器振蕩工作，產(chǎn)生3KHZ的指令信號(hào)，該信號(hào)經(jīng)40KHZ載波振蕩器調(diào)制后,通過(guò)V1驅(qū)

18、動(dòng)VL發(fā)射出紅外光信號(hào)。IC2將接收到的紅外光信號(hào)進(jìn)行放大和解調(diào)處理后，得到解調(diào)后的指令信號(hào)，該信號(hào)經(jīng)IC4譯碼，V3反相后使A2翻轉(zhuǎn)，V5飽和導(dǎo)通，K2吸合，其常開(kāi)觸頭接通，使第二路負(fù)載運(yùn)行工作。再次按動(dòng)S2后，則A2翻轉(zhuǎn)為第一種狀態(tài)，使V5截止，K2釋放，第二路負(fù)載的工作電源被K2的常開(kāi)觸頭切斷。調(diào)RP1和RP2可分別改變1KHZ音頻振蕩器和3KHZ音頻振蕩器的工作頻率，從而改變遙控的靈敏度。調(diào)試時(shí)按S1調(diào)RP1使K1動(dòng)作，按S2調(diào)RP2使K2動(dòng)作。2.6 鎖相環(huán)電路（LM567是一個(gè)鎖相環(huán)集成電路，內(nèi)部包含了相位比較器、壓控振蕩器，正交相位檢測(cè)器以及放大等功能，結(jié)合少量的外接元件能完成紅

19、外遙控的鎖相環(huán)加密功能。它采用8腳雙列直插塑封，其、腳外接的電阻和電容決定了內(nèi)部壓控振蕩器的中心頻率f2，f21/1.1RC。其、腳通常分別通過(guò)一電容器接地，形成輸出濾波網(wǎng)絡(luò)和環(huán)路單級(jí)低通濾波網(wǎng)絡(luò)。腳所接電容決定鎖相環(huán)路的捕捉帶寬：電容值越大，環(huán)路帶寬越窄。腳所接電容的容量應(yīng)至少是腳電容的2倍。腳是輸入端，要求輸入信號(hào)25mV。腳是邏輯輸出端，其內(nèi)部是一個(gè)集電極開(kāi)路的三極管，允許最大灌電流為100mA。LM567的工作電壓為4.759V，工作頻率從直流到500kHz，靜態(tài)工作電流約8mA。LM567的內(nèi)部電路及詳細(xì)工作過(guò)程非常復(fù)雜，這里僅將其基本功能概述如下：當(dāng)LM567的腳輸入幅度25mV、

20、頻率在其帶寬內(nèi)的信號(hào)時(shí)，腳由高電平變成低電平，腳輸出經(jīng)頻率/電壓變換的調(diào)制信號(hào)；如果在器件的腳輸入音頻信號(hào)，則在腳輸出受腳輸入調(diào)制信號(hào)調(diào)制的調(diào)頻方波信號(hào)。 2.6 鎖相環(huán)電路圖 圖4 LM567內(nèi)部集成電路總結(jié)與體會(huì)在設(shè)計(jì)之前，我到圖書(shū)館翻閱了大量的相關(guān)參考資料，從網(wǎng)絡(luò)上也進(jìn)行了查找，根據(jù)尋找的資料和自己認(rèn)真的思考以及和老師、同學(xué)的交流，終于設(shè)計(jì)出了紅外遙控開(kāi)關(guān)電路。把以上電路稍微改動(dòng)一下就可以實(shí)現(xiàn)多路遙控器，當(dāng)然在接收電路也需要相應(yīng)的改動(dòng)，一體化紅外接收頭共用，再設(shè)置與接收端編碼器相同個(gè)數(shù)的LM567鎖相器和后級(jí)鎖相驅(qū)動(dòng)控制電路，各鎖相環(huán)的振蕩頻率與各編碼器的低頻編碼信號(hào)的頻率對(duì)應(yīng)相等。這樣

21、發(fā)射端(遙控的發(fā)射電路)按壓不同的按鈕，載波信號(hào)接入不同頻率編碼的調(diào)制信號(hào)時(shí)，在接收端(遙控的接收電路)，各對(duì)應(yīng)的LM567的腳的電平會(huì)發(fā)生變化，從而形成多路控制信號(hào)。在設(shè)計(jì)中我運(yùn)用自己平時(shí)學(xué)到的一些知識(shí)，以及自己在課下所查找的進(jìn)行設(shè)計(jì)，剛開(kāi)始遇到很多困難，后來(lái)也請(qǐng)同學(xué)幫忙參考一下，最終找到了解決問(wèn)題的答案，兩周很快過(guò)去了，我感覺(jué)這兩周是過(guò)得最充實(shí)的兩周，別看題目簡(jiǎn)單，但是做起來(lái)就不是那么容易了，經(jīng)過(guò)反復(fù)的加電路去電路最終才搞出來(lái)，自己真是很高興。非常感謝學(xué)校給我們安排的課程設(shè)計(jì)，通過(guò)設(shè)計(jì)會(huì)增長(zhǎng)我們的知識(shí)，特別是沒(méi)有學(xué)到的，做過(guò)之后就知道其功能。結(jié) 語(yǔ)隨著科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，使我們?nèi)祟?lèi)社會(huì)發(fā)生了翻天覆地的變化。而且，人們的生物質(zhì)文化生活水平日益提高，各種各樣的家用電器走進(jìn)了千家萬(wàn)戶(hù)，其中大多數(shù)的家用電器都有各自不同的遙控器，人們常常為了控制某臺(tái)電器