紅外遙控器設(shè)計(jì)方案論文-文庫吧

【正文】 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)射功率一般都較小（100mW 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。前些年常用Μpc1373H、CX20226A 等紅外接收專用放大集成電路。最近幾年不論是業(yè)余制作還是正式產(chǎn)品，大多都采用成品紅外接收頭。成品紅外接收頭的封裝大致有兩種：一種采用鐵皮屏蔽；一種是塑料封裝。均有三只引腳，即電源正（VDD） 、電源負(fù)（GND）和數(shù)據(jù)輸出（VO 或 OUT） 。紅外接收頭的引腳排列因型號(hào)不同而不盡相同，可參考廠家的使用說明。成品紅外接收頭的優(yōu)點(diǎn)是不需要復(fù)雜的調(diào)試和外殼屏蔽，使用起來如同一只三極管，非常方便。但在使用時(shí)注意成品紅外接收頭的載波頻率。紅外遙控常用的載波頻率為 38kHz 這是由發(fā)射端所使用的 455kHz 晶振來決定的。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455kHz247。12≈≈38kHz。也有一些遙控系統(tǒng)采用 36 kHz、40 kHz、56 kHz 等，一般由發(fā)射端晶振的振蕩頻率來決定。紅外遙控的特點(diǎn)是不影響周邊環(huán)境的、不干擾其他電器設(shè)備。由于其無法穿透墻壁，故不同房間的家用電器可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。由于各生產(chǎn)廠家生產(chǎn)了大量紅外遙控專用集成電路，需要時(shí)按圖索驥即可。因此，現(xiàn)在紅外遙控在加用電器、室內(nèi)近距離（小于 10 米）遙控中得到了廣泛的應(yīng)用。2紅外遙控器 一體化紅外接收頭多路控制的紅外發(fā)射部分一般有許多按鍵，代表不同的控制功能。當(dāng)發(fā)射端按下某一按鍵時(shí)，相應(yīng)地接收端有不同地輸出狀態(tài)。接收端地輸出狀態(tài)大致可分為脈沖、電平、自饋、互鎖、數(shù)據(jù)五種形式。 “脈沖”輸出是當(dāng)按發(fā)射端按鍵時(shí)，接收端對(duì)應(yīng)輸出端輸出一個(gè)“有效脈沖” ，寬度一般在 100ms 左右。 “電平”輸出是指發(fā)射端按下鍵時(shí)，接收端對(duì)應(yīng)輸出端輸出“有效電平”消失。此處的“有效脈沖”和“有效電平” ，可能是高、也可能是低，取決于相應(yīng)輸出腳的靜態(tài)狀況，如靜態(tài)時(shí)為低，則“高”為有效；如靜態(tài)時(shí)為高，則“低”為有效。大多數(shù)情況下“高”為有效。 “自鎖”輸出是指發(fā)射端每按一次某一個(gè)鍵，接收端對(duì)應(yīng)輸出端改變一次狀態(tài)，即原來為高電平變?yōu)榈碗娖剑瓉淼碗娖阶優(yōu)楦唠娖健４朔N輸出適合用作電源開關(guān)、靜音控制等。有時(shí)亦稱這種輸出形式為“反相” 。 “互鎖”輸出是指多個(gè)輸出互相清除，在同一時(shí)間內(nèi)只有一個(gè)輸出有效。電視機(jī)的選臺(tái)就屬此種情況，其他如調(diào)光、調(diào)速、音響的輸入選擇等。 “數(shù)據(jù)”輸出是指把一些發(fā)射鍵編上號(hào)碼，利用接收端的幾個(gè)輸出形成一個(gè)二進(jìn)制數(shù)，來代表不同的按鍵輸入。一般情況下，接收端除了幾位數(shù)據(jù)輸出外，還應(yīng)有一位“數(shù)據(jù)有效”輸出端，以便以后適時(shí)地來取數(shù)據(jù)。這種輸出形式一般用于與單片機(jī)或微機(jī)接口。除以上輸出形式外，還有“鎖存”和“暫存”兩種形式。所謂“鎖存”輸出是指對(duì)發(fā)射端每次發(fā)的信號(hào)，接收端對(duì)應(yīng)輸出予以“儲(chǔ)存” ，直至收到新的信號(hào)為止；“暫存”輸出與上述介紹的“電平”輸出類似。二、紅外遙控器設(shè)計(jì)思想（一）系統(tǒng)設(shè)計(jì)概況通用紅外遙控系統(tǒng)由發(fā)射和接收兩大部分組成，應(yīng)用編/解碼專業(yè)集成電路芯片來進(jìn)行控制操作，控制部分包括鍵盤矩陣，編碼調(diào)制，LED 紅外發(fā)送器；接收部分包括光，電轉(zhuǎn)換放大器，解調(diào)，解碼電路。紅外遙控系統(tǒng)框圖如圖 1。編碼解調(diào)光電放大矩陣鍵盤解碼單片機(jī)解調(diào)3圖 1 紅外線遙控系統(tǒng)框圖紅外通信的基本原理實(shí)質(zhì)上就是指利用紅外線來作為載體傳送信息。把單片機(jī)等產(chǎn)生的編碼控制信號(hào)，經(jīng)由調(diào)制電路調(diào)制為 32～40 KHz 的方波信號(hào)（提高發(fā)射效率、降低功耗） 。在經(jīng)由驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)紅外發(fā)光二極管（IRED）發(fā)出紅外遙控信號(hào)；在接收端使用與發(fā)送端相配對(duì)的紅外光電二極管，接收含有控制信號(hào)的紅外信號(hào)，在將該紅外信號(hào)解調(diào)為電信號(hào)后，在送入單片機(jī)進(jìn)行解碼，以得到相應(yīng)的控制信號(hào)，從而完成紅外信息的傳送。本遙控發(fā)射器本遙控發(fā)射器采用碼分制遙控方式，碼分制紅外遙控就是指令信號(hào)產(chǎn)生電路以不同的脈沖編碼（不同的脈沖數(shù)目及組合）代表不同的控制指令。當(dāng)不同的指令鍵被按下時(shí)，指令信號(hào)電路產(chǎn)生不同脈沖編碼的指令信號(hào)，也就是進(jìn)行編碼，然后經(jīng) M50462AP 芯片進(jìn)行調(diào)制從而產(chǎn)生不同的編碼信號(hào)，再由驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)紅外發(fā)射器發(fā)射紅外信號(hào)。紅外發(fā)射框圖如圖 2 所示。圖 2 紅外發(fā)射框圖紅外接收電路是紅外遙控系統(tǒng)中的指令信號(hào)及檢出電路，通過一體化紅外接收頭 SM0038（集成紅外線的接收、放大、解調(diào)，不需要任何外接元件，就能完成從紅外線接收到輸出與 TTL 電平信號(hào)兼容的所有工作）然后將接收到的信號(hào)發(fā)送給ATmega16, 然后 ATmega16 通過內(nèi)部程序?qū)φf接收信號(hào)進(jìn)行判斷然后救驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的外部設(shè)備進(jìn)行相應(yīng)的動(dòng)作。此設(shè)計(jì)的遙控開關(guān)是在通用通用遙控的基礎(chǔ)上加以改進(jìn)的，其實(shí)就是將紅外遙控器接收部分采用單片機(jī) AT89C51 來控制。即當(dāng)一體化紅外接收器接收到的紅紅外遙控紅外信號(hào)，經(jīng)放大、解碼濾波后，將原編碼信號(hào)傳送入單片機(jī) AT89C51 中進(jìn)行信號(hào)識(shí)別編碼然后進(jìn)行相應(yīng)的處理，已達(dá)到控制電路的目的。紅外接收框系統(tǒng)圖如圖 3 所示。矩陣按鍵M50462AP紅外發(fā)射45圖 3 紅外接收框系統(tǒng)通過按下不同的按鍵是紅外發(fā)射器發(fā)射不同頻率的信號(hào)波，然后通過紅外一體化接收頭接收進(jìn)行相應(yīng)的放大解調(diào)從而進(jìn)行相應(yīng)的動(dòng)作操作。遙控操作過程系統(tǒng)框圖如圖 4。遙控器遙控接頭顯示器復(fù)位ATMEGA16受控電源電器插座繼電器晶振圖 4 遙控開關(guān)系統(tǒng)框圖（二） 本系統(tǒng)設(shè)計(jì)思想本設(shè)計(jì)采用單片機(jī) ATMEGA16 作為本設(shè)計(jì)的核心元件，利用紅外遙控器發(fā)射，接收的工作原理以及單片機(jī)外部中斷的原理制成的一款遙控器。ATMEGA16 是基于增強(qiáng)的 AVR RISC 結(jié)構(gòu)的低功耗 8 位 CMOS 微控制器。由于其先進(jìn)的指令以及單時(shí)鐘周期指令執(zhí)行時(shí)間，ATMEGA16 的數(shù)據(jù)吞吐率高達(dá) 1MIPS/MHZ，從而可以緩減系統(tǒng)在功耗處理速度之間的矛盾。ATMEGA16 AVR 內(nèi)核具有豐富的指令集和 32 個(gè)通用工作寄存器，所有的寄存器都直接與算邏單元（ALU）相連接，使得一條指令可以再一個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)同時(shí)