【正文】 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。 多功能紅外遙控器國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì) 目前國(guó)外（主要是歐美市場(chǎng)）的遙控器幾乎都是多功能遙控器，它們能夠控制全球的絕大部分的視頻設(shè)備甚至包括空調(diào)器。 這些遙控器一般由 MCU進(jìn)行控制，其價(jià)格一般都比較貴，達(dá)上百美金。值得一提的是，目前全球的遙控器的 80%是由中國(guó)大陸代工貼牌生產(chǎn)的，但關(guān)鍵芯片是別人的。國(guó)外的遙控器主要通過(guò)超市等渠道進(jìn)行銷售，消費(fèi)者可以根據(jù)自己的需要進(jìn)行選擇，其發(fā)展趨勢(shì)是根據(jù)家庭的需要遙控器擁有更多的功能和更人性化的設(shè)計(jì)。 而在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)，遙控器絕大部分是單一型的遙控器，也就是一個(gè)遙控器控制一個(gè)視頻設(shè)備，這與我國(guó)經(jīng)濟(jì)狀況和消費(fèi)習(xí)慣有關(guān)。多功能（所謂萬(wàn)能）遙長(zhǎng)春理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 3 控器只是單一型的遙控器的補(bǔ)充，在一般的主流渠道是沒(méi)有多功能遙控器銷售的，許多消費(fèi)者也就不知 道有或者如何購(gòu)買多功能遙控器，因此多功能遙控器的銷量是相對(duì)很少的。也緣于此多功能遙控器的質(zhì)量是參差不齊的，大部分使用不方便，或者名為多功能遙控器但對(duì)很多設(shè)備卻難以控制。但正如西方的情況，我國(guó)也會(huì)經(jīng)歷從使用單一型遙控器走向多功能遙控器，尤其是在信息化迅速發(fā)展的情況下，多功能遙控器有著廣闊的需求和發(fā)展空間。啟動(dòng)這一塊市場(chǎng)的關(guān)鍵是使多功能遙控器確實(shí)好用，能夠完全替代單一型遙控器的功能以及有效的市場(chǎng)推廣。 本設(shè)計(jì)的方案和比較 根據(jù)畢業(yè)設(shè)計(jì)的要求，利用單片機(jī)設(shè)計(jì)一個(gè)遙控開(kāi)關(guān)電路，可以擬定以下的幾種方案。 方案 一：（ 簡(jiǎn)易紅外遙控電路 ） 在不需要多路控制的應(yīng)用場(chǎng)合，可以使用由常規(guī)集成電路組成的單通道紅外遙控電路。這種遙控電路不需要使用較貴的專用編譯碼器，因此成本較低 。 紅外發(fā)射部分 圖 考慮到本方案電路是簡(jiǎn)單的單通道遙控器，可直接產(chǎn)生一個(gè)控制功能的震蕩頻率 ，再通過(guò)紅外發(fā)光二極管發(fā)射出去。 紅外接收部分 圖 當(dāng)紅外接收頭接收到控制頻率時(shí)，由一個(gè)電路對(duì)其進(jìn)行解調(diào)并產(chǎn)生相應(yīng)的控制功能。 產(chǎn)生 振蕩 頻率 紅外 發(fā)射 紅外 接收 解調(diào) 控制 受控 電器 長(zhǎng)春理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 4 方案二 ：（利用紅外遙控開(kāi)關(guān)電路） 用單片機(jī)制作一個(gè) 紅外電器遙控器，可以分別控制 5 個(gè)電器的電源開(kāi)關(guān)。 紅外發(fā)射部分： 圖 當(dāng)按下遙控按鈕時(shí)，單片機(jī)產(chǎn)生相應(yīng)的控制脈沖，由紅外發(fā)光二極管發(fā)射出去。 紅外接收部分： 圖 當(dāng)紅外接收器接收到控制脈沖后，經(jīng)單 片機(jī)處理由顯示設(shè)備顯示出當(dāng)前受控電器的序號(hào)。 方案比較 綜上所述通過(guò)比較三套方案，方案一未采用單片機(jī)控制，功能過(guò)于單一，僅能對(duì)一路電器進(jìn)行簡(jiǎn)單的遙控；方案二的 紅外線發(fā)射 /接收控制電路采用單片機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)，電路簡(jiǎn)單，實(shí)用性強(qiáng)。 單 片 機(jī) 按鍵 控制 紅外 發(fā)射 單 片 機(jī) 顯示 紅外接收 受控電器電源開(kāi)關(guān) 長(zhǎng)春理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 5 第二章 紅外遙控控制原理 紅外遙控就是把紅外線作為載體的遙控方式。由于紅外線的波長(zhǎng)遠(yuǎn)小于無(wú)線電波的波長(zhǎng)，因此在采用 紅外遙控方式時(shí)，不會(huì)干擾其他電器的正常工作，也不會(huì)影響臨近的無(wú)線電設(shè)備。同時(shí)，由于采用紅外線遙控器件時(shí)，工作電壓低，功耗小，外圍電路簡(jiǎn)單，因此它在日常工作生活中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。 常用的紅外遙控系統(tǒng)一般分發(fā)射和接收兩個(gè)部分。 常用的紅外遙控系統(tǒng)一般分發(fā)射和接收兩個(gè)部分。遙控發(fā)射具有鍵盤(pán)矩陣，每按下一個(gè)鍵，即產(chǎn)生具有不同的編碼數(shù)字脈沖，這種代碼指令信號(hào)調(diào)制在38kHz 的截波上，激勵(lì)紅外光二 級(jí)管產(chǎn)生具有脈沖串的紅外波，通過(guò)空間的傳送到受控機(jī)內(nèi)的遙控接收器。在接收過(guò)程中，紅外波信號(hào)通過(guò)光電二級(jí)管轉(zhuǎn)換為 38kHz 的電信號(hào)，此信號(hào)經(jīng)過(guò)放大、檢波、整形、解調(diào)、送到解碼與接口電路，從而完成相應(yīng)的遙控功能。 編 碼 和 調(diào) 制鍵 盤(pán)放 大 解 調(diào)解 碼 單片 機(jī)紅 外 遙 控 器一 體 化 紅 外 接 收 頭 圖 紅外遙控原理圖 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)出的紅外線波長(zhǎng) 為 940nm左右，外形與普通φ 5 發(fā)光二極管相同，只是顏色不同（如圖 ）。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。紅外發(fā)光二極管的發(fā)光效率要用專門(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 [2]。 長(zhǎng)春理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 6 圖 接收部分的紅外接收管是一種光敏二極管（如圖 ）。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 [2]。 圖 由于紅外發(fā)光二極管的發(fā)射功率一般都較?。?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Μ pc1373H、 CX20216A 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(shuō)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(lái)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)射端所長(zhǎng)春理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 7 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 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(lái)決定。 紅外通信是利 用 950nm近紅外波段的紅外線作為傳遞信息的媒體 ，即通信信道。紅外通信的基本原理是發(fā)送端將基帶二進(jìn)制信號(hào)調(diào)制為一系列的脈沖串信號(hào)，通過(guò)紅外發(fā)射管發(fā)射紅外信號(hào)。常用的有通過(guò)脈沖寬度來(lái)實(shí)現(xiàn)信號(hào)調(diào)制的 脈寬調(diào)制 PWM（ Pulsewidth modulation）和通過(guò)脈沖串之間的時(shí)間間隔來(lái)實(shí)現(xiàn)信號(hào)調(diào)制的脈時(shí)調(diào)制 PTM(Pulsetime modulation)兩種方法 。 簡(jiǎn)而言之，紅外通信的實(shí)質(zhì)就是對(duì)二進(jìn)制數(shù)字信號(hào)進(jìn)行調(diào)制與解調(diào)，以便利用紅外信道進(jìn)行傳輸；紅外通信接口就是針對(duì)紅外信道的調(diào)制解調(diào)器。 通常發(fā)送 端采用脈時(shí)調(diào)制（ PTM）方式，將二進(jìn)制數(shù)字信號(hào)調(diào)制成某一頻率的脈沖序列，并驅(qū)動(dòng)紅外發(fā)射管以光脈沖的形式發(fā)送出去；接收端將接收到的光脈轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，再經(jīng)過(guò)放大、濾波等處理后送給解調(diào)電路進(jìn)行解調(diào)，還原為二進(jìn)制數(shù)字信號(hào)后輸出 。 對(duì)于發(fā)送端來(lái)說(shuō)，當(dāng)無(wú)紅外脈沖發(fā)射時(shí)，發(fā)送的是二進(jìn)制數(shù)據(jù) 1；而有紅外脈沖發(fā)射時(shí)發(fā)送的是二進(jìn)制數(shù) 0。而對(duì)于接收端來(lái)說(shuō)，沒(méi)有接收到紅外光，則認(rèn)為是 1；接收到則認(rèn)為是 0。 相比之下， 96 年發(fā)布的 FIR 不再依托 UART（ Universal Asynchronous Receiver Transmitter，通用異步收發(fā)器），其最高通訊速率有了質(zhì)的飛躍，可達(dá)到 4Mbps 的水平 。 FIR 采用了全新的 4PTM 調(diào)制解調(diào)，即通過(guò)分析脈沖的相位來(lái)辨別所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)信息，每 2 個(gè)二進(jìn)制數(shù)據(jù)位有 4 種狀態(tài)，把每個(gè)位分為4 個(gè)相，脈沖出現(xiàn)不同的相位上表示兩位數(shù)據(jù)的不同狀態(tài)。 [4] 長(zhǎng)春理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 8 第三章 紅外遙控器的硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì) 顯示器件的選擇 在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中 ,使用的顯示器主要有 LED(發(fā)光二極管 )和LCD(夜晶顯示器 )。這兩種顯示器成本低廉，配置靈活，與單片機(jī)接口方便。但是他們 也是各有特點(diǎn)的： LED 接口非常簡(jiǎn)單，不需要專用的驅(qū)動(dòng)程序，在設(shè)計(jì)程序時(shí)也非常的簡(jiǎn)單； LCD 顯示的字比較豐富，也比較清楚，給人的感覺(jué)很好，但是他接口復(fù)雜，且要自己造字庫(kù)，難度不小。對(duì)于萬(wàn)用表來(lái)說(shuō)，在配置一些指示燈的前提下，只顯示數(shù)字就夠了，故沒(méi)必要采用 LCD，用 LED 就夠了 按鍵控制方式的選擇 由于本設(shè)計(jì)所控制的電器數(shù)目較少，所以不用外接擴(kuò)充鍵盤(pán)，直接使用單片機(jī)上的接口，直接使用 8 個(gè)點(diǎn)觸式開(kāi)關(guān)即可。 電路設(shè)計(jì) 用單片機(jī)制作一個(gè)紅外電器遙控器，可以 同時(shí) 分別控制 5 個(gè)電器的電源開(kāi)關(guān)。 紅外遙控發(fā)射器遙控方式 本遙控發(fā)射器采用碼分制遙控方式，“ 碼分制”是對(duì)信號(hào)進(jìn)行正交編碼，利用數(shù)學(xué)上的正交特性區(qū)別不同信號(hào)，在頻率上、時(shí)間上和空間上不分割，接受端根據(jù)相應(yīng)的“碼型”來(lái)識(shí)別和選擇所需的信號(hào)。 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)調(diào)制電路調(diào)制，變?yōu)榫幋a脈沖編碼脈沖調(diào)制信號(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) [5]。整體過(guò)程如下： 圖 指 令 鍵 指 令 編碼 調(diào) 制 驅(qū) 動(dòng) 紅外發(fā)射 長(zhǎng)春理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 9 發(fā)射電路的 設(shè)計(jì) 本發(fā)射電路采用一個(gè) 12M 的晶體振蕩器，產(chǎn)生相對(duì)應(yīng)受控開(kāi)關(guān)的脈沖頻率，通過(guò)紅外發(fā)射管發(fā)射出去。 單片機(jī)第 9 腳（ RST）所接的是一個(gè)最簡(jiǎn)單的 RC 上電復(fù)位電路。 接一個(gè)三級(jí)管發(fā)光二級(jí)管利用紅外光為介質(zhì)，將控制信以紅外光脈沖的形式發(fā)射出去，由接收電路再進(jìn)行放大，解調(diào)，信號(hào)還原。 晶體三極管主要用于放大電路中起放大作用， 本設(shè)計(jì)采用的是一個(gè) NPN 型的三級(jí)管 9013，為了得到更大的放大倍數(shù)，采用了類似共射級(jí)接法。因?yàn)閺?口出來(lái)的為高電壓，而三級(jí)管 9013 不能 承受此電壓，所以采用了一個(gè)阻值較大的電阻來(lái)起分壓作用，從而緩沖了加到三級(jí)管上的電壓。 發(fā)射電路原理圖 下圖為該系統(tǒng)遙控發(fā)射器電路原理圖，其中第 1 腳至第 5 腳接 5 個(gè)點(diǎn)觸式的開(kāi)關(guān)，用來(lái)遙控電器電源開(kāi)關(guān)，第 9 腳為單片機(jī)的復(fù)位腳，采用簡(jiǎn)單的 RC上復(fù)位電路， 15 腳作為紅外線遙控碼的輸出口，用于輸出 40kHz 載波編碼， 18,19腳接 12MHz 晶振 [5][6]。 圖 長(zhǎng)春理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 10 紅外遙控接收器接收方式 圖 由上述可見(jiàn)，紅外遙控系統(tǒng)中 的指令信號(hào)及檢出電路，在碼分制系統(tǒng)中由編碼電路和解碼電路構(gòu)成，而且要有調(diào)制和解調(diào)的過(guò)程，因?yàn)榇a分制系統(tǒng)編碼脈沖的頻率極低，為超低頻，如果不用調(diào)制與解調(diào)電路，外界突然的光線變化可能會(huì)對(duì)接收電路造成干擾，產(chǎn)生誤動(dòng)作，系統(tǒng)的抗干擾能力及可靠性就難以保證。 [12][13] 接收電路原理圖 以下是為該系統(tǒng)的遙控接收器電原理圖。第 1 至 8 接數(shù)碼管，用來(lái)顯示被控 電器 開(kāi)關(guān)的 序號(hào) ，顯出數(shù)字 0 至 5。第 35 至 39 口接作為 5 個(gè)電器的電源控制輸出，后接繼電器，此處是實(shí)現(xiàn)控制電器開(kāi)關(guān)的主要。當(dāng)有輸出電流的時(shí)候，電流通過(guò)繼電器 ，繼電器檢測(cè)到電流后開(kāi)啟功能，對(duì)應(yīng)的電器電源接通。同時(shí)電流流過(guò)發(fā)光二極管，二極管發(fā)光，我們就可以知道控制是否成功。第 10 腳為50Hz 交流市電相位基準(zhǔn)輸入，第 12 腳為中斷輸入口，第 11 腳用于接收紅外遙控碼輸入信號(hào) [5][6][11]。 紅外接收 前置放大 解調(diào) 指令解碼 驅(qū)動(dòng) 執(zhí)行 長(zhǎng)春理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 11 圖 系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)方法 遙控碼的編碼格式 該遙控器采用脈沖個(gè)數(shù)編碼，不同的脈沖個(gè)數(shù)代表不同的碼，最小為 2 個(gè)脈沖，最大為 9 個(gè)脈沖，為了使接收可靠，第一位碼寬為 3ms，其余為 1ms，遙控碼數(shù)據(jù)幀間隔大于 10ms，如下圖所示：第 11 腳輸 出編碼波形 [4][8]。 長(zhǎng)春理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 12 電 器 0 遙 控 輸 出 碼電 器 1 遙 控 輸 出 碼電 器 4 遙 控 輸 出 碼 圖 10腳輸出編碼波形