【正文】 遙控器，通過基于單片機(jī)的控制指令來對多種設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，不同的設(shè)備。前些年常用μ PC1373H、 CX20216A 等紅外接收專用放大電路。紅外線遙控就是利用波長為 ～ m 之間的近紅外線來傳送控制信號的。 除以上輸出形式外，還有 “ 鎖存 ” 和 “ 暫存 ” 兩種形式。 很多電器都采用紅外遙控 ,那么紅外遙控的工作原理是什么呢 ?本文將介紹其原理和設(shè)計方法。 I 臥室電器用紅外遙控器 （基于 51 單片機(jī)的紅外遙控器設(shè)計）Bedroom Appliances With The Infrared Remote Control(Based on 51 singlechip infrared remote control design) 摘 要 紅外遙控是目前家用電器中用得較多的遙控方式。 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)射端要對晶振進(jìn)行整數(shù)分頻，分頻系數(shù)一般取 12，所以 455kHz247。所謂 “ 鎖存 ” 輸出是指對發(fā)射端每次發(fā)的信號，接收端對應(yīng)輸出予以 “ 儲 II 存 ” ，直至收到新的信號為止； “ 暫 存 ” 輸出與上述介紹的 “ 電平 ” 輸出類似。發(fā)射部分的主要元件為紅外發(fā)光二極管。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。從而方便快捷的實現(xiàn)遠(yuǎn)程控制。目前大量使用的紅外發(fā)光二極管發(fā)出的紅外線波長為 940mm 左右，外形與普通 φ 5 發(fā)光二極管相同。 1 設(shè)計要求與指標(biāo) ： 紅外遙控是目前使用較多的一種遙控手段。發(fā)射電路，利用遙控發(fā)射利用鍵盤， 這種代碼指令信號調(diào)制在 40KH z 的載波上，激勵紅外光二極管產(chǎn)生具有脈沖串的紅外波 ，通過空間的傳送到受控機(jī)的遙控接收器。 接收調(diào)光電路如圖 所示。工作時首先由鎖相環(huán)電路將內(nèi)部振蕩器準(zhǔn)確地鎖定在電網(wǎng)頻率 50Hz，以便為移相角產(chǎn)生電路提供準(zhǔn)確的定時。 （ 3）腳為外接電容端 (CAP)，此腳連接內(nèi)部鎖相環(huán)電路所需的濾波電容。 （ 2） TRIG 觸發(fā)。就像彈簧門一樣。單向可控硅有三個 PN 結(jié)，由最外層的P極和 N 極引出兩個電極，分別稱為陽極和陰極，由中間 的 P 極引出一個控制極。 （ 2） 可控硅工作原理 1） 工作原理 可控硅是 P1N1P2N2 四層三端結(jié)構(gòu)元件，共有三個 PN 結(jié)，分析原理時，可以把它看作由一個 PNP 管和一個 NPN 管所組成，其等效圖解如圖 所示 圖 可控硅等效圖解圖 當(dāng)陽極 A 加上正向電壓時， BG1和 BG2 管均處于放大狀態(tài)。此時，可控硅會發(fā)生永久性反向擊穿?？墒强刂茦O二極管特性是不太理想的，反向不是完全呈阻斷狀態(tài)的，可以有比較大的電流通過，因此，有時測得控制極反向電阻比較小，并不能說明控制極特性不好。 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。 紅外線發(fā)射與接收的方式有兩種，其一是直射式，其二是反射式。 （ 4） 具有亮度記憶功能，每次開燈，電燈都保持前一次關(guān)燈時的亮度。 IC3及 Q1組成紅外接收及前置放大電路， IC3選用通用紅外接收頭 HS0038，它在電路中起接收紅外信號，并對信號進(jìn)行放大、檢波、濾除 38HZ載頻等作用。由 IC1輸出的信號經(jīng)波段開關(guān) K1，二極管D4輸入到 IC2的高電平信號輸入端腳，用以控制其輸出端腳的觸發(fā)脈沖信號，經(jīng)二極管 D5控制雙向可控硅 SCR1的導(dǎo) 通角及開 /關(guān)。 D R8構(gòu)成電源指示電路，當(dāng)遙控開關(guān)處于關(guān)斷狀態(tài)時， D6點亮，接通時 D6熄滅。 3 安裝與測試 3． 1 安裝制作 清理元器件，重點辯別認(rèn)清電阻器阻值及相應(yīng)代號，對電阻、電容、發(fā)光二極管、三極管、電源變壓器等要用萬用表一一檢測。抓住供電安全就抓住了安全的關(guān)鍵。 測量儀器安全 ： （ 1） 所用測試儀器要定期檢查，儀器外殼及可接觸部分不應(yīng)帶電。 （ 2） 斷開電源開關(guān)不等于斷開電源。 、紅外 線 發(fā)射電路的設(shè)計 1 、 主要芯片 —— 單片機(jī) 89C2051 介紹 同一般微處理器的 80C51 的控制器也由指令寄存器 IR 。單片機(jī)上電或復(fù) PC 自動清 0 ，即裝入地址 0000H ，這就保證了單片機(jī)上電或復(fù)位后，程序從 0000H 地址開始執(zhí) 行。 Vcc (20) ：電源電壓端。 XTAL 1(5) ：振蕩器反相放大器的輸入和內(nèi)部時鐘發(fā)生器的輸入端。當(dāng) P1 口的鎖存器寫入 “ 1 ” 時， P1 口可作為輸入端。用作輸入時 ，被外部拉低的 P3 口引腳將 20 由于上拉電阻而流出電流（ I n ） 。 21 相對于 89C51 它少了一些功能，但是它的功耗少 ，便于攜帶，更經(jīng)濟(jì)使他在發(fā)射電 路中起著重要的地位。電路如下圖所示。當(dāng)再次按下按鍵 5 時， 5號發(fā)光二極管滅，數(shù)碼管顯示 0 。解決方法是將 3ms 的接收脈沖放在前面就可以接收到信號。 但經(jīng)常會遇到同時 使用多種設(shè)備，如： DVD 、 VCD 、錄像機(jī)、電視機(jī)等，由于各種設(shè)備都自帶遙控器，而且不同的設(shè)備所遵循的紅外傳輸規(guī)約也不盡相同， 操縱這些設(shè)備得 用多種 控器，給使用者帶來了諸多不便。用近紅外作為遙控光源，是因為目前紅外發(fā)射 器件 ( 紅外發(fā)光管 ) 與紅外接收器件 ( 光敏二極管、三極管及光電池 ) 的發(fā)光與受光峰值波長 一般為 ~ ，在近紅外光波段內(nèi)，二者的光譜正好重合， 可 獲得較高 的傳輸效率及較高的可靠性。 單擊設(shè)計管理窗口底部 File 按鈕，彈出所要進(jìn)入面板。 圖 新原理圖文件保存 查找元件 和元件庫 Protel DXP 庫提供了大量元件的原理圖符號，在繪制一副原理圖之前，必須知道每個元件對應(yīng)的庫。 當(dāng)開始添加 元件庫 ，知道元件所 屬哪一個庫時，可以直接添加該庫到設(shè)計的項目中。 放置完元 件后，右擊鼠標(biāo)或者按 ESC 鍵退出元件放置狀態(tài)，光標(biāo)恢復(fù)為 標(biāo)準(zhǔn)箭頭。 圖 接地符好屬性對話框 繪制原理圖 首先是繪制導(dǎo)線，把 元件放置在工作面板上并調(diào)整好各個元件的位置后，接下來的工作是對原理圖進(jìn) 行布線， 執(zhí)行 主菜單命令 Place ／ Wire ，進(jìn)人繪制導(dǎo)線狀態(tài)，并繪制原理圖上的 所有導(dǎo)線。 生成原理圖 如圖 和 所示。 圖 元件封裝 元件封裝的修改 33 圖 封裝修改對話框 創(chuàng)建一個新的 PCB 文件 可以 使用 PCB 向?qū)韯?chuàng)建 PCB，完成以下步驟： 在 Files 面板的底部的 New from Template 單元點擊 PCB Board Wizard 創(chuàng)建新的 PCB。從板輪廓列表中選擇 Custom，點擊 Next。我需要兩個 signal layer，不需要 power planes。點 Next 按鈕繼續(xù)?？梢允褂?Protel DXP 從其它 PCB 模板中添加自己的板框 、柵格特性和標(biāo)題框。 生成網(wǎng)表和 加載網(wǎng)表 網(wǎng)表是電路原理圖和印刷電路板設(shè)計的接口，只有將網(wǎng)表引人 PCB 系統(tǒng)后，才 能進(jìn)行，如圖 。如果改變無效，關(guān)閉對話框，檢查 Messages 面板并清除所有錯誤。 Preferences（熱鍵 T， P）打開 System Preferences 對話框。這個柵格需要設(shè)置得適合要使用的布線技術(shù)。注意這個對話框也用來定義電氣柵格。 （ 2） 機(jī)械層 有 16 個用途的機(jī)械層，用來定義板輪廓、放置厚度，包括制造說明、或其它設(shè)計需要的機(jī)械說明。層的參數(shù)，如銅厚和非電參數(shù)都會用在信號完整分析中。這意味著，當(dāng)在 PCB 編輯器中工作并執(zhí)行那些改變設(shè)計的操作時，如放置導(dǎo)線、移動元件、或自動布線，PCB 編輯器將一直監(jiān)視每一個操作并檢查設(shè)計是否仍然滿足設(shè)計規(guī)則。 圖 設(shè)計規(guī)則面板 在設(shè)計規(guī)則面板中每個規(guī)則都點擊一次來選擇。這些規(guī)則都是默認(rèn)值，或已經(jīng)由板向?qū)г趧?chuàng)建新的 PCB文檔時設(shè)置。 39 對電源網(wǎng)絡(luò)布線寬度設(shè)置新的設(shè)計規(guī)則。 新板打開時會有許多用不上的可用層，因此，要關(guān)閉一些不需要的層。在 Board Layers 對話框可以添加、移除和命名機(jī)械層。點擊 OK 關(guān)閉對話框。將這個捕獲柵格設(shè)定為 100mil 的一個平均分?jǐn)?shù)， 50 或 25mil，這樣所有的元件引腳在放置時均將落在柵格點一。這會使在抓住一個元件定位時，光標(biāo)就會定位在元件的參 考點上。完成后，狀態(tài)變?yōu)橥瓿桑?Done） 點擊 Close，目標(biāo) PCB 打開，而元件也在板子上以準(zhǔn)備放置。這個 PCB 現(xiàn)在就列表在Projects 標(biāo)簽緊靠項目名稱的 PCBs 下面并連接到項目文件。 35 圖 PCB文件圖 現(xiàn)在圖紙被關(guān)閉，選擇 View 187。不想將板子保存為模板，確認(rèn)該選項未被選擇，點擊 Finish 關(guān)閉向?qū)?，如圖 所示。 在設(shè)計中使用的過孔（ via）樣式選擇 Thruhole vias only，點擊 Next。一個 2 x 2 inch 的板子將給我大量的空間。 PCB Board Wizard 打開。由于 Protel DXP的元器件和封裝是相關(guān)聯(lián)的，所以我們只需修改元器件選用不正確的的封裝。 單擊鼠標(biāo)固定第一個導(dǎo)線點，移動鼠標(biāo)會看到一根導(dǎo)線從固定點處沿鼠標(biāo)的方向移動如果需要轉(zhuǎn)折，在轉(zhuǎn)折處單擊鼠標(biāo)確定導(dǎo)線的位置，每轉(zhuǎn)折一次 都需要單擊一次鼠標(biāo)。在庫對話框的過濾器一欄中鍵人 所要繪制的元件符號 ，將在元件列表中顯示相關(guān)元件。然后根據(jù)項目需要決定安裝哪些庫就可以了。 利用 Protel DXP 提供的 搜索功能進(jìn)行對元件的查 找， SCH 設(shè)計界面的下方有一排按鈕，單擊 Libraries （庫）按鈕 。 建立了一個新的項目后，執(zhí)行菜單命令 File/Save Project As， 將新項目重命名為“ **Project1 . PriPCB”保存該相目到合適位置。 圖 工作界面 建立了設(shè)計文件夾后，就能在編輯器之間轉(zhuǎn)換，例如，原理圖編輯器和 PCB編輯器。 遠(yuǎn)程遙控技術(shù)又稱為遙控技術(shù)，是指實現(xiàn)對被控目標(biāo)的遙遠(yuǎn)控制，在工業(yè)控制、航空航天、家電領(lǐng)域 應(yīng)用廣泛。 在初始化過程中，將 P1 口全置 0 ，但是繼電器仍工作，通過反復(fù)調(diào)試，將初始化的 P1 口全置 1 ，通過反向使得輸出全為 0 ，從而滿足上電復(fù)位，繼電器掉電，滿足初始化要求 。 當(dāng)按下按鍵 7 時，所有 設(shè)備都不工作，數(shù)碼管顯示 0 ，發(fā)光二極管都不發(fā)光。當(dāng)按下某一按鍵時， 送數(shù)據(jù) 1 ， 就開始工作。 系統(tǒng)的功能實現(xiàn)方法 、 搖控碼的編碼格式 該遙控器采用脈沖個數(shù)編碼， 不同的脈沖個數(shù)代表不同的 碼，最小為 2個脈沖，最大為 17 個脈沖。 P3 口還用于實現(xiàn) AT89C2051 的一些特殊功能，這些特殊功能定義如下： 口線 特殊功能 RXD ( 串行口輸入端 ) TXD ( 串行口輸出端 ) /INT0 ( 外部中斷 0) /INT1 ( 外部中斷 1) T0 ( 定時器 0 外部輸入 ) T1 ( 定時器 1 外部輸入 ) 89C2051 共有 20條引腳，如上圖所示。 P1 口還在閃速編程和程序校驗期間接受代碼數(shù)據(jù)。 XTAL 1(4) ：振蕩器反相放大器的輸出端。 GND （ 10 ）：地端。執(zhí) 行一條指令，先要把他從程序存儲器取到指令存儲器中。 定時及控制邏輯電路和程序計數(shù)器 PC 等組成。 （ 3） 電氣設(shè)備和材料安全工作的壽命有限。電源線一般不超過2 米，并具有雙重絕緣。檢測場所的總電源開關(guān)，應(yīng)放在明顯且易于操作的 位置，并設(shè)置相應(yīng)的指示燈。發(fā)光二極管安裝時可不講極性，因為其供電電路為交流電源，其余有極性元件：如電解電容器、整流二極管、穩(wěn)壓二極管、三極管、集成電路等必須按正確的極性插裝，否則電路不會正常工作。筆 16 者將廳房里的吊燈改用此遙控開關(guān)控制，效果很好。圖 2中 R7為 IC2的腳提供同步信號。應(yīng)用時，只需在其振蕩輸入腳外接并聯(lián)的 RC，即可產(chǎn)生振蕩使電路工作。 電路組成 本電路由紅外線編碼發(fā)射、接 收和調(diào)光控制電路組成，電路原理如圖 和圖 所示 圖 紅外編碼發(fā)射電路 14 圖 接收調(diào)光控制電路 15 電路工作原理 （ 1） 遙控發(fā)射電路 遙控發(fā)射電路見圖 。 13 雙管紅外發(fā)射電路，可提高發(fā)射功率，增加紅外發(fā)射的作用距離。12≈ kHz≈38kHz 。 若測得