【文章內(nèi)容簡介】 關(guān)。 圖 15 按 鍵電路 紅外發(fā)射電路 紅外發(fā)送器大多是使用 Ga、 As 等材料制成的紅外發(fā)射二極管，其能夠通過的 LED 電流越大，發(fā)射角度越小，產(chǎn)生的發(fā)射強度就越大；發(fā)射強度越大，紅外傳輸距離就越遠，傳輸距離正比于發(fā)射強度的平方根。 SIR333 是 GaAlAs 紅外發(fā)射二極管，其特點 是體積小、功耗低、高發(fā)射強度、高可靠性、發(fā)射角度 45176。、SIR333 管子直徑 5mm。廣泛應(yīng)用于儀器、儀表、電氣設(shè)備近距離紅外數(shù)據(jù)傳輸、電視機、空調(diào)機等家用電器紅外遙控信號發(fā)射。 通常，紅外遙控器將遙控信號 二進制 脈沖碼 調(diào)制在 40KHz 周期為 的載波上，經(jīng)緩沖放大后送至紅外發(fā)光二極管，產(chǎn)生紅外信號發(fā)射出去。在紅外數(shù)據(jù)發(fā)射過程中，由于發(fā)送信號時的最大平均電流需幾十 mA（對應(yīng) mW 級發(fā)射功率），所以需要三極管放大后去驅(qū)動紅外光發(fā)射二極管（又稱電光二極管）。單片機通過軟件編程將調(diào)制好的脈沖信號從 P3 口第 6 腳（ ）將數(shù)據(jù)輸出。因此電路由紅外發(fā)射頭，一個 NPN8050 的三極管和兩個限流電阻組成。根據(jù)紅外發(fā)射頭工作時的電流需要，采用 280 倍的放大器 S8050。同時紅外發(fā)射頭的串接電阻在 100 歐姆數(shù)量級，這里采 用 68 歐姆。 8050 的基極接千歐級電阻，這里選用 歐姆的電阻。紅外數(shù)據(jù)射發(fā)射電路圖如 16 所示。 圖 16 紅外驅(qū)動發(fā)射電路 系統(tǒng)發(fā)射部分整體電路圖見附件 1。 紅外遙控接收電路 本部分電路是該設(shè)計中硬件電路的重點部分，系統(tǒng)由紅外接收電路，單片機電路，設(shè)備驅(qū)動電路，狀態(tài)顯示電路組成。整體框圖見圖 5. 一體化紅外接收頭采用 HS38B，它負責對接收到的紅外遙控信號的解調(diào)。將調(diào)制在 40kHz 上的紅外脈沖信號解調(diào)后再輸入到 AT89S51 的 INT0（ ）引腳，由單片機進行高電平與低電平寬 度的測量。遙控信號的還原是通過 輸入二進制脈沖碼的高電平與低電平及維持時間，當接收頭接收信號時，單片機產(chǎn)生中斷，并在 口對信號電平進行識別，并還原為原發(fā)送數(shù)據(jù)，這在后面的軟件設(shè)計中會具體介紹到。數(shù)據(jù)流通過單片機處理后送驅(qū)動控制部分。并通過數(shù)碼管顯示用電設(shè)備的個數(shù)。 紅外信號接收電路 HS38B 是用于紅外遙控接收的小型一體化接收頭，它的主要功能包括放大 ,選頻 ,解調(diào)幾大部分 ,要求輸入信號需是已經(jīng)被調(diào)制的信號。經(jīng)過它的接收放大和解調(diào)會在輸出端直接輸出原始信號。 TTL 電平信號兼容的所有工作，而 體積和普通的塑封三極管大小一樣，從而使電路達到最簡化！靈敏度和抗干擾性都非常好。接收器對外只有 3 個引腳：從左至右依次為 OUT、 GND、 VCC。 OUT 腳即圖示 1 號腳與單片機 IO 口直接相連。芯片如圖 17 所示。 紅外接收頭內(nèi)部放大器的增益很大，很容易引起干擾，依次在接收頭的供電腳上必須加上濾波電容。故紅外接收部分電路如下： 圖 18 紅外接收頭電路 控制部分電路 單片機收到紅外接收頭解調(diào)后的信號后，對其進行解碼，從中解出控制碼，此時系統(tǒng)將轉(zhuǎn)至對具體設(shè)備的控 制工作。本設(shè)計中受控設(shè)備為四個，采用 LED燈模擬，且受控設(shè)備電源為 9V 因此如何防止供電電源與受控設(shè)備電源間的干擾也是需要考慮的部分。 在控制部分采用了隔離驅(qū)動電路，用光電器件作為隔離元件，利用光耦來隔離兩路電源，以防止電流噪聲影響單片機的工作。光電耦合器是由發(fā)光二極管和光敏三極管組合起來的器件，發(fā)光二極管是把輸入邊的電信號變換成相同規(guī)律變化的光，而光敏三極管是把光又重新變換成變化規(guī)律相同的電信號，因此，光起著媒介的作用。由于光電耦合器抗干擾能力強，容易完成電平匹配和轉(zhuǎn)移，又不受信號源是否接地的限制。所以應(yīng) 用日益廣泛。 光電隔離的目的是割斷兩個電路的電氣聯(lián)系，使之相互獨立，從而也就割斷了噪聲從一個電路進入另一個電路的通路。光電隔離是通過光電耦合器實現(xiàn)的。外殼有金屬的或塑料的兩種。發(fā)光二極管和光敏三極管之間用透明絕緣體填充，并使發(fā)光管與光敏管對準，以提高其靈敏度，光電耦合器的電路符號如圖 19 所示。輸入信號使用權(quán)發(fā)光二極管發(fā)光，其光線又使光敏三極管產(chǎn)生電信號輸出，從而既完成了信號的傳遞又實現(xiàn)了電氣上的隔離。光電耦合的響應(yīng)時間一般不超過幾個微秒。 圖 19 光電耦合器原理圖 光電耦合器的輸入端與輸出端在電氣上是絕緣 的，且輸出端對輸入端也無反饋，因而具有隔離和抗干擾兩方面的獨特性能。通常使用光電耦合器是為實現(xiàn)以下兩個主要功能： 電平轉(zhuǎn)換： TTL 電路與電源電路之間不需另加匹配電路就可以傳輸信號，從而實現(xiàn)了電平轉(zhuǎn)換。 隔離：這時由于信號電路與接收電路之間被隔離，因此即使兩個電路的接地電位不同，也不會形成干擾。 光電耦合器中光敏三極管的基極有引出和不引出兩種形式?；鶚O引出通常是經(jīng)一個電阻接地。通過接地電阻可以控制耦合的響應(yīng)速度和靈敏度?？偟膩碚f，電阻越小，響應(yīng)速度越高。我們這里采用的是一種無引出的光電耦合器。圖 20顯示了單個 受控設(shè)備的連接情況： 圖 20 受控設(shè)備與單片機光電隔離 顯示部分 紅外遙控系統(tǒng)接收到遙控碼并對相關(guān)設(shè)備操作后，單片機將對正在工作的設(shè)備進行計數(shù)并通過一個七段共陽數(shù)碼管顯示。數(shù)碼管通過譯碼器 74LS47 驅(qū)動。 共陽數(shù)碼管 LED 顯示器由 7 個發(fā)光二極管組成，又叫 7 段 LED 顯示器，顯示器中還有一個圓點型發(fā)光二極管，用于顯示小數(shù)點。通過七個發(fā)光二極管亮暗的不同組合，可以顯示多種數(shù)字、字母以及其它符號。 LED 數(shù)碼管按其內(nèi)部接法不同可分為共陽極數(shù)碼管和共陰極數(shù)碼管，所謂共陰共陽即是把數(shù)碼 管內(nèi)部的發(fā)光二極管的陰 /陽極連在一起構(gòu)成公共端而來的。因此使用時需按數(shù)碼管極性將其公共端接地或 +5V，否則數(shù)碼管不亮。 圖 21 LED 數(shù)碼管段碼 dp g f e d c b a 字形 字形碼 1 1 0 0 0 0 0 0 0 C0H 1 1 1 1 1 0 0 1 1 F9H 1 0 1 0 0 1 0 0 2 A6H 1 0 1 1 0 0 0 0 3 B0H 1 0 0 1 0 0 1 0 4 99H 1 0 0 1 0 0 1 0 5 92H 1 0 0 0 0 0 1 0 6 82H 1 1 1 1 1 0 0 0 7 F8H 1 0 0 0 0 0 0 0 8 80H 1 0 0 1 0 0 0 0 9 90H 0 1 0 0 0 0 0 0 0 40H 圖 22 十六進制數(shù)的字形代碼表 74LS47 譯碼器 74LS47 是 BCD7 段數(shù)碼管譯碼器 /驅(qū)動器， 74LS47 的功能用于將 BCD 碼轉(zhuǎn)化成數(shù)碼塊中的數(shù)字，通過它解碼，可以直接把數(shù)字轉(zhuǎn)換為數(shù)碼管的顯示數(shù)字，從而簡化了程序，節(jié)約了單片機的 IO 開銷，因此得到了廣泛應(yīng)用。 譯碼為編碼的逆過程，它將編碼時賦 予代碼的含義“翻譯”過來。實現(xiàn)譯碼的邏輯電路成為譯碼器。譯碼器輸出與輸入代碼有唯一的對應(yīng)關(guān)系。 74LS47 是輸出低電平有效的七段字形譯碼器，它在這里與數(shù)碼管配合使用圖 22 74LS47管腳圖 單片機內(nèi)部軟件對處于工作狀態(tài)的設(shè)備進行計數(shù)，因受控設(shè)備總數(shù)為四，故計數(shù)最大值也為四，所以系統(tǒng)只需一位數(shù)碼管即可。單片機將計數(shù)結(jié)果送到P1 口第四位，與之相連的譯碼器即對單片機 IO 口數(shù)據(jù)解碼并驅(qū)動數(shù)碼管進行顯示。顯示電路如下圖： 圖 23 譯碼顯示電路 整個紅外遙控系統(tǒng)接收電路圖見附錄 2。 電源電路 由于本設(shè)計不需要高功率電源，所以采用三端穩(wěn)壓器足以滿足要求。三端穩(wěn)壓器，主要有兩種，一種輸出電壓是固定的，稱為固定輸出三端穩(wěn)壓器，另一種輸出電壓是可調(diào)的，稱為可調(diào)輸出三端穩(wěn)壓器，其基本原理相同，均采用串聯(lián)型穩(wěn)壓電路。在線性集成穩(wěn)壓器中，由于三端穩(wěn)壓器只有三個引出端子，具有外接元件少，使用方便，性能穩(wěn)定，價格低廉等優(yōu)點，因而得到廣泛應(yīng)用。 電路如圖 24 所示。由于在本電路中須要兩個不同電壓供電，所以采用了兩個固定三端穩(wěn)壓器， 7805 和 7809。在設(shè)計中分出了 2 個支路，一個輸出的電壓為 9V，另外一個輸出的電壓為 5V。 電路直流穩(wěn)壓電源的由電源變壓器、整流電路、濾波電路和穩(wěn)壓電路四部分組成。電路圖如下： 圖 25 電源電路 5 軟件設(shè)計 總體方案 基于單片機的紅外遙控電路系統(tǒng)設(shè)計中編碼解碼部分全部由單片機實現(xiàn)。即本設(shè)計為軟件編解碼。因此軟件設(shè)計也是設(shè)計的一大重點。編碼標準章節(jié) 紅外編碼標準已詳細介紹。這里將具體講述編解碼的軟件實現(xiàn)過程。 MCS51 單片機通常使用匯編語言和 C 語言來進行軟件開發(fā)。匯編語言是一種簡單易掌握、效率較高的開發(fā)語言。其程序結(jié)構(gòu)簡單，執(zhí)行速度快，實時性好，程序易優(yōu)化，編譯后 占用存儲空間校少，是簡單的單片機應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)中最常用的程序設(shè)計語言。本設(shè)計采用匯編語言進行編程，編譯器采用 Keil μ Vision ，該編譯器是 51 系列單片機程序設(shè)計的常用工具，既可用匯編，也支持C 語言編譯。同時具有完善的調(diào)試功能。 編碼發(fā)射程序設(shè)計 紅外發(fā)射程序任務(wù)要采集用戶的按鍵信息，生成控制碼及控制反碼連同預設(shè)的系統(tǒng)識別碼和識別碼反碼共同組成四個八位的二進制數(shù)據(jù)流，然后通過單片機的中斷系統(tǒng)將以引導碼開頭的數(shù)據(jù)流以脈沖形式發(fā)送出去。具體編碼方法本文章節(jié) 已有介紹。 圖 26 為紅 外發(fā)射主程序流程圖四個八位二進制數(shù)據(jù)調(diào)用四次數(shù)據(jù)發(fā)送子程序，最后以結(jié)束碼‘ 1’結(jié)尾。表示本次數(shù)據(jù)發(fā)送完畢。 圖 27 為紅外發(fā)送子程序的流程圖。它每被調(diào)用一次便將累加器中的八位二進制數(shù)據(jù)發(fā)送出去。程序從高位開始依次發(fā)送累加器中的二進制數(shù)據(jù)。為‘ 0’則先發(fā)送 的低電平，為‘ 1’則先發(fā)送 的低電平。然后打開中斷，利用八位自動重裝初值定時器使 T0 口為產(chǎn)生周期 26ms 的脈沖，脈沖持續(xù)時間為。脈沖發(fā)送完畢，關(guān)中斷。直至八位數(shù)據(jù)發(fā)送完，本次發(fā)射子程序退出。 中斷服務(wù)程序： INTT1: CPL 。38kHZ 紅外線遙控信號產(chǎn)生 RETI 。中斷返回 發(fā)送子程序： OUT04: 。循環(huán)發(fā)射累加器中各數(shù)據(jù)位 MOV R1,08H OUT: RLC A ACALL SEND DJNZ R1,OUT 。八位數(shù)據(jù)發(fā)送完畢退出 RET SEND: CLR TR1 。關(guān)定時器 T1 CLR ET1 。關(guān) T1 中斷 CLR 。關(guān)脈沖輸出 JC SEND1 MOV R3,08H 。發(fā)射 0 碼 SEND0: MOV R4,69H 。0 碼低電平 DJNZ R4,$ DJNZ R3,SEND0 AJMP SIG 。轉(zhuǎn)脈沖發(fā)送信號 SEND1: MOV R3,02H 。1 碼低電 平 SEND10: MOV R4,8CH DJNZ R4,$ DJNZ R3,SEND10 SIG: SETB ET1 。開 T1 中斷 SETB TR1 。開啟定時器 T1 MOV R3,08CH 。發(fā)脈沖 DJNZ R3,$ CLR TR1 。關(guān)定時器 T1 CLR ET1 。關(guān) T1 中斷 CLR 。關(guān)脈沖輸出 RET 具體發(fā)送程序見附錄 3。 紅外遙控接收程序設(shè)計 紅外