基于單片機(jī)紅外遙控開關(guān)的設(shè)計(jì)畢業(yè)論文設(shè)計(jì)(編輯修改稿)
2025-07-24 20:09 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 在其兩端施加一定電壓時，它便發(fā)出的是紅外線而不是可見光。目前大量的使用的紅外發(fā)光二極管發(fā)出的紅外線波長為 940nm 左右，外形與普通 φ5 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)光效率要用專門的儀器才能精確測定，而業(yè)余條件下只能用拉鋸法來粗略判判定 [2]。圖 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]。 5 圖 紅外接收二極管由于紅外發(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)制信號調(diào)制為一系列的脈沖串信號，通過紅外發(fā)射管發(fā)射紅外信號。常用的有通過脈沖寬度來實(shí)現(xiàn)信號調(diào)制的脈寬調(diào)制 PWM（Pulsewidth modulation）和通過脈沖串之間的時間間隔來實(shí)現(xiàn)信號調(diào)制的脈時調(diào)制 PTM(Pulsetime modulation)兩種方法 。簡而言之，紅外通信的實(shí)質(zhì)就是對二進(jìn)制數(shù)字信號進(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紅外信道的調(diào)制解調(diào)器。通常發(fā)送端采用脈時調(diào)制（PTM）方式，將二進(jìn)制數(shù)字信號調(diào)制成某一頻率的脈沖序列，并驅(qū)動紅外發(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，再經(jīng)過放大、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)字信號后輸出 。對于發(fā)送端來說，當(dāng)無紅外脈沖發(fā)射時，發(fā)送的是二進(jìn)制數(shù)據(jù) 1；而有紅外脈沖發(fā)射時發(fā)送的是二進(jìn)制數(shù) 0。而對于接收端來說，沒有接收到紅外光，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)，即通過分析脈沖的相位來辨別所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)信息，每 2 個二進(jìn)制數(shù)據(jù)位有 4 種狀態(tài)，把每個位分為 4 6 個相，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] 第三章 紅外遙控器的硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì) 所需要的器件及選擇 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 接口非常簡單，不需要專用的驅(qū)動程序，在設(shè)計(jì)程序時也非常的簡單； LCD 顯示的字比較豐富，也比較清楚，給人的感覺很好，但是他接口復(fù)雜，且要自己造字庫，難度不小。對于萬用表來說，在配置一些指示燈的前提下，只顯示數(shù)字就夠了，故沒必要采用 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，直接使用單片機(jī)上的接口，直接使用 8 個點(diǎn)觸式開關(guān)即可。 電路設(shè)計(jì)用單片機(jī)制作一個紅外電器遙控器，可以同時分別控制 5 個電器的電源開關(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”是對信號進(jìn)行正交編碼，利 7 用數(shù)學(xué)上的正交特性區(qū)別不同信號，在頻率上、時間上和空間上不分割，接受端根據(jù)相應(yīng)的“碼型”來識別和選擇所需的信號。碼分制紅外遙控就是指令信號產(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，指令信號電路產(chǎn)生不同脈沖編碼的指令信號，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，再由驅(qū)動電路驅(qū)動紅外發(fā)射器發(fā)射紅外信號 [5]。整體過程如下：圖 碼分制遙控方式示意圖 發(fā)射電路的設(shè)計(jì)本發(fā)射電路采用一個 12M 的晶體振蕩器，產(chǎn)生相對應(yīng)受控開關(guān)的脈沖頻率，通過紅外發(fā)射管發(fā)射出去。單片機(jī)第 9 腳（RST ）所接的是一個最簡單的 RC 上電復(fù)位電路。 接一個三級管發(fā)光二級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 NPN 型的三級管 9013，為了得到更大的放大倍數(shù)，采用了類似共射級接法。因?yàn)閺?口出來的為高電壓，而三級管 9013 不能承受此電壓，所以采用了一個阻值較大的電阻來起分壓作用，從而緩沖了加到三級管上的電壓。 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 個點(diǎn)觸式的開關(guān)，用來遙控電器電源開關(guān)，第 9 腳為單片機(jī)的復(fù)位腳，采用簡單的 RC上復(fù)位電路，15 腳作為紅外線遙控
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