基于單片機(jī)紅外遙控開關(guān)的設(shè)計畢業(yè)論文設(shè)計(編輯修改稿)
2024-08-14 15:49 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 接收部分的紅外接收管是一種光敏二極管（如圖 ）。在實際應(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)射功率一般都較小（ 100mW 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Μ pc1373H、 CX20xx6A 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 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] 6 第三章 紅外遙控器的硬件系統(tǒng)設(shè)計 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的： LED 接口非常簡單，不需要專用的驅(qū)動程序，在設(shè)計程序時也非常的簡單； LC D 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 個點觸式開關(guān)即可。 電路設(shè)計 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 7 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 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。因為從 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 腳作為紅外線遙控碼的輸出口，用于輸出 40kHz載波編碼， 18,19腳接 12MHz晶振 [5][6]。 指 令 鍵 指 令 編碼 調(diào) 制 驅(qū) 動 紅外發(fā)射 8 圖 發(fā)射電路電路圖 紅外遙控接收器接收方式 圖 接收器接收方式示意圖 由上述可見，紅外遙控系統(tǒng)中的指令信號及檢出電路，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)的過程，因為碼分制系統(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對接收電路造成干擾，產(chǎn)生誤動作，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，用來顯示被控 電器
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