【正文】 401非常適合用于無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸；另外 nRF401 也可以用來(lái)傳輸數(shù)字語(yǔ)音以及數(shù)字圖像，此時(shí)需與 A/D、 D/A 配合。單片機(jī)采用 AVR的 Flash 單片機(jī) AVR2313，這是一個(gè)高速、低功耗的單片機(jī)，在許多設(shè)計(jì)上得到采用。采用 電池供電，由于系統(tǒng)供電為 3V，因此由一個(gè) DC/DC 變換器完成電源的轉(zhuǎn)換，為了避免 DC/DC 轉(zhuǎn)換電源的噪聲對(duì)通信造成影響，采用 LC 濾波，并用特性較好的鉭電容。我們只能在一個(gè)給定的條件下進(jìn)行測(cè)試和評(píng)估。 （ 4） 芯片電氣性能 桂林電子工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙 第 9 頁(yè) 共 44 頁(yè) 表 11 射頻收發(fā)芯片 NRF401 的 電氣性能 參數(shù) 指標(biāo) 備注 頻率 信道 1/信道 2 調(diào)制方式 FSK 最大輸出功率 10dBm 400Ω 3V 接收靈敏度 105dBm 400Ω BR=20kbit/s 工作電壓 ～ 接收電流 10mA 發(fā)射電流 8mA～ 30mA 待機(jī)電流 8uA 超聲波遙控的介紹 超聲波遙控是近距離遙控中的一種實(shí)用方法。低于 20 Hz 和高于 20 KHz 的超聲波是一種機(jī)械振動(dòng)波，可以在氣體、液體和固體中傳播，在空氣中的傳播速度為 340m/s，與光波、電磁波相比是非常緩慢的。另 外超聲波在傳播途徑中若遇到不同的媒介，大部分能量會(huì)被反射。在超聲波遙控中，以超聲波為載體，發(fā)射和接收器件是超聲波發(fā)生器和超聲波接收器。紅外線的波長(zhǎng)介于紅光和微波之間， — 3μ m 為近紅外區(qū)， 3— 30μ m為中紅外區(qū)， 30— 1000μ m 為遠(yuǎn)紅外區(qū)。相比較前面兩種遙控裝置來(lái)看，紅外遙控具有以下優(yōu)點(diǎn)： 它是目前在世界范圍內(nèi)被廣泛使用的一種無(wú)線連接技術(shù)，被眾多的硬件和軟件平臺(tái)所支持： (1) 通過(guò)數(shù)據(jù)電脈沖和紅外光脈沖之間的相互轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)無(wú)線的數(shù)據(jù)收發(fā)； (2) 主要是用來(lái)取代點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的線纜連接； (3) 新的通訊標(biāo)準(zhǔn)兼容早期的通訊標(biāo)準(zhǔn)； (4) 小角度，短距離，點(diǎn)對(duì)點(diǎn)直線數(shù)據(jù)傳輸，保密性強(qiáng)； (5) 傳輸速率較高，目前 4M 速率的 FIR技術(shù)已被廣泛使用， 16M速率的 VFIR 技術(shù)已經(jīng)發(fā)布； (6) 不影響周邊環(huán)境、不干擾其 它電器設(shè)備。 紅外遙控的組成 通用紅外遙控系統(tǒng)由發(fā)射和接收兩大部分組成，應(yīng)用編 /解碼專用集成電路芯片來(lái)進(jìn)行控制操作 。引導(dǎo)碼寬度高電平為 9ms，低電平為 ；客戶碼為 2 字節(jié)，后字節(jié)寬度為前字節(jié)取反重復(fù)；數(shù)據(jù)碼為 2字節(jié)，后字節(jié) 寬度為前字節(jié)取反重復(fù)。通過(guò)利用紅外線讀碼儀檢測(cè)了大量的彩電、 VCD遙控器的編碼，發(fā)現(xiàn)大概有以下兩種編碼格式（ FORMAT）。其中尤以第一種格式用得最多。下面分別介紹這兩種編碼格式。對(duì)于一個(gè)遙控器來(lái)說(shuō)，每個(gè)按鍵所發(fā)射的幀數(shù)據(jù)的客戶碼總是一樣的，有區(qū)別的是數(shù)據(jù)碼。幀結(jié)構(gòu)中的客戶碼 和數(shù)據(jù)碼各有兩個(gè)字節(jié)，第一個(gè)字節(jié)和第二個(gè)字節(jié)互為按位取反，其中客戶碼的高 4位和低 4 位又互為按位取反，如幀結(jié)構(gòu) FF0AA55。碼元的高電平信號(hào)采用 38 KHZ 矩形波（載波）調(diào)制發(fā)射，載波占空比（ Duty ）為 1/3，低電平無(wú)信號(hào)發(fā)射。其幀格式見(jiàn)下圖 12，每一幀由起始位（ START BIT）、擴(kuò)展位（ ENLARGED BIT）、翻轉(zhuǎn)位（ TOGGLE BIT）、系統(tǒng)位（ SYSTEM BIT）和數(shù)據(jù)位（ DATA BIT）組成。碼元高電平也是采用 38 KHZ 載波調(diào)制發(fā)射 。我們以 1621 格式為例看看怎樣用單片機(jī)來(lái) 模擬它以及程序調(diào)試的一些技巧。當(dāng)要發(fā)射信號(hào)比如‘ 0’碼，事實(shí)上 口上的電平狀態(tài)如圖 5 所示，碼元的高電平時(shí)就是載波信號(hào)，碼元的低電平時(shí) ，不發(fā)射信號(hào)。編程時(shí)關(guān) 鍵是如何準(zhǔn)確地在 38 KHZ 載波。我們采用循環(huán)延時(shí)的方法產(chǎn)生載波，用斷點(diǎn)法來(lái)調(diào)試。當(dāng)我們沒(méi)有測(cè)量?jī)x器 時(shí)，這種方法不失為測(cè)量信號(hào)周期的一種好方法。 下面是參考程序： include//晶振為 12MHZ Sbit LED=p3^0。//幀數(shù)據(jù)放數(shù)組 DATA 里 Unsigned char Data[4]={0x00,0xff,0x1f,0xe0}。//發(fā)射子程序 ************************************************ 下 面是主程序： Main() {unsigned char I,j。//沒(méi)按鍵下，等待 Transmit(340,565)。i4。j8。//發(fā)射幀數(shù)據(jù) {if ((Data[i]j)amp。//’1’碼 ElseTransmit(19,70)。 While(!key)。// c2 為低電平寬度 Do {LED=1。i0。//延時(shí) 18 微秒 LED=0。 LED=1。 } 利用單片機(jī)對(duì)紅外線信號(hào)進(jìn)行解碼也很簡(jiǎn)單，電路如圖 6B，一體化紅外接收頭內(nèi)部集成有解調(diào)、信號(hào)放大和整形等電路，要注意的是在沒(méi)有紅外信號(hào)時(shí)，其輸出端為高電平，有信號(hào)時(shí)為低電平，故其輸出信號(hào)電平正好與發(fā)射端相反。本例程就是測(cè)量高電平寬度來(lái)識(shí)別碼元的，程序取幀數(shù)據(jù)的最后一個(gè)字節(jié)就可以識(shí)別不同的按鍵，客戶碼和數(shù)據(jù)碼的第一個(gè)字節(jié)舍棄掉，最后將數(shù)據(jù)輸出到 P1 口。 程序如下： include//晶振為 12MHZ Sbit Rec=P3^1。 Unsigned int t。 TR0=1。//等待接收信號(hào) T=(TH08)+TL0。amp。//是‘ 0‘碼 Else if (t1400amp。t1750)//‘ 1‘碼 If (i24)//取出最后一個(gè)字節(jié) Ch|=1(i25)。i=0。 While(!Rec)。//重新計(jì)時(shí) TH0=0。接收器包括紅外接收管和信號(hào)處理IC。與單片機(jī)接口非常方 便。 紅外接收頭的介紹 紅外接收器 ，又稱為紅外接收頭。該接收模塊是一個(gè)三端元件，使用單電源 +5V 電源，具有功耗低、抗干擾能力強(qiáng)、輸入靈敏度高、對(duì)其它波長(zhǎng)（ 950nm 以外）的紅外光不敏感的特點(diǎn)，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖如圖 3所示。采取這種連 接方法，軟件解碼既可以工作于查詢方式，也可以工作于中斷方式。然后，通過(guò)帶通濾波器和進(jìn)行濾波，濾波后的信號(hào)由解調(diào)電路進(jìn)行解調(diào)。 為保證紅外接收模塊 TSOP4838 接收的準(zhǔn)確性 ，要求發(fā)送端載波信號(hào)的頻率應(yīng)盡可能接近 38KHZ，因此 在設(shè)計(jì)脈沖振蕩器時(shí)，要選用精密元件并保證電源電壓穩(wěn)定。利用上述紅外收發(fā)電路構(gòu)成的紅外信道最大通信距離為 8m。 （ 2） 當(dāng)電壓低于 時(shí)輸出電壓不能連續(xù)地支持外圍電路。三極管的作用是把紅外接收頭接收到的信號(hào)放大后再送到單片機(jī)的中斷口；小電容 C4 的作用是濾波，濾掉信號(hào)中的大雜波；上拉電阻對(duì)紅外接收頭起保護(hù)作用。當(dāng)發(fā)射器按鍵按下后，即有遙控碼發(fā)出，所按的鍵不同遙控編碼也不同。 上述 “0” 和 “1” 組成的 42位二進(jìn)制碼經(jīng) 38kHz 的載頻進(jìn)行二次調(diào)制以提高發(fā)射效率，達(dá)到降低電源功耗的目的。 7461 產(chǎn)生的遙控編碼是連續(xù)的 42位二進(jìn)制碼組，其中前 26 位為用戶識(shí)別碼，能區(qū)別不同的紅外遙控設(shè)備，防止不同機(jī)種遙控碼互相干擾。 當(dāng)遙控器上任意一個(gè)按鍵按下超過(guò) 36ms 時(shí)， LC7461 芯片的振蕩器使芯片激活，將發(fā)射一個(gè)特定的同步碼頭，對(duì)于接收端而言就是一個(gè) 9ms 的低電平 ,和一個(gè) 的高電平，這個(gè)同步碼頭可以使程序知道從這個(gè)同步碼頭以后可以開(kāi)始接收數(shù)據(jù)。如果從 低電平過(guò)后，開(kāi)始延時(shí)， 以后，若讀到的電平為低，說(shuō)明該位為 “0” ，反之則為 “1” ，為了可靠起見(jiàn)，延時(shí)必須比 長(zhǎng)些，但又不能超過(guò) ,否則如果該位為 “0” ，讀到的已是下一位的高電平，因此?。?+） /2= 最為可靠，一般取 左右即可。從而避免了這一弊端。 圖 111 繼電器在設(shè)計(jì)中的連接 固態(tài)繼電器 (SSR)實(shí)為可控硅和晶體管輸出形式 ,SSR 是無(wú) 觸點(diǎn)輸出 .固態(tài)繼電器又可分為直流固態(tài)繼電器 (DCSSR)和交流固態(tài)繼電器 (ACSSR)兩種 .由于本設(shè)計(jì)是基于市電用戶的 ,因此 ,這里選用交流固態(tài)繼電器 (ACSSR).其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖 112所示 . 由圖可知 ,SSR內(nèi)部具有光電耦合電路 ,單片機(jī)輸出的 TTL電平或 CMOS電平可直接與SSR 連接 .對(duì)于 ACSSR,控制輸入接至 3,4 端 ,交流負(fù)載與交流供電電源一起接至 1,2 端 .本設(shè)計(jì)中 ,利用 MCS51 單片機(jī)的 輸出切斷負(fù)載信號(hào) ,接入 ACSSR 的 3,4 端 , ACSSR的 1,2端接在負(fù)載與零線之間即可 .如圖 113所示 . 圖 112 交流固態(tài)繼電器 (ACSSR)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 圖 113 切斷負(fù)載部分 1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBAT i t l eN u m be r R e v i s i o nS i z eBD a t e : 7 J un 2 0 0 5 S he e t o f F i l e : C : \ D oc u m e n t s a nd S e t t i ng s \ A d m i n i s t r a t o r \ 桌面 \單片機(jī) \ 彭梁鴻 \紅外解碼和控制 . D d bD r a w n B y:1122334455K2R E L A Y S P D T3 1 ACSSR 4 2 接 MCS51的 負(fù)載 零線 火線 桂林電子工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙 第 18 頁(yè) 共 44 頁(yè) 蜂鳴器部分 蜂鳴器可以提示發(fā)音。那就是蜂鳴器發(fā)出的聲音。蜂鳴器 的發(fā)聲表明紅外接收頭接收到了信號(hào)，同時(shí)也說(shuō)明我的電路板焊接成功，而且在設(shè)計(jì)上基本正確。 發(fā)光二極管 本次設(shè)計(jì)過(guò)程只是一個(gè)模擬遙控器的過(guò)程。當(dāng)通過(guò)遙控器的某一個(gè)按鍵來(lái)選擇某一盞燈亮的時(shí)候，相應(yīng)的發(fā)光二極管就會(huì)亮。但是這樣設(shè)計(jì)的弊端是調(diào)試的時(shí)候有點(diǎn)危險(xiǎn) ，因?yàn)榻拥氖歉唠妷?，畢竟不太適合女生調(diào)試。因此，我在單片機(jī)的其中一個(gè)空閑的 I/O 口與電源部分接上幾個(gè)發(fā)光二極管，來(lái)充當(dāng)實(shí)用家電。 圖 115 發(fā)光二極管的邏輯符號(hào) 1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBAT i t l eN u m be r R e v i s i o nS i z eBD a t e : 7 J un 2 0 0 5 S he e t o f F i l e : C : \ D oc u m e n t s a nd S e t t i ng s \ A d m i n i s t r a t o r \ 桌面 \單片機(jī) \ 彭梁鴻 \紅外解碼和控制 . D d bD r a w n B y:V C C+U6B E L LQ1P N P 1R 2 71k蜂鳴器可以發(fā)提示音1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBAT i t l eN u m be r R e v i s i o nS i z eBD a t e : 7 J un 2 0 0 5 S he e t o f F i l e : C : \ D oc u m e n t s a nd S e t t i ng s \ A d m i n i s t ra t o r\ 桌面 \單片機(jī) \ 彭梁鴻 \紅外解碼和控制 . D d bD ra w n B y:A1 K 2D1D IO D E桂林電子工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙 第 19 頁(yè) 共 44 頁(yè) 光耦合部分 因?yàn)樵O(shè)計(jì)的是控制電路，甚至是高電壓，所以要求隔離工作要做好，為了保險(xiǎn)起見(jiàn)，應(yīng)該采用光偶合實(shí)行隔離。而且，本次設(shè)計(jì)的模擬結(jié)果與理論相符合，所以如果接上光偶合和繼電器的話，相信結(jié)果也是一樣的理想。由于單片機(jī)的工作電壓值為 5V，所以本次設(shè)計(jì)的電源電壓值就是 5V，所以整個(gè)設(shè)計(jì)電路的電源部分就是通過(guò)這個(gè)電壓轉(zhuǎn)換器提供。 1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBAT i t l eN u m be r R e v i s i o nS i z eBD a t e : 7 J un 2 0 0 5 S he e t o f F i l e : C : \ D oc u m e n t s a nd S e t t i ng s \ A d m i n i s t r a t o r \ 桌面 \單片機(jī) \ 彭梁鴻 \紅外解碼和控制 . D d bD r a w n B y:A1K