【正文】 制原理紅外遙控就是把紅外線作為載體的遙控方式。同時(shí)，由于采用紅外線遙控器件時(shí)，工作電壓低，功耗小，外圍電路簡單，因此它在日常工作生活中的應(yīng)用越來越廣泛。常用的紅外遙控系統(tǒng)一般分發(fā)射和接收兩個(gè)部分。在接收過程中，紅外波信號通過光電二級管轉(zhuǎn)換為 38kHz 的電信號，此信號經(jīng)過放大、檢波、整形、解調(diào)、送到解碼與接口電路，從而完成相應(yīng)的遙控功能。它實(shí)際上是一只特殊的發(fā)光二極管；由于其內(nèi)部材料不同于普通發(fā)光二極管，因而在其兩端施加一定電壓時(shí)，它便發(fā)出的是紅外線而不是可見光。紅外發(fā)光二極管一般有黑色、深藍(lán)、透明三種顏色。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]。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(shí)是反向運(yùn)用，這樣才能獲得較高的靈敏度。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。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。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） 。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。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。12≈≈38kHz。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。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(shí)間間隔來實(shí)現(xiàn)信號調(diào)制的脈時(shí)調(diào)制 PTM(Pulsetime modulation)兩種方法 。通常發(fā)送端采用脈時(shí)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 。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。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(gè)二進(jìn)制數(shù)據(jù)位有 4 種狀態(tài)，把每個(gè)位分為 4個(gè)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)。這兩種顯示器成本低廉，配置靈活，與單片機(jī)接口方便。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(gè)點(diǎn)觸式開關(guān)即可。 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(shí)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。當(dāng)不同的指令鍵被按下時(shí)，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]。單片機(jī)第 9 腳（RST ）所接的是一個(gè)最簡單的 RC 上電復(fù)位電路。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(gè) 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。 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(gè)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 腳作為紅外線遙控碼的輸出口，用于輸出 40kHz 載波編碼，18,19 腳接 12MHz 晶振 [5][6]。 [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 35 至 39 口接作為 5 個(gè)電器的電源控紅外接收前置放大解調(diào)指令解碼驅(qū)動執(zhí)行制輸出，后接繼電器，此處是實(shí)現(xiàn)控制電器開關(guān)的主要。同時(shí)電流流過發(fā)光二極管，二極管發(fā)光，我們就可以知道控制是否成功。圖 接收電路電路圖 系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)方法 遙控碼的編碼格式該遙控器采用脈沖個(gè)數(shù)編碼，不同的脈沖個(gè)數(shù)代表不同的碼，最小為 2 個(gè)脈沖，最大為 9 個(gè)脈沖，為了使接收可靠，第一位碼寬為 3ms，其余為 1ms，遙控碼數(shù)據(jù)幀間隔大于 10ms，如下圖所示：第 11 腳輸出編碼波形 [4][8]。發(fā)射電路的第 15 腳的輸出調(diào)制波如下圖所示 [4][8]： 第 1 5 腳輸出編碼波形圖 第 15 腳輸出編碼波形 數(shù)據(jù)幀的接收處理當(dāng)紅外線接收器輸出脈沖幀數(shù)據(jù)時(shí)，第一位碼的低電平將啟動中斷程序，實(shí)時(shí)接收數(shù)據(jù)幀。當(dāng)間隔位的高電平脈寬大于 3ms 時(shí)，結(jié)束接收,然后根據(jù)累加器 A 中的脈沖個(gè)數(shù) ,執(zhí)行相應(yīng)輸出口的操作。 1 0 m s第一位3 m s1 m s停止位1 m s圖 紅外線接收器的一幀遙控碼波形圖第四章 紅外遙控器的軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì) 遙控發(fā)射部分 圖 遙控發(fā)射主程序上圖是遙控發(fā)射的主程序，首先初始化程序,然后調(diào)用鍵掃描處理子程序。開始 初始化調(diào)用鍵掃描處理子程序掃鍵開始鍵按下？逐行掃描，按 P口值查鍵號按鍵號轉(zhuǎn)至相應(yīng)的發(fā)射程序返回發(fā)射開始裝入發(fā)射脈沖個(gè)數(shù)（R1）發(fā) 3ms 脈沖停發(fā) 1ms（R1 ）1=0發(fā) 1ms 脈沖停發(fā) 1ms返回Y N 圖 紅外信號發(fā)射程序紅外信號發(fā)射過程：首先裝入發(fā)射脈沖個(gè)數(shù)(發(fā)射時(shí)為 3ms 脈沖，停發(fā)時(shí)為1ms 脈沖 )，此時(shí)若發(fā)射脈沖個(gè)數(shù)為 1 則返回主程序，若不為 1 則發(fā) 1ms 脈沖，然后停發(fā) 1ms 脈沖，這樣便結(jié)束整個(gè)發(fā)射過程。 遙控接收部分開始初始化按顯示數(shù)據(jù)設(shè)定控制脈沖延時(shí)值=0?調(diào)延時(shí)程序 至 口輸出控制脈沖 NY 圖 遙控接收部分主程序遙控接收部分的主程序及初始化及延時(shí)過程如上：首先初始化，然后按照顯示數(shù)據(jù)設(shè)定控制脈沖延時(shí)值，看 口的脈沖是否為 0，若不為 0 則調(diào)入延時(shí)程序，此時(shí) 口輸出控制脈沖然后返回；若為 0 則直接返回。 [4][6][10]第五章 設(shè)計(jì)調(diào)試控制電路板的安裝與調(diào)試在整個(gè)電路的設(shè)計(jì)中占有重要位置，它是把理論付諸實(shí)踐的過程，也是把紙面設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)變位實(shí)際產(chǎn)品的必經(jīng)階段。使用面包板焊接更加方便，容易更換線路和器件，而且可以多次使用。 調(diào)試前不加電源的檢查對照電路圖和實(shí)際線路檢查連線是否正確，包括錯接、少接、多接等；用萬用表電阻檔檢查焊接和接插是否良好；元器件引腳之間有無短路，連接處有無接觸不良，二極管、三極管、集成電路和電解電容的極性是否正確；電源供電包括極性、信號源連線是否正確；電源端對地是否存在短路（用萬用表測量電阻） 。 靜態(tài)檢測與調(diào)試斷開信號源，把經(jīng)過準(zhǔn)確測量的電源接入電路，用萬用表電壓檔監(jiān)測電源電壓，觀察有無異?，F(xiàn)象：如冒煙、異常氣味、手摸元器件發(fā)燙，電源短路等，如發(fā)現(xiàn)異常情況，立即切斷電源，排除故障；我們的電路在此項(xiàng)測試中如無異常情況，接著我們又分別測量各關(guān)鍵點(diǎn)直流電壓，如靜態(tài)工作點(diǎn)、放大電路輸入、輸出端直流電壓等是否在正常工作狀態(tài)下，結(jié)果有個(gè)別電路不符，經(jīng)過調(diào)整電路元器件參數(shù)、更換元器件，使電路最終工作在合適的工作狀態(tài)；對于放大電路我們還用示波器觀察是否有自激發(fā)生。 動態(tài)檢測與調(diào)試動態(tài)調(diào)試是在靜態(tài)調(diào)試的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，調(diào)試的方法地在電路的輸入端加上所需的信號源，并循著信號的注射逐級檢測各有關(guān)點(diǎn)的波形、參數(shù)和性能指標(biāo)是否滿足設(shè)計(jì)要求，如必要，要對電路參數(shù)作進(jìn)一步調(diào)整。我們所設(shè)計(jì)的遙控器電路是采用碼分制遙控方式，我們用示波器對發(fā)射電路輸出端及接收電路輸入端的信號波型的進(jìn)行了檢查，發(fā)現(xiàn)當(dāng)按下不同的開關(guān)按鈕時(shí)所顯示的波型是不同的。 調(diào)試注意事項(xiàng)經(jīng)過我們自己動手調(diào)試電路。（1）正確使用測量儀器的接地端，儀器的接地端與電路的接地端要可靠連接；（2）在信號較弱的輸入端，盡可能使用屏蔽線連線，屏蔽線的外屏蔽層要接到公共地線上，在頻率較高時(shí)要設(shè)法隔離連接線分布電容的影響，例如用示波器測量時(shí)應(yīng)該使用示波器探頭連接，以減少分布電容的影響。（4）測量儀器的帶寬必須大于被測量電路的帶寬。（6）認(rèn)真觀察記錄實(shí)驗(yàn)過程，包括條件、現(xiàn)象、數(shù)據(jù)、波形、相位等。第六章 結(jié)論 本篇設(shè)計(jì)詳細(xì)介紹了基于單片機(jī)的紅外遙控開關(guān)的工作原理、基本結(jié)構(gòu)；分析了紅外遙控技術(shù)的原理，清晰的總結(jié)出紅外發(fā)射電路和接收電路的工作原理和技術(shù)要求。其次，本設(shè)計(jì)在對現(xiàn)有紅外遙控技術(shù)的大量文獻(xiàn)調(diào)研的基礎(chǔ)上，提出了運(yùn)用先進(jìn)的單片機(jī)系統(tǒng)制作多功能紅外遙控器，使其在原有控制多個(gè)電器開關(guān)的基礎(chǔ)上，增加了對電燈進(jìn)行亮度的調(diào)光控制的功能，使得本次設(shè)計(jì)的紅外遙控開關(guān)更加的有實(shí)用性。由于先前進(jìn)行了嚴(yán)格的器件的挑選，整個(gè)紅外遙控器系統(tǒng)的靈敏度、測量精度、穩(wěn)定性都有不錯的表現(xiàn)，達(dá)到了本次設(shè)計(jì)的要求。參考文獻(xiàn)[1]李建華. : 人民郵電出版社,1996[2]蘇長贊. 紅外線與超聲波遙控. 北京: 人民郵電出版社,1995[3]舒經(jīng)文. 最新彩電機(jī)芯及其遙控系統(tǒng)的原理與維修. 北京: 電子工業(yè)出版社, 1993[4]王明亮等. ,上、下冊. 北京: 中國廣播電視出版社,1993[5]梁延貴. 遙控電路可控硅觸發(fā)電路語音電路分冊 北京: 科學(xué)技術(shù)文獻(xiàn)出版社,2022[6] 李華. MCS51 系列單片機(jī)實(shí)用接口技術(shù). 北京: 航天航空大學(xué)出版社,1999[7] 邱關(guān)源 .電路 .高等教育出版社 .1989. 第三版 .[8] 焦李成 .電流模式信號處理的進(jìn)展與展望 .電子學(xué)報(bào) . （ 7）：87－ 92[9]