紅外多路遙控研究論文

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論文關(guān)鍵詞：紅外多路遙控系統(tǒng)單片機(jī)紅外發(fā)射紅外接收

論文摘要：本文介紹了紅外多路遙控系統(tǒng)。紅外多路遙控系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)16路的紅外開(kāi)關(guān)控制。以碼分制多通道紅外遙控為設(shè)計(jì)的基本思路。通過(guò)鍵盤(pán)及代碼生成電路、編碼、脈沖調(diào)制振蕩和紅外發(fā)射構(gòu)成紅外發(fā)射電路。通過(guò)紅外接收，解碼以及由單片機(jī)控制的醫(yī)碼控制電路組成紅外接收電路。

Abstract：Thepassagehasintroducedtheinfraredmultichannelsystemofremotecontrol.Theinfraredmultichannelsystemofremotecontrolcanrealizetheinfraredswitchcontrolof16roads.Withyarddivideintosystemthebasictrainofthoughtwithmuchpassagewayinfraredremotecontrolofdesign.Throughkeyboardandcodegenerationcircuit,codingandpulsemodulationvibrationwithinfraredprojecttoforminfraredprojectcircuit.Passinfraredtakeover,decodeaswellasthemedicalyardcontrolcircuitcompositionthatcontroledbysingleflatmachineareinfraredtotakeovercircuit.

Keyword：theinfraredmultichannelsystemofremotecontrol;MCU;infraredtoproject;infraredtotakeover

1.前言

1.1序言

隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展，尤其是跨入2000年后，紅外技術(shù)得到了迅猛發(fā)展。紅外遙控已滲透到國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各行各業(yè)和人們?nèi)粘Ｉ畹姆椒矫婷妫诠I(yè)自動(dòng)化、生產(chǎn)控制過(guò)程、信息采集和處理、通信、紅外制導(dǎo)、激光武器、電子對(duì)抗、環(huán)境監(jiān)測(cè)、紅外育種安全防范、家用電器控制及日常生活各個(gè)方面都得到了廣泛的應(yīng)用。

1.2國(guó)內(nèi)外研究概況

目前國(guó)內(nèi)外都在進(jìn)行紅外的研究開(kāi)發(fā)，已取得了相當(dāng)不錯(cuò)的成績(jī)。紅外技術(shù)的研究開(kāi)發(fā)是自動(dòng)化控制的主要方向。它的研究針對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各行各業(yè)和人們?nèi)粘Ｉ畹姆椒矫婷妫诠I(yè)自動(dòng)化、生產(chǎn)控制過(guò)程、信息采集和處理、通信、紅外制導(dǎo)、激光武器、電子對(duì)抗、環(huán)境監(jiān)測(cè)、紅外育種安全防范、家用電器控制及日常生活（如節(jié)能燈控制、自動(dòng)門(mén)控制、節(jié)水節(jié)能控制、紅外醫(yī)療與美容、智能玩具、空調(diào)、彩燈遙控以及VCD、SVCD和DVD機(jī)錄放等）各個(gè)方面都在進(jìn)行紅外研究開(kāi)發(fā)和控制。

1.3論文主要工作概述

針對(duì)國(guó)內(nèi)外的發(fā)展情況，可見(jiàn)紅外遙控系統(tǒng)是我國(guó)未來(lái)智能化發(fā)展方向。本課題要設(shè)計(jì)的紅外多路遙控系統(tǒng)，主要紅外發(fā)射和紅外接收這兩部分，本設(shè)計(jì)依托市面上常見(jiàn)的紅外發(fā)射和紅外接收元器件，使設(shè)計(jì)具有傳輸距離一般、硬件簡(jiǎn)單、安裝方便、價(jià)格便宜的優(yōu)點(diǎn)。本文所介紹的紅外多路遙控系統(tǒng)，是采用碼分制多通道紅外遙控系統(tǒng)裝置。早期的碼分制的脈沖指令編碼多采用分離元器件及小規(guī)模數(shù)字集成電路，編碼、譯碼電路弄得很復(fù)雜，可靠性也差。但隨著大規(guī)模數(shù)字集成技術(shù)的發(fā)展和日趨成熟，各種大規(guī)模專用集成編、譯碼集成器件的層出不窮，使外圍元器件很少，電路簡(jiǎn)單，功能完善。

2.系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)

2.1方案比較

方案一：采用頻分制多通道紅外遙控發(fā)射和接收系統(tǒng)。頻分制的頻率編碼一般采用頻道編碼開(kāi)關(guān)，通過(guò)改變振蕩電路的參數(shù)來(lái)改變振蕩電路的振蕩參數(shù)和頻率。當(dāng)按下不同的編碼鍵時(shí)，振蕩器就會(huì)輸出不同頻率的指令信號(hào)。這些指令信號(hào)經(jīng)驅(qū)動(dòng)級(jí)放大后對(duì)高頻載波進(jìn)行調(diào)制，并驅(qū)動(dòng)紅外發(fā)光管發(fā)出紅外光脈沖信號(hào)。

紅外接收控制電路的組成框圖包括紅外接收光電轉(zhuǎn)換器、前置放大器、頻率譯碼電路、驅(qū)動(dòng)級(jí)和執(zhí)行機(jī)件等。當(dāng)紅外光電檢測(cè)器接收到發(fā)射器發(fā)來(lái)的紅外編碼指令后，光電檢測(cè)管隨即將其轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電信號(hào)，再經(jīng)過(guò)前置電壓放大器放大后，加至頻率譯碼電路和選頻電路，選出不同指令的頻率信號(hào)，并加至相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)級(jí)及執(zhí)行機(jī)件。對(duì)應(yīng)每一頻率的指令信號(hào)，應(yīng)有一個(gè)相應(yīng)的選頻電路。

在頻分制紅外遙控電路中，代表控制指令信號(hào)的頻率一般為幾百赫茲至幾十千赫茲。發(fā)射電路中的頻率編碼開(kāi)關(guān)的位號(hào)應(yīng)與接收電路中的選頻電路的位號(hào)相對(duì)應(yīng)，以選出不同頻率的指令信號(hào)。

紅外接收、譯碼電路由紅外接收器、前置放大器、解調(diào)器、指令譯碼器、記憶和驅(qū)動(dòng)級(jí)組成。紅外光電二極管將接收到的紅外光信號(hào)轉(zhuǎn)變成相應(yīng)的電脈沖信號(hào)，再經(jīng)高倍數(shù)電壓放大后加至解調(diào)器進(jìn)行解調(diào)，然后由指令譯碼器解碼出指令信號(hào)。指令譯碼器是與指令編碼器相對(duì)應(yīng)的譯碼器，用于脈沖指令信號(hào)譯出。譯出的指令信號(hào)加至相應(yīng)的記憶和驅(qū)動(dòng)級(jí)，驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)件動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)紅外光遙控。

圖2-1：方案一的方框圖

方案二：采用碼分制多通道紅外遙控發(fā)射和接收系統(tǒng)。碼分制的遙控指令信號(hào)是由編碼脈沖發(fā)生器（一般由數(shù)字集成電路和少量外圍元件組成）產(chǎn)生的。碼分指令是用不同的脈沖數(shù)目或不同寬度的脈沖組合而成的。

指令編碼器由基本脈沖發(fā)生電路和指令編碼開(kāi)關(guān)組成。當(dāng)按下S1—Sn中的某個(gè)指令鍵時(shí)，指令編碼器將產(chǎn)生不同編碼的指令信號(hào)。該編碼信號(hào)經(jīng)調(diào)制器調(diào)制后變?yōu)榫幋a脈沖調(diào)制信號(hào)，再經(jīng)驅(qū)動(dòng)電路功率放大后加至紅外發(fā)射級(jí)，驅(qū)動(dòng)紅外發(fā)射管發(fā)出紅外編碼脈沖光信號(hào)。

圖2.2：方案二的方框圖

2.2方案論證

方案一：采用頻分制多通道紅外遙控系統(tǒng)。主要用在單通道或者幾通道的紅外遙控系統(tǒng)中。能夠形成一個(gè)無(wú)線的短距離的遙控系統(tǒng)。主要由發(fā)射和接收并執(zhí)行兩部分組成。先是發(fā)射部分，用戶根據(jù)需要按下功能鍵，在經(jīng)過(guò)編碼后通過(guò)紅外發(fā)光二極管發(fā)射出信號(hào)。經(jīng)過(guò)無(wú)線傳輸后，接收部分接收到發(fā)射信號(hào)，然后經(jīng)過(guò)芯片內(nèi)部譯碼并執(zhí)行對(duì)應(yīng)遙控路上的發(fā)光二極管發(fā)光

方案二：采用碼分制多通道紅外遙控系統(tǒng)。主要用在多通道的紅外遙控系統(tǒng)中，遙控系統(tǒng)抗干擾強(qiáng)。能夠形成一個(gè)無(wú)線的中距離的遙控系統(tǒng)。主要由發(fā)射和接收并執(zhí)行兩部分組成。用戶根據(jù)需要按下功能鍵，先是指令編碼器進(jìn)行編碼，在進(jìn)行信號(hào)調(diào)制，在由紅外發(fā)光二極管發(fā)射出信號(hào)，經(jīng)過(guò)無(wú)線傳輸后，接收部分接收到發(fā)射信號(hào)，先經(jīng)過(guò)信號(hào)處理，在通過(guò)單片機(jī)軟件譯碼，查表控制對(duì)應(yīng)遙控路上的發(fā)光二極管發(fā)光

2.3方案選擇

頻分制紅外光遙控電路比較簡(jiǎn)單，通常應(yīng)用在遙控通道數(shù)目不太多的控制系統(tǒng)中。當(dāng)頻道數(shù)目較多時(shí)，選頻電路和相應(yīng)電路的數(shù)目加多，電路復(fù)雜，且各頻道間的相互干擾加重，導(dǎo)致誤控或誤報(bào)。采用高品質(zhì)因數(shù)的LC振蕩器或選頻回路，可提高選頻精度和穩(wěn)定度，但會(huì)使LC回路的體積加大，電路便得復(fù)雜，調(diào)試?yán)щy，成本也加大。因此，這次我們?cè)O(shè)計(jì)的是16路遙控，遙控?cái)?shù)目較多，所以不宜采用頻分制而采用碼分制遙控方式。

3.單元模塊電路設(shè)計(jì)

3.1紅外發(fā)射電路設(shè)計(jì)

紅外發(fā)射電路的設(shè)計(jì)包括4個(gè)部分：(1)鍵盤(pán)及代碼產(chǎn)生電路，(2)編碼電路，(3)調(diào)制振蕩電路，（4）紅外發(fā)射電路。

3.1.18421-BCD碼控制電路的設(shè)計(jì)

8421-BCD碼控制電路采用CMOS型16路模擬開(kāi)關(guān)集成電路CD4067，它和S2-S17按壓開(kāi)關(guān)等構(gòu)成開(kāi)關(guān)編碼控制電路，將輸入開(kāi)關(guān)狀態(tài)編成8421-BCD碼，并由CD4067的第10，11，13，14腳輸出地址碼。CD4067的二進(jìn)制編碼的十進(jìn)制（BCD）與S2-S17接通通道之間的關(guān)系如表1所示。

3.1.2數(shù)據(jù)編碼電路設(shè)計(jì)

由集成電路MC146026組成的編碼電路如圖所示，虛線框內(nèi)是MC145026的內(nèi)部框圖，外圍器件RS、CTC、RTC決定編碼器的時(shí)鐘頻率。在圖中：A1-A5是地址線，A6/D6-A9/D9是地址/數(shù)據(jù)復(fù)用線，即MC145026可對(duì)9位并行輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼，并在接收到傳輸啟動(dòng)信號(hào)（TE）時(shí)，輸出串行數(shù)據(jù)。TE是傳輸啟動(dòng)信號(hào)的輸入端。當(dāng)它為低電平時(shí)，器件開(kāi)始啟動(dòng)傳輸過(guò)程，為高電平時(shí)，器件完全被阻塞，無(wú)信號(hào)輸出。RS、CTC、RTC是內(nèi)部振蕩器的外接元件，其參數(shù)決定振蕩器的振蕩頻率。通常RS、CTC、RTC取值為400pF<CTC<15μF,RS=2RTC,RS>=20KΩ，RTC>=10kΩ，振蕩器的頻率f≈1/(2.3CTCRTC)，取值范圍為1KHZ-40KHZ。若頻率超過(guò)此范圍，精度將降低。DOUT是數(shù)據(jù)輸出端，依次送出經(jīng)過(guò)編碼的數(shù)據(jù)。

圖3-3編碼電路

該振蕩器的頻率為1.6KHZ，RS=100KΩ，則CTC=2700PF，RTC=50KΩ。當(dāng)振蕩器經(jīng)過(guò)4分頻電路送至并/串轉(zhuǎn)換電路作為時(shí)鐘，將輸入的代碼按A1-A5、A6/D6-A9/D9的順序移至三態(tài)編碼器，對(duì)輸入為邏輯“0”（低電平）時(shí)，輸出為兩個(gè)窄脈沖；輸入為邏輯“1”（高電平）時(shí)，輸出為兩個(gè)寬脈沖；當(dāng)輸入為開(kāi)路（高阻）時(shí)，輸出為一個(gè)寬脈沖和一個(gè)窄脈沖。當(dāng)TE為低電平時(shí)，MC145026按以上編碼規(guī)律將輸入A1-A5、A6/D6-A9/D9進(jìn)行編碼并輸出串行數(shù)據(jù)。只要它保持低電平，MC145026可以不間斷的輸出

圖3-4MC145026的三態(tài)編碼波形