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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)可實現(xiàn)16路的紅外開關(guān)控制。以碼分制多通道紅外遙控為設(shè)計的基本思路。通過鍵盤及代碼生成電路、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民經(jīng)濟(jì)的各行各業(yè)和人們?nèi)粘Ｉ畹姆椒矫婷?，在工業(yè)自動化、生產(chǎn)控制過程、信息采集和處理、通信、紅外制導(dǎo)、激光武器、電子對抗、環(huán)境監(jiān)測、紅外育種安全防范、家用電器控制及日常生活各個方面都得到了廣泛的應(yīng)用。

1.2國內(nèi)外研究概況

目前國內(nèi)外都在進(jìn)行紅外的研究開發(fā)，已取得了相當(dāng)不錯的成績。紅外技術(shù)的研究開發(fā)是自動化控制的主要方向。它的研究針對國民經(jīng)濟(jì)的各行各業(yè)和人們?nèi)粘Ｉ畹姆椒矫婷?，在工業(yè)自動化、生產(chǎn)控制過程、信息采集和處理、通信、紅外制導(dǎo)、激光武器、電子對抗、環(huán)境監(jiān)測、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、自動門控制、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）各個方面都在進(jìn)行紅外研究開發(fā)和控制。

1.3論文主要工作概述

針對國內(nèi)外的發(fā)展情況，可見紅外遙控系統(tǒng)是我國未來智能化發(fā)展方向。本課題要設(shè)計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)計依托市面上常見的紅外發(fā)射和紅外接收元器件，使設(shè)計具有傳輸距離一般、硬件簡單、安裝方便、價格便宜的優(yōu)點。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，電路簡單，功能完善。

2.系統(tǒng)總體方案設(shè)計

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關(guān)，通過改變振蕩電路的參數(shù)來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，振蕩器就會輸出不同頻率的指令信號。這些指令信號經(jīng)驅(qū)動級放大后對高頻載波進(jìn)行調(diào)制，并驅(qū)動紅外發(fā)光管發(fā)出紅外光脈沖信號。

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)動級和執(zhí)行機(jī)件等。當(dāng)紅外光電檢測器接收到發(fā)射器發(fā)來的紅外編碼指令后，光電檢測管隨即將其轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電信號，再經(jīng)過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，并加至相應(yīng)的驅(qū)動級及執(zhí)行機(jī)件。對應(yīng)每一頻率的指令信號，應(yīng)有一個相應(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關(guān)的位號應(yīng)與接收電路中的選頻電路的位號相對應(yīng)，以選出不同頻率的指令信號。

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)動級組成。紅外光電二極管將接收到的紅外光信號轉(zhuǎn)變成相應(yīng)的電脈沖信號，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。指令譯碼器是與指令編碼器相對應(yīng)的譯碼器，用于脈沖指令信號譯出。譯出的指令信號加至相應(yīng)的記憶和驅(qū)動級，驅(qū)動執(zhí)行機(jī)件動作，實現(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關(guān)組成。當(dāng)按下S1—Sn中的某個指令鍵時，指令編碼器將產(chǎn)生不同編碼的指令信號。該編碼信號經(jīng)調(diào)制器調(diào)制后變?yōu)榫幋a脈沖調(diào)制信號，再經(jīng)驅(qū)動電路功率放大后加至紅外發(fā)射級，驅(qū)動紅外發(fā)射管發(fā)出紅外編碼脈沖光信號。

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。能夠形成一個無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)過編碼后通過紅外發(fā)光二極管發(fā)射出信號。經(jīng)過無線傳輸后，接收部分接收到發(fā)射信號，然后經(jīng)過芯片內(nèi)部譯碼并執(zhí)行對應(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)。能夠形成一個無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)行信號調(diào)制，在由紅外發(fā)光二極管發(fā)射出信號，經(jīng)過無線傳輸后，接收部分接收到發(fā)射信號，先經(jīng)過信號處理，在通過單片機(jī)軟件譯碼，查表控制對應(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，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。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，這次我們設(shè)計的是16路遙控，遙控數(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

3.1紅外發(fā)射電路設(shè)計

紅外發(fā)射電路的設(shè)計包括4個部分：(1)鍵盤及代碼產(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

8421-BCD碼控制電路采用CMOS型16路模擬開關(guān)集成電路CD4067，它和S2-S17按壓開關(guān)等構(gòu)成開關(guān)編碼控制電路，將輸入開關(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

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9位并行輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼，并在接收到傳輸啟動信號（TE）時，輸出串行數(shù)據(jù)。TE是傳輸啟動信號的輸入端。當(dāng)它為低電平時，器件開始啟動傳輸過程，為高電平時，器件完全被阻塞，無信號輸出。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。若頻率超過此范圍，精度將降低。DOUT是數(shù)據(jù)輸出端，依次送出經(jīng)過編碼的數(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4分頻電路送至并/串轉(zhuǎn)換電路作為時鐘，將輸入的代碼按A1-A5、A6/D6-A9/D9的順序移至三態(tài)編碼器，對輸入為邏輯“0”（低電平）時，輸出為兩個窄脈沖；輸入為邏輯“1”（高電平）時，輸出為兩個寬脈沖；當(dāng)輸入為開路（高阻）時，輸出為一個寬脈沖和一個窄脈沖。當(dāng)TE為低電平時，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