紅外遙控資料7頁

1、紅外遙控的概述： 紅外線的光譜位于紅色光之外，波長是0.761.5m，比紅光的波長還長。紅外遙控是利用紅外線進(jìn)行傳遞信息的一種控制方式，紅外遙控具有抗干擾，電路簡單，容易編碼和解碼，功耗小，成本低的優(yōu)點。紅外遙控幾乎適用所有家電的控制。 一、紅外遙控系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 紅外遙控系統(tǒng)的主要部分為調(diào)制、發(fā)射和接收，如圖調(diào)制紅外遙控是以調(diào)制的方式發(fā)射數(shù)據(jù)，就是把數(shù)據(jù)和一定頻率的載波進(jìn)行“與”操作，這樣既可以提高發(fā)射效率又可以降低電源功耗。 調(diào)制載波頻率一般在30khz到60khz之間，大多數(shù)使用的是38kHz，占空比1/3的方波，如這是由發(fā)射端所使用的455kHz晶振決定的。在發(fā)射端要對晶振進(jìn)行整數(shù)分頻，分頻

2、系數(shù)一般取12，所以455kHz1237.9 kHz38kHz。1發(fā)射系統(tǒng) 目前有很多種芯片可以實現(xiàn)紅外發(fā)射，可以根據(jù)選擇發(fā)出不同種類的編碼。由于發(fā)射系統(tǒng)一般用電池供電，這就要求芯片的功耗要很低，芯片大多都設(shè)計成可以處于休眠狀態(tài)，當(dāng)有按鍵按下時才工作，這樣可以降低功耗芯片所用的晶振應(yīng)該有足夠的耐物理撞擊能力，不能選用普通的石英晶體，一般是選用陶瓷共鳴器，陶瓷共鳴器準(zhǔn)確性沒有石英晶體高，但通常 一點誤差可以忽略不計。 紅外線通過紅外發(fā)光二極管(LED)發(fā)射出去，紅外發(fā)光二極管（紅外發(fā)射管）內(nèi)部構(gòu)造與普通的發(fā)光二極管基本相同，材料和普通發(fā)光二極管不同，在紅外發(fā)射管兩端施加一定電壓時，它發(fā)出的是紅外

3、線而不是可見光。 圖3a 簡單驅(qū)動電路 圖3b 射擊輸出驅(qū)動電路 如圖3a和圖3b是LED的驅(qū)動電路，圖3a是最簡單電路，選用元件時要注意三極管的開關(guān)速度要快，還要考慮到LED的正向電流和反向漏電流，一般流過LED的最大正向電流為100mA，電流越大，其發(fā)射波形強(qiáng)度越大。 圖3a電路有一點缺陷，當(dāng)電池電壓下降時，流過LED的電流會降低，發(fā)射波形強(qiáng)度降低，遙控距離就會變小。圖3b所示的射極輸出電路可以解決這個問題，兩個二極管把三級管基極電壓鉗位在1.2V左右，因此三級管發(fā)射極電壓固定在0.6V左右，發(fā)射極電流IE基本不變，根據(jù)IEIC,所以流過LED的電流也基本不變，這樣保證了當(dāng)電池電壓降低時還

4、可以保證一定的遙控距離。 1一體化紅外接收頭 紅外信號收發(fā)系統(tǒng)的典型電路如圖所示，紅外接收電路通常被廠家集成在一個元件中，成為一體化紅外接收頭。內(nèi)部電路包括紅外監(jiān)測二極管，放大器，限副器，帶通濾波器，積分電路，比較器等。紅外監(jiān)測二極管監(jiān)測到紅外信號，然后把信號送到放大器和限幅器，限幅器把脈沖幅度控制在一定的水平，而不論紅外發(fā)射器和接收器的距離遠(yuǎn)近。交流信號進(jìn)入帶通濾波器，帶通濾波器可以通過30khz到60khz的負(fù)載波，通過解調(diào)電路和積分電路進(jìn)入比較器，比較器輸出高低電平，還原出發(fā)射端的信號波形。注意輸出的高低電平和發(fā)射端是反相的，這樣的目的是為了提高接收的靈敏度。 一體化紅外接收頭，如圖5a

5、、5b所示： 圖5a 小體積接收頭IRM38B引腳圖5b大體積接收頭IRM38A引腳 紅外接收頭的種類很多，引腳定義也不相同，一般都有三個引腳，包括供電腳，接地和信號輸出腳。根據(jù)發(fā)射端調(diào)制載波的不同應(yīng)選用相應(yīng)解調(diào)頻率的接收頭。 紅外接收頭內(nèi)部放大器的增益很大，很容易引起干擾，因此在接收頭的供電腳上須加上濾波電容，一般在22uf以上。有的廠家建議在供電腳和電源之間接入330歐電阻，進(jìn)一步降低電源干擾。 紅外發(fā)射器可從遙控器廠家定制，也可以自己用單片機(jī)的PWM產(chǎn)生，家庭遙控推薦使用紅外發(fā)射管(L5IR4-45)的可產(chǎn)生37.91KHzPWM, PWM占空比設(shè)置為1/3, 通過簡單的定時中斷開關(guān)PW

6、M, 即可產(chǎn)生發(fā)射波形。/很多電器都采用紅外遙控,那么紅外遙控的工作原理是什么呢?首先我們來看看什么是紅外線。眼睛能看到的可見光按波長從長到短排列，依次為紅、橙、黃、綠、青、藍(lán)、紫。其中紅光的波長范圍為0.620.76m；紫光的波長范圍為0.380.46m。比紫光波長還短的光叫紫外線，比紅光波長還長的光叫紅外線。紅外線遙控就是利用波長為0.761.5m之間的近紅外線來傳送控制信號的。 常用的紅外遙控系統(tǒng)一般分發(fā)射和接收兩個部分。 發(fā)射部分的主要元件為紅外發(fā)光二極管。它實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，它便發(fā)出的是紅外線而不是可見光。

7、目前大量使用的紅外發(fā)光二極管發(fā)出的紅外線波長為940nm左右，外形與普通 5發(fā)光二極管相同，只是顏色不同。 紅外發(fā)光二極管一般有黑色、深藍(lán)、透明三種顏色。判斷紅外發(fā)光二極管好壞的辦法與判斷普通二極管一樣：用萬用表電阻擋量一下紅外發(fā)光二極管的正、反向電阻即可。 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)余條件下只能用拉距法來粗略判定。接收部分的紅外接收管是一種光敏二極管。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(yùn)用，這樣才能獲得較高的靈敏度。 紅外接收二極管一般有圓形和方形兩種。由于紅外發(fā)光二極管的發(fā)射功率一般都較?。?00m

8、W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PC1373H、CX20106A等紅外接收專用放大電路。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。 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4

9、55kHz晶振來決定的。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455kHz1237.9 kHz38kHz。也有一些遙控系統(tǒng)采用36kHz、40kHz、56kHz等，一般由發(fā)射端晶振的振蕩頻率來決定。 紅外遙控的特點是不影響周邊環(huán)境、不干擾其它電器設(shè)備。由于其無法穿透墻壁，故不同房間的家用電器可使用通用的遙控器而不會產(chǎn)生相互干擾；電路調(diào)試簡單，只要按給定電路連接無誤，一般不需任何調(diào)試即可投入工作；編解碼容易，可進(jìn)行多路遙控。 由于各生產(chǎn)廠家生產(chǎn)了大量紅外遙控專用集成電路，需要時按圖索驥即可。因此，現(xiàn)在紅外遙控在家用電器、室內(nèi)近距離（小于10米）遙控中得到了廣泛的應(yīng)用。 多路控制的紅

10、外遙控系統(tǒng)多路控制的紅外發(fā)射部分一般有許多按鍵，代表不同的控制功能。當(dāng)發(fā)射端按下某一按鍵時，相應(yīng)地在接收端有不同的輸出狀態(tài)。 接收端的輸出狀態(tài)大致可分為脈沖、電平、自鎖、互鎖、數(shù)據(jù)五種形式?！懊}沖”輸出是當(dāng)按發(fā)射端按鍵時，接收端對應(yīng)輸出端輸出一個“有效脈沖”，寬度一般在100ms左右?！半娖健陛敵鍪侵赴l(fā)射端按下鍵時，接收端對應(yīng)輸出端輸出“有效電平”，發(fā)射端松開鍵時，接收端“有效電平”消失。此處的“有效脈沖”和“有效電平”，可能是高、也可能是低，取決于相應(yīng)輸出腳的靜態(tài)狀況，如靜態(tài)時為低，則“高”為有效；如靜態(tài)時為高，則“低”為有效。大多數(shù)情況下“高”為有效?！白枣i”輸出是指發(fā)射端每按一次某一個鍵

11、，接收端對應(yīng)輸出端改變一次狀態(tài)，即原來為高電平變?yōu)榈碗娖剑瓉頌榈碗娖阶優(yōu)楦唠娖?。此種輸出適合用作電源開關(guān)、靜音控制等。有時亦稱這種輸出形式為“反相”?！盎ユi”輸出是指多個輸出互相清除，在同一時間內(nèi)只有一個輸出有效。電視機(jī)的選臺就屬此種情況，其它如調(diào)光、調(diào)速、音響的輸入選擇等。 “數(shù)據(jù)”輸出是指把一些發(fā)射鍵編上號碼，利用接收端的幾個輸出形成一個二進(jìn)制數(shù)，來代表不同的按鍵輸入。一般情況下，接收端除了幾位數(shù)據(jù)輸出外，還應(yīng)有一位“數(shù)據(jù)有效”輸出端，以便后級適時地來取數(shù)據(jù)。這種輸出形式一般用于與單片機(jī)或微機(jī)接口。除以上輸出形式外，還有“鎖存”和“暫存”兩種形式。所謂“鎖存”輸出是指對發(fā)射端每次發(fā)的信號

12、，接收端對應(yīng)輸出予以“儲存”，直至收到新的信號為止；“暫存”輸出與上述介紹的“電平”輸出類似。/3、紅外遙控的基本原理理。 紅外線遙控就是利用紅外線（又稱紅外光）來傳遞控制信號，實現(xiàn)對控制對象的遠(yuǎn)距離控制。具體來講，就是由發(fā)射器發(fā)出紅外線指令信號，由接收器接收下來并對信號進(jìn)行處理并識別，再通過相應(yīng)的控制芯片，最后根據(jù)接收到的不同信號實現(xiàn)對控制對象的各種功能的遠(yuǎn)距離控制。 紅外線發(fā)射器由指令按鍵、信號產(chǎn)生電路、頻率調(diào)制電路、驅(qū)動電路及紅外線發(fā)射器件組成，如圖1 所示。當(dāng)指令鍵按下時，指令信號產(chǎn)生電路便產(chǎn)生所需要的控制指令信號。 這里的控制指令信號是以某些不同的特征來區(qū)分的。常用的區(qū)分指令信號的特

13、征是頻率特征和碼組特征，即用不同的頻率或不同的編碼的電信代號代表不同的指令。這些不同的指令信號經(jīng)過頻率調(diào)制，最后由驅(qū)動電路驅(qū)動紅外線發(fā)射器件，發(fā)出紅外線遙控指令信號。紅外接收器由紅外線接收器件、前置放大電路、信號解調(diào)電路、指令檢測電路組成，如圖2。當(dāng)紅外線接收器件接收到發(fā)射器的紅外線指令信號時，它將紅外光信號變?yōu)殡娦盘柌⑺腿肭爸梅糯笃鬟M(jìn)行放大，再經(jīng)解調(diào)器解調(diào)后由指令信號檢出電路將指令信號檢出，實現(xiàn)各種操作。要實現(xiàn)系統(tǒng)的遙控功能，就必須先選擇信號指令傳送的方式。根據(jù)遙控的方式和使用者場合不同，可以把這些控制信號特征進(jìn)行各種組合編碼。如電壓極性的組合方式，電信號相位的組合方式，電信號幅值的組合方式

14、，頻率的組合方式，脈沖的寬度、相位、幅度等參數(shù)的組合方式及脈沖編碼組合方式等。脈沖編碼組合方式具有指令容量大，抗干擾能力強(qiáng)，保密性好及便于用邏輯電路來實現(xiàn)等優(yōu)點，得到了廣泛的應(yīng)用。4、控制的功能要求。 用單片機(jī)程序控制紅外發(fā)射與接收，從而控制LED1的發(fā)光與熄滅。用Kill軟件將程序調(diào)試好，用裝載軟件將調(diào)試好的程序裝入單片機(jī)中，在51PROK試驗箱中驗證。當(dāng)在紅外發(fā)射與接收出放上一張白紙反射時發(fā)光二極管LED1發(fā)光，當(dāng)用拿去白紙并在發(fā)射接收中間放上隔擋時放光二極管LED1熄滅。紅外遙控電路由發(fā)射電路和接收電路組成，發(fā)射部分由按鍵開關(guān)電路、控制芯片和紅外發(fā)射電路三部分組成。當(dāng)按下遙控按鈕時，單片

15、機(jī)產(chǎn)生相應(yīng)的控制信號，經(jīng)紅外發(fā)射二極管發(fā)射出去。接收部分由紅外接收頭、控制芯片、調(diào)光電路組成，當(dāng)紅外接收器接收到控制脈沖后，經(jīng)單片機(jī)處理，判斷是否對電燈進(jìn)行調(diào)光或開關(guān)，根據(jù)需要執(zhí)行相應(yīng)的操作，接收系統(tǒng)采用的是5 伏單電源電壓供電。如下圖所示：在本系統(tǒng)中選擇的是51 系列的AT89C51芯片，AT89C51是一種帶4k字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器（FPEROMFlash Programmable and Erasable Read Only Memory）的低電壓，高性能CMOS 8 位微處理器，俗稱單片機(jī)。該器件采用ATMEL 高密度非易失存儲器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的MCS-51 指令集

16、和輸出管腳相兼容。由于將多功能8 位CPU 和閃爍存儲器組合在單個芯片中，ATMEL 的AT89C51 是一種高效微控制器，為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價廉的方案。AT89C51 是一個低功耗高性能單片機(jī)，40 個引腳，32 個外部雙向輸入/輸出（I/O）端口，同時內(nèi)含2 個外中斷口，2 個16 位可編程定時計數(shù)器，2 個全雙工串行通信口，AT89C51 可以按照常規(guī)方法進(jìn)行編程，也可以在線編程。 其將通用的微處理器和Flash 存儲器結(jié)合在一起，特別是可反復(fù)擦寫的Flash 存儲器可有效地降低開發(fā)成本。2.2 紅外發(fā)射電路模塊 在本系統(tǒng)設(shè)計中，單片機(jī)發(fā)出的信號如何被紅外發(fā)射管識別

17、，發(fā)射管能否正常發(fā)射紅外信號是發(fā)射電路要解決的關(guān)鍵問題。要發(fā)射紅外信號，必須要有紅外發(fā)射器件。紅外發(fā)光二極管是一 種能產(chǎn)生紅外光的發(fā)光二極管，目前大量使用的紅外發(fā)光二極管發(fā)出的紅外線波長為940nm 左右，外形與普通發(fā)光二極管相同，只是顏色不同。常見的紅外發(fā)射二極管有黑色，透明色，它與普通發(fā)光二極管的最大區(qū)別在于所發(fā)出的光為不可見光，而普通發(fā)光二極管發(fā)出的是各種顏色的可見光5，通常，紅外發(fā)光二極管分為兩種結(jié)構(gòu)形式：一種是遙控發(fā)射型紅外發(fā)光二極管（即最常用的手持遙控器所用的紅外發(fā)射二極管）；一種是近距離發(fā)射型紅外發(fā)光二極管，這種二極管 把紅外光的發(fā)射與接收共集為一體。由于本設(shè)計實現(xiàn)的是家居遙控，因此采用第一種即可。 如圖4 所示為系統(tǒng)遙控發(fā)射原理圖，P1.0 口為按鍵輸入口；P2.0 口為紅外發(fā)射端口，用于輸出38kHz 載波編碼，脈沖經(jīng)9013（NPN）放大然后由紅外發(fā)射管輸出；第9 腳為單片機(jī)的復(fù)位腳，采用RC 手動復(fù)位電路；18、19 腳接晶振。圖4紅外發(fā)射電路圖 2.3紅外接收電路模塊。.1、 紅外接收器件介紹。 一般