红外毕业论文红外线发射与接收系统设计

1、继续教育学院吴家湾校区继续教育学院吴家湾校区毕业设计（论文）题目题目 红外线发射与接收系统设计 专业班级专业班级 电子信息工程（2 班） 姓名姓名 李大波 指导教师姓名、职称指导教师姓名、职称 戴璐平（中级） 所属助学单位所属助学单位武汉工程大学继续教育学院吴家湾校区2011 年年 3 月月 20 日日目 录一摘要.3二.引言.4三.绪论1设计要求.42总体设计方案.4四.硬件设计之单元电路设计.61键盘及代码产生电路.62编码电路.63编码调制及红外发射电路.74红外接收电路.85解码电路.86译码与控制电路.9五.制作.9六.系统调试.111键盘及代码产生电路调试.112编码电路调试.11

2、 3脉冲调制电路调试.11 4.接收电路调试.11 5.整机调试.11七.结论.12参考文献.13谢辞.14附件 1红外线收发技术系统原理图 .15附件 2红外线收发技术 pcb 图 .16附件 3. 基于单片机的红外线发射与接收源程序.17附件 4. 元器件清单 .22一摘要本文介绍了红外发射和红外接收的工作原理及其特点，提出了一种红外线接收发的简单应用电路，红外线是一种多用途的光线。红外线做信号载波具有成本低、传播范围和方向可以控制、不产生电磁辐射干扰和被干扰等诸多优点，因此被广泛地应用在各个技术领域中。因此研究红外的发射与接收时很有必须的。 关键词：红外发射 红外接收 编码调制 解码电路

3、 电路焊接二引言二引言当今年代，红外线发展火热。红外线(infrared rays)也是一种光线，由于它的波长比红色光（750nm)还长，超出了人眼可以识别的（可见光）范围，所以我们看不见它。红外线由德国科学家霍胥尔于 1800 年发现，又称为红外热辐射(infrared radiation)。通常把波长为 0.751000m 的光都称为红外线，并可以按照波长继续细分为三部分，即近红外线，波长为 0.751.50m 之间；中红外线，波长为1.506.0m 之间；远红外线，波长为 6.0l000m 之间。红外对射的特点是不影响周边环境、不干扰其它设备，红外线是一种光线，但又不同于普通可见光，它不

4、会被察觉有了它不仅大大提高了劳动生产率，降低了成本，而且减轻了人们的劳动强度，改善了劳动条件。可以使用一对红外线发射与接收的装置，构成红外线的对射系统，称为主动式红外线应用系统。当红外线收、发装置之间的隐形光路被阻挡时，接收装置可以立即察觉到，发出警示信号。利用这种对射系统，可以很方便地构建各种隐蔽的防盗警戒布控，还可以用于各种设备的安全防护或者自动控制方面，过探测特定空间中，一定波长范围内红外光线的位置移动，识别空间范围内是否有移动人体存在，达到安全警戒或者自动控制的目的1。使用红外线做信号载波的优点很多：成本低、传播范围和方向可以控制（不会穿过墙壁，对隔壁家的电视造成影响） 、不产生电磁辐

5、射干扰，也不受干扰等等。因此被广泛地应用在各个技术领域中。三绪论三绪论1.设计要求 （1）遥控距离不小于 3 米，即红外遥控发射机与红外接收机之间的距离不小于3 米。（2）遥控路数 8 路，即可接受 8 个受控设备进行开关控制。（3）工作频率 40khz,即红外发射和接受的载频为 40khz。（4）发射端可以显示控制路数，接受端可显示受控路数 2.总体设计方案红外接收与发射系统组成结构键键盘盘及及其其代代码码编编 码码脉脉冲冲调调制制振振荡荡红红外外发发射射红红外外接接收收解解 码码译译 码码控控制制1控控制制4键键盘盘及及其其代代码码键键盘盘及及其其代代码码编编 码码编编 码码脉脉冲冲调调制

6、制振振荡荡脉脉冲冲调调制制振振荡荡红红外外发发射射红红外外发发射射红红外外接接收收红红外外接接收收解解 码码解解 码码译译 码码译译 码码控控制制1控控制制1控控制制4控控制制4图 a电路功能简介：（1）键盘及其代码产生电路：它产生表示控制信号的 bcd 代码。（2）编码电路 ：对控制信号代码和地址代码进行编码，并转换成串行发送数据。(3)调制振荡电路 ：它产生频率约为 40khz 的振荡信号，并由发送的数据对其进行脉冲调制，形成发射信号。(4) 红外发射电路:它将发射信号放大，并转换成红外光信号。(5)红外接收电路:它将接收到的红外信号转换成电信号，并放大、解调出串行数据。(6)解码电路:它

7、将接收到的串行数据转换成四.硬件设计之单元电路设计1.键盘及代码产生电路图 b说明：图中 s1s8 表示 18 路控制信号的按键开关，按下时产生有效电平（低电平） 。当键未按下时，s1s8 与 s10s17 分压器使键盘输出端为大于 3.5v 的高电平vih，当有键按下时，则该键所连的输出端产生低电平送编码器 74hc147，同时在 te端得到 0.7v 的低电平。74hc147 是 bcd 码优先编码器，将有效的输入键值变成 bcd反码，经非门后输出 bcd 码。 2.编码电路 编码电路说明：编码电路由集成编码器 mc145026 外接 rc 元件组成，其中，a1a5 是地址线，a6/d6

8、a9/d9 是地址数据复用线，mc145026 可对 9 位并行输入数据进行编码，并在收到传输启动信号 te 时输出串行数据。te 为低电平时，器件开始启动传输赛程；te 为 1 时，器件被阻塞而无输出信号，输出端为“高阻”状态。dout 为数据输出端，送出经过编码的串行数据。rs、ctc 和 rtc 是内部振荡器的外接元件，产生电路的振荡频率信号。 图 c3.编码调制及红外发射电路 图 d说明：编码信号还必须调制到高频率的载波上才能发射出去，以提高传输的抗干扰能力。图 (a)是调制电路的工作波形，当编码信号a为高电平时，振荡器工作，输出 40khz 的载波信号；当a为低电平时，振荡器不工作，

9、输出低电平。调制后的信号经门电路隔离、放大后由红外管 mled81 发送出去。图 (b)表示了编码调制与发射电路，其中红外管的工作电流为 200 300ma4红外接收电路 说明：红外接收电路接收红外光信号并将其转换成串行代码。电路由专用的集成红外接收芯片 cx20106 及外接r、c元件构成。由红外接收管 ph3028 接收的光信号经 cx20106 进行限幅放大、带通滤波、解调和信号整形，由 cx20106 的第 7 脚输出。外接电阻r1、c1 的大小决定 cx20106 中前置放大级的增益。滤波器中心频率由r2 调节。c3 为检波电容。 (图 e) 5解码电路(图 f）说明：解码电路采用与

10、 mc145026 编码器配套的 mc145027 解码器实现，外接和组成的电路用于判断接收的脉冲是宽脉冲还窄脉冲，调整 r1c1，为 1.72编码器时钟周期。r2,c2 组成的电路用于检测接收到的末位信号，使 r2,c2 等于 33.5编码器的时钟周期。此时间常数用于判断输入保留低电平的时间是否已达到了 4 个数据周期，若达到，则由数据提取电路将提取到的低电平传送到控制逻辑电路，使有效传输输出端vt为低电平并终止传输。6译码与控制电路说明：从解码电路输出的是 4 位二进制控制代码，还要经译码控制电路变换为与发射装置对应的 8 个控制信号去驱动 8 个被控设备。在解码电路图中（图 6）译码控制

11、电器线-10 线译码器 cc4013 的双 d 触发器去驱动被控的发光二极管。 五制作五制作1硬件电路的布线与焊接对于电子产品来说，电路板设计是从电路原理图变成一个具体产品的必经之路，电路板设计的合理性与产品的生产及产品的质量密切相关，要设计出一个实用的产品，还必须遵守以下设计原则和抗干扰设计。2.电路板的选用选用环氧树脂板, 环氧树脂与铜箔有极好的粘合力,同箔的附着强度与工作温度高,可以在 260 度的焊锡熔中不起泡。也可使用覆铜聚四氟乙烯玻璃布层压板。不同的材料有不同的特点，由于调试中可能多次更换元件，所以要考虑到铜箔的粘合力。3走线应注意的问题线路板的好坏直接影响着放大器的性能，不好的线

12、路板，会使信号产生歧变，产生本底噪音生尖峰脉冲干扰等，为了尽避免上述影响，线路板在线出尽量做到：接照信号的传输路径由小到大的顺序在电路板上各路的布置各元器的位置，尽量缩短各元器件之间的距离，以减少外部干扰的引入和不必要的干扰。在供电线路中，大电流通过的路径应尽量设计得实一些，以降低电源内阻，使电流能顺利通过。在供电线路中，应尽量避免大电流的印刷电路式导线交布置在小电流通路的中间式附近，以免造成对小电流的干扰。走线时，应尽量走大于 90 度直角的线以防止产生尖峰脉冲造成干扰。在焊接的时候都是通过手工完成，在打孔时也是通过手工操作电钻完成，而我们并不是这方面的技工，这将在打孔的时候无法避免一些技术

13、失误。如果焊盘的直径过小，在打孔时，孔稍微大了一点，焊盘便没有了。所以在设计旱盘大小是都设置为大于 2 毫米。线的宽度问题很重要，由于在学校的条件是手工腐蚀铜板，考虑到热转印中，炭粉的吸附与脱落问题，防止出现断线的情况，布线宽为1.5-2.5 毫米。地线则尽可能的加宽，设置为环绕在板的边缘。大功率元件与小功率元件尽量分开布线。在焊接的过程中要先将体形小的元器件比如电阻、瓷片电容先焊接好，然后再焊接芯片的插脚和其他体积较大的元器件。焊接好后用数字万用表检测电路是否有短路和断路以及虚焊现象。在焊接的时候都是通过手工完成，在打孔时也是通过手工操作电钻完成，而我们并不是这方面的技工，这将在打孔的时候无

14、法避免一些技术失误。如果焊盘的直径过小，在打孔时，孔稍微大了一点，焊盘便没有了。所以在设计旱盘大小是都设置为大于 2 毫米。线的宽度问题很重要，由于在学校的条件是手工腐蚀铜板，考虑到热转印中，炭粉的吸附与脱落问题，防止出现断线的情况，布线宽为 1.5-2.5 毫米。地线则尽可能的加宽，设置为环绕在板的边缘。大功率元件与小功率元件尽量分开布线。在焊接的过程中要先将体形小的元器件比如电阻、瓷片电容先焊接好，然后再焊接芯片的插脚和其他体积较大的元器件。焊接好后用数字万用表检测电路是否有短路和断路以及虚焊现象。六系统调试1键盘及代码产生电路调试 如图 b 所示分别按住 s1s8 使 74hc147 的

15、一个输入端为低怦，用万用表或示波器测出对应的 bcd 码逻辑电平2编码电路调试 如图 d 先调整电阻 rp 使（12）脚的时钟频率到设计值；然后按一个编码键如s1，用示波器测输出波形 dout 3脉冲调制电路调试先断开编码信号，调制载波频率到设计值；然后连接编码开关并使 s1 有效，测试载波调制后的波形 4接收电路调试 先调定接收电路的增益、接收中心频率。用信号源从 cx20106 第脚送入40khz、峰-峰值 0.2mv 的信号，测得脚的输出，计算其增益应大于 70db。调节r2，当输入信号幅值不变、频率在 30khz 到 50khz 之间变化，使输出电压在 40khz的频率下为最大 5.整

16、机调试调试 先将发射装置与接收装置直接连机进行调试，即将编码器 mc145026 的（15）脚出dout，与接收装置 mc145027 的输入脚连接，按各编码键观察相应各发光二极管的亮/灭情况。然后作无线联调。如果遥控距离不够，可增大红外发射管的电流，用多个红外管串联以增强红外光。也可以在将接收红外管并联以增大接收灵敏度。还可以检查发射载波频率与接收装置带通滤波的中心频率是否一致。 七七. .结论结论通过本次设计，不但增强了我的动手能力，将以前在书本上学到的理论的知识用于实践中。更重要的是，为临近毕业班的我走向社会找到满意的工作打下了很好的基础，尤其是对自己动手操作能力有了很大的进步和提高。大

17、学四年的学习使我积累了较多电子方面的理论知识，为本次设计奠定一定的基础。在设计阶段，查阅了大量相关的资料，并对这些资料进行筛选、归纳、分析、总结，最后确定了自己的设计方案。在设计过程中，老师给了我大量的帮助，不断的指点我，纠正我的错误，使我在完成设计途中避免了很多的弯路，设计最终获得成功。在此期间真地学到了很多东西。对我以后踏入社会有很大的帮助，使得即将步入社会的我更加有信心。参考文献1 徐玮，徐富军，沈建良 c51 单片机高效入门 m 北京：机械工业出版社，2007，177-1872 裴彦纯，陈志超基于单片机系统的红外遥控器应用j 现代仪器，2004(3)，46-483 朱纯益，路建华单片机

18、用作通用红外遥控接收器的设计m北京：华录信息技术研究所，19974 赵瑛琪用 8051 单片机接收红外遥控的实现j电脑知识，2006(2)，193-194.5 楼然苗，李光飞51 系列单片机设计实例(第二版)m北京：北京航空航天大学出版社，,20016 李广弟，朱月秀，王秀山mcs-51 单片机基础m北京：北京航空航天大学出版社，20017 杨恢先，王子菡，杨穗，陶霞一种基于单片机的红外遥控软件解码方法j自动化与仪器仪表，2004 (2)，16-328 严天峰a/d 转换器及其应用j电子世界，2003 (11)9 傅扬烈单片机原理与应用教程m北京：电子工业出版社，200210 姚福安电子电路设

19、计与实践m济南：山东科学技术出版社，200111 张海洋，高成，高泽溪多路温度采集系统j电子测量技术，2005 (4)谢辞经过将近一个学期的努力，这篇毕业论文终于完成了，在这里我首先要感谢的是武汉工程大学，学校的图书馆在我做毕业设计和写论文中起了非常大的作用。在图书管里我找到了大量的资料，为我这次设计提供了很大的帮助，其次我要感谢的是戴璐平老师，没有她的悉心指导，我是不可能这么快的完成我的毕业设计，在此我衷心感谢她的帮助。附 件 附件 1红外线收发技术系统原理图gnd122out3445566vc c87755512kr 31kr 61kr 5q12n3906q22n3906d1led1d2l

20、ed10.1kr 100.1kr 111kr 11kr 412kr 812kr 7123p1header 3d3led31234p2header 41kr 2d4d5100pfc 2c ap100pfc 3c apvc c0.1kr 9gndgndvc cgnd100pfc 4c apgndvc cd7led10.1kr 12 附件 2红外线收发技术 pcb 图附件 3 基于单片机的红外线发射与接收源程序 status equ 0x03porta equ 0 x05portb equ 0 x06w equ 0 x00f equ 0 x01z equ 0 x02c equ 0 x00;-n55k

21、s equ 0 x0c ; nchks equ 0 x0d ; avgir equ 0 x0e ; nsamp equ 0 x0f ; tdetect equ 0 x10 ; ;-org 0 x000goto startorg 0 x004startmovlw b00000001tris porta ; ra0 红外输入movlw b00000000tris portb ;rb0 红外输出 ; 2us in goto at end of loopblip call doblip ; +6.248ms = 6.250ms totalcall seeblip ; 6.250ms totalcall

22、 seeblip ; 6.250ms totalcall seeblip ; 6.250ms totalcall seeblip ; 6.250ms totalcall seeblip ; 6.250ms totalcall seeblip ; 6.250ms totalcall seeblip ; 6.250ms totalnopnop call doblip call seeblip call seeblip call seeblip call seeblip call seeblip call seeblip call seeblip goto blip ; ;= 产生 55.5khz

23、锯形波(346*18us=6.228ms)=doblip movlw 0 xffmovwf n55ks osc nop call make55k ;rb0 红外输出 decfsz n55ks,f goto osc ;-morblip ;6253us delay movlw 0 x5bmovwf n55ks oscmore call make55k ;rb0 红外输出 nop decfsz n55ks,f goto oscmore ;- call delay8unopnopnopnopnop bcf portb,2 ; rb2 led 指示return ;-make55k bsf portb,0 ;rb0 红外输出 call delay8u bcf portb,0 return delay8u nop nop nop nop return ;= 6.250ms =seeblip clrf avgir movlw 0 xf9movwf nchks chk call chkir ;/decfsz nchks,f goto chk movf avgir,w ; sublw 0x78 btfss status,c goto detectd bcf portb,0 ;r