红外遥控发射和接收系统课程设计

红外遥控发射和接收系统课程设计PAGE1PAGE1红外遥控发射和接收系统设计摘要本设计是以红外技术为基础,可以实现无线遥控,摆脱了信息传递需要导线的限制,而且红外实现方式灵活,得到了广泛的应用。特别是随着芯片技术的发展,红外集成芯片价格的降低,更加扩展了红外的应用范围。现在在我们的日常生活中都能感受到红外的应用，以及它给我们带来的便利。本设计充分利用能够很容易买到的普通电视机遥控器，通过编码发射红外线，然后由通用红外接收芯片sw0038实现对红外的接收，但是因为考虑到题目的要求仅仅是实现对一个开关的简单开管控制，所以舍弃了依靠单片机来对遥控器发出的红外进行解码实现多种控制的方案。本方案简洁可行，充分利用现有的资源进行开发，取得比较好的效果，并且具有良好的移植性，可以通过简单的修改就应用到其他领域。关键字：红外遥控红外解码双稳态AbstractThisdesignistaketheinfraredtechnologyasafoundation,realizingthewirelessremotecontrol,gettingridofthethelimitofwireinformationtransmission.Beacauseinfraredtechnologyiseasytoberealized,itiswidelyusedinmanyfields.Specially,withthechiptechnologydevelopment,infraredintegratedchippricereducing,evenmoreexpandedtheinfraredapplicationscope.Nowinourdailylife,wecanfeeltheapplicationoftheinfrared,andtheconvenienceithasbroughtus.Inthisdesign,ItakeordinarytelevisionremotecontroldevicetorealizecodingandInfraredEmission,thenitisreceivedbythegeneralinfraredreceivechipsw0038.whatthetopicrequestsismerelytherealizationofasimpleswitchcontrol,soIgiveuptheprogramontheMCU.Theprogramissimpleandfeasible,makingfulluseoftheexistingresourcesfordevelopment,andachievefairlygoodresults.Ithasagoodportability,soonlyafteralittlechange,itcanbetransplantedtootherfields.Keyword:infraredremotecontrolinfrareddecodebistability红外遥控发射和接收系统课程设计全文共12页，当前为第1页。红外遥控发射和接收系统课程设计全文共12页，当前为第1页。目录1系统方案设计……31.1任务要求………31.2总体方案设计…………………31.2.1设计思路……‥31.2.2方案论证与比较……………‥41.2.3系统组成……82单元电路设计与仿真……………82.1电源部分电路的设计…………82.2红外发射部分电路设计……‥92.3红外接收电路部分设计……‥102.4电源电路仿真…………………112.5双稳态电路仿真…………‥113结论………………12参考文献……………12红外遥控发射和接收系统课程设计全文共12页，当前为第2页。红外遥控发射和接收系统课程设计全文共12页，当前为第2页。1系统方案设计1.1任务要求实现一个红外发射和接收系统的设计，并要求可以用红外进行遥控，实行对继电器的开关控制。1.2总体方案设计1.2.1设计思路题目要求设计一个带遥控的红外发射和接收系统，整个系统可以划分为几个部分。首先为电源模块，考虑到我所使用的芯片电压为5伏，所以采用了先通过桥堆整流，然后滤波，选用比较常用的电源稳压芯片7805便可以得到实验所需要的5v电压。红外发射电路舍弃了自己制作红外发射电路的方法，因为考虑到实现遥控红外控制，一个很重要的因素是容易操作，所以选用了易购的电视机遥控器，不但可以方便实现遥控功能，还可以方便地实现对红外的功能扩展。接收部分采用了通用的红外接收芯片sw0038，接收来自遥控器的红外编码信号，然后接入一个双稳态电路，每按键一次，实现对开关的相应控制。图1红外接收部分电路图红外遥控发射和接收系统课程设计全文共12页，当前为第3页。电路原理：主要由红外接收头和ＩＣ４０６９组成的红外控制开关电路。红外接收头静态时输出高电平。当收到遥控发射器送来的红外脉冲信号时，接收头的第脚输出低电平（脉冲信号）。经ＩＣａ整形、放大、倒相而得到负脉冲信号，再由Ｄ５、Ｃ４、Ｒ３检波，延时送至ＩＣｂ（达到反相器的阈值电压），致使ＩＣｂ输出低电平，然后Ｃ４端电压经Ｒ３放电，使ＩＣｂ输入端低于反相器的阈值电压，ＩＣｂ输出端恢复高电平。这样，每按动一次红外发射器，在ＩＣ６输出端就得到一个负脉冲信号，去触发由ＩＣｃ和ＩＣｄ组成的双稳态电路，促使双稳态电路翻转，输出Ｈ或Ｌ电平，通过Ｒ８控制单向可控硅的导通或截止，进而控制灯具的亮与灭。

1.2.2方案论证与比较红外遥控发射和接收系统课程设计全文共12页，当前为第3页。（1）电源电路的方案论证与选择方案一：直接使用5v电源。方案二：自己制作电源，利用桥堆进行整流，电容滤波，在通过常用的7805整流芯片就可以得到我们所需要的5v电压。方案选择：考虑到市面找到一个5v的电源比较难，并且一般的电源的稳定性并不能满足要求，而自己对9v电源进行整流和稳压就可以满足要求。（2）遥控电路的方案论证与选择方案一：利用555芯片制作振荡电路产生一定频率的驱动信号使红外发出信号方案二：使用可以很容易购买到的电视遥控器，因为技术很成熟，发射的距离也比较远，而且所布的按键也很适合实现遥控控制。方案选择：考虑到实现遥控功能，使用遥控器可以更方便的实现和进行遥控操作，而555电路所做的发射装置的可移动性并不是很好，所以选用电视机遥控器作为红外的发射装置实现红外发散功能。红外遥控发射和接收系统课程设计全文共12页，当前为第4页。图2555构成的红外发射电路红外遥控发射和接收系统课程设计全文共12页，当前为第4页。图3555内部结构图图4555引脚排列图5555构成的多偕振荡器图6普通电视机遥控器(3)接收电路方案论证与选择方案一：使用红外接收二极管方案二：使用集成的芯片来实现对红外的接收和解码，而通用红外接收芯片sw0038就是一款常用的红外接收芯片，还可以配合单片对编码的红外信号进行解码方案选择：红外接收芯片集接收、整形、放大于一体，具有良好的接收能力，而且更加方便红外接收系统的扩展红外遥控发射和接收系统课程设计全文共12页，当前为第5页。红外遥控发射和接收系统课程设计全文共12页，当前为第5页。图7使用红外接收管接收电路图图8红外接收芯片sw0038以及其典型连接电路(4)红外解码方案论证与选择方案一：使用单片机进行解码，可以对电视机遥控器的红外编码进行解码，因为红外编码器有一套专门的时序规则对所发出的信号进行编码，所以这种方法可以实现多种功能的遥控控制，具有很强的应用价值，在很多的家用电器中都经常能够看到。方案二：使用普通的电路进行识别，也可对红外进行解码，只不过只能识别是否有键按下，但是这种电路很方便，不需要使用单片机，也可实现对开关的单一红外控制。红外遥控发射和接收系统课程设计全文共12页，当前为第6页。遥控器使用方便，功能多．目前已广泛应用在电视机、VCD、DVD、空调等各种家用电器中，且价格便宜，市场上非常容易买到。如果能将遥控器上许多的按键解码出来．用作单片机系统的输入．则解决了常规矩阵键盘线路板过大、布线复杂、占用I／O口过多的弊病。而且通过使用遥控器，操作时可实现人与设备的分离，从而更加方便使用。红外遥控发射和接收系统课程设计全文共12页，当前为第6页。单片机遥控接收电路

红外遥控接收可采用较早的红外接收二极管加专用的红外处理电路的方法。如CXA20106，此种方法电路复杂，现在一般不采用。较好的接收方法是用一体化红外接收头，它将红外接收二极管、放大、解调、整形等电路做在一起，只有三个引脚．分别是+5V电源、地、信号输出。常用的一体化接收头的外形及引脚见图3和图4。红外接收头的信号输

出接单片机的INTO或INTl脚．典型电路如图5所示．图中增加了一只PNP型三极管对输出信号进行放大。遥控信号的解码算法及程序编制。遥控器无键按下。红外发射二极管不发出信号，遥控接收头输出信号1。有键按下时．O和1编码的高电平经遥控头倒相后会输出信号O．由于与单片机的中断脚相连，将会引起单片机中断(单片机预先设定为下降沿产生中断)。单片机在中断时使用定时器0或定时器1开始计时．到下一个脉冲到来时，即再次产生中断时，先将计时值取出。清零计时值后再开始计时．通过判断每次中断与上一次中断之间的时间间隔。便可知接收到的是引导码还是O和1。如果计时值为9ms。接收到的是引导码，如果计时值等于1．12ms，接收到的是编码O。如果计时值等于225ms．接收到的是编码1。在判断时间时，应考虑一定的误差值。因为不同的遥控器由于晶振参数等原因，发射及接收到的时间也会有很小的误差。以接收TC9012遥控器编码为例，解码方法如下：a设外部中断0(或者1)为下降沿中断，定时器0(或者1)为16位计时器．初始值均为O。

b

第一次进入遥控中断后，开始计时。

c从第二次进入遥控中断起，先停止计时。并将计时值保存后，再重新计时。如果计时值等于前导码的时间，设立前导码标志。准备接收下面的一帧遥控数据，如果计时值不等于前导码的时间，但前面已接收到前导码，则判断是遥控数据的O还是1。

d

继续接收下面的地址码、数据码、数据反码。

e

当接收到32位数据时，说明一帧数据接收完毕。此时可停止定时器的计时，并判断本次接收是否有效．如果两次地址码相同且等于本系统的地址，数据码与数据反码之和等于0FFH，则接收的本帧数据码有效。否则丢弃本次接收到的数据。

f

接收完毕，初始化本次接收的数据，准备下一次遥控接收。红外遥控发射和接收系统课程设计全文共12页，当前为第7页。方案选择：使用单片机可以实现对多功能的遥控，但是根据题意只需要实现遥控的红外发射和接收系统即可，考虑到方案二简单，并且也可以实现题目的要求，所以选择方案二，舍弃单片机解码的方案。红外遥控发射和接收系统课程设计全文共12页，当前为第7页。1.2.3系统组成这是一个红外遥控发射和接收系统，所以红外的传输距离是一个需要重点考虑的因素，红外的发射能力需要达到一定的要求，而接收系统也需要一定的灵敏度，在整个系统设计时都需要重点注意。2单元电路设计与仿真2.1电源部分电路的设计通过对9v电源进行整流滤波，再由7805进行稳压，就可以达到所需的电压，稳定性能够达到要求。图97805典型连接电路图107805实物外形图图11塑封硅整流桥堆红外遥控发射和接收系统课程设计全文共12页，当前为第8页。红外遥控发射和接收系统课程设计全文共12页，当前为第8页。图12塑封硅整流桥堆极限值和温度特性图13电源电路图2.2红外发射部分电路设计采用红外遥控实现红外的编码与发射图14TC9012编码芯片的遥控器编码格式红外遥控发射和接收系统课程设计全文共12页，当前为第9页。①0和1的编码

遥控器发射的信号由一串O和1的二进制代码组成．不同的芯片对0和1的编码有所不同。通常有曼彻斯特编码和脉冲宽度编码。TC9012的O和1采用PWM方法编码，即脉冲宽度调制，其O码和1码如图1所示(以遥控接收输出的波形为例)。O码由O．56ms低电平和0．56ms高电平组合而成．脉冲宽度为1．12ms．1码由0．56ms低电平和1．69ms高电平组合而成．脉冲宽度为2．25ms。在编写解码程序时．通过判断脉冲的宽度，即可得到0或1。红外遥控发射和接收系统课程设计全文共12页，当前为第9页。②按键的编码

当我们按下遥控器的按键时，遥控器将发出如图2的一串二进制代码，我们称它为一帧数据。根据各部分的功能。可将它们分为5部分，分别为引导码、地址码、地址码、数据码、数据反码。遥控器发射代码时．均是低位在前。高位在后。由图2分析可以得到．引导码高电平为4．5ms，低电平为4．5ms。当

接收到此码时．表示一帧数据的开始。单片机可以准备接收下面的数据。地址码由8位二进制组成，共256种．图中地址码重发了一次。主要是加强遥控器的可靠性．如果两次地址码不相同．则说明本帧数据有错．应丢弃。不同的设备可以拥有不同的地址码．因此。同种编码的遥控器只要设置地址码不同，也不会相互干扰。图中的地址码为十六进制的0EH(注意低位在前)。在同一个遥控器中．所有按键发出的地址码都是相同的。数据码为8位，可编码256种状态，代表实际所按下的键。数据反码是数据码的各位求反，通过比较数据码与数据反码．可判断接收到的数据是否正确。如果数据码与数据反码之间的关系不满足相反的关系．则本次遥控接收有误．数据应丢弃。在同一个遥控器上．所有按键的数据码均不相同。在图2中，数据码为十六进制的0CH，数据反码为十六进制的0F3H(注意低位在前)．两者之和应为0FFH。2.3红外接收电路部分设计采用简单通用型红外接收电路，遥控器每按一次，便触发双稳态电路翻转一次，实现对开关的控制红外遥控发射和接收系统课程设计全文共12页，当前为第10页。图15双稳态电路红外遥控发射和接收系统课程设计全文共12页，当前为第10页。2.4电源电路仿真图16电源仿真图经过使用仿真软件multisim对电源进行仿真，经过仿真后认为此电路可以实现我所要求的电压及稳定度。2.5双稳态电路仿真使用multisim对双稳态电路进行仿真，因为在原电路中遥控器每按一次，双稳态电路就会翻转一次，但是仿真元件库中没有本设计中用到的一些芯片，所以只能对一些单元电路进行仿真。在仿真中，用函数发生器发出矩形波来模拟按键，然后看是否双稳态的输出随输入的变化而进行翻转。红外遥控发射和接收系统课程设计全文共12页，当前为第11页。