紅外線遙控器應(yīng)用技術(shù)論文(2)
紅外線遙控器應(yīng)用技術(shù)論文
紅外線遙控器應(yīng)用技術(shù)論文篇二
紅外線遙控開關(guān)電路的設(shè)計(jì)
摘 要 本系統(tǒng)是以單片機(jī)AT89C52為核心設(shè)計(jì)的紅外傳輸系統(tǒng)。它由紅外發(fā)射系統(tǒng)和紅外接收系統(tǒng)構(gòu)成。紅外發(fā)射系統(tǒng)將鍵盤產(chǎn)生的基帶二進(jìn)制信號(hào)調(diào)制為一系列的脈沖串信號(hào),通過紅外發(fā)射管發(fā)射紅外信號(hào)。接收系統(tǒng)將收到的紅外信號(hào)進(jìn)行放大、限幅、檢波、整形后送給CPU,CPU根據(jù)不同的信號(hào)發(fā)出控制指令到相應(yīng)的控制電路。以單片機(jī)制作的紅外傳輸系統(tǒng)具有性能好、成本便宜、可擴(kuò)展性強(qiáng)等特點(diǎn)。
關(guān)鍵詞 單片機(jī);紅外發(fā)送
中圖分類號(hào) TP29 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1673-9671-(2012)012-0108-02
1 引言
隨著工業(yè)化的進(jìn)步,傳統(tǒng)的采用人工設(shè)備進(jìn)行有線數(shù)據(jù)傳輸已遠(yuǎn)不能滿足現(xiàn)在工業(yè)化生產(chǎn)的耍要,而采用紅外實(shí)現(xiàn)的數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)具有速度快、便于接收及抗干擾等特點(diǎn),使得它應(yīng)用廣泛。
1.1 選題目的和意義
現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)和科學(xué)研究對(duì)數(shù)據(jù)傳輸顯示的要求日益提高,在瞬態(tài)信號(hào)測(cè)量、數(shù)字圖像處理等一些高速、高精度的測(cè)量中,需要進(jìn)行紅外傳輸。對(duì)于物理布線困難的地方,采用紅外傳輸技術(shù)可以節(jié)省大量財(cái)力;選擇紅外傳輸技術(shù)可以避免大量的布線工作,同時(shí)也避免了有線網(wǎng)由于線路故障而導(dǎo)致系統(tǒng)癱瘓的弊端。所以紅外數(shù)據(jù)傳輸將有很好的發(fā)展前景。
1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
單片機(jī)的發(fā)展決定于微機(jī)的發(fā)展水平和集成電路的發(fā)展水平,許多家用電器,各種電子產(chǎn)品均走向利用單片機(jī)控制的智能化發(fā)展道路??梢哉f,單片機(jī)發(fā)展到了一個(gè)全新階段,應(yīng)用更廣泛,由于單片機(jī)具有集成度高、功能強(qiáng)、體積小、價(jià)格低、抗干擾能力等優(yōu)于一般 CPU 的優(yōu)點(diǎn),因此,在要求較高控制精度和較低成本的工業(yè)設(shè)計(jì)系統(tǒng)中,往往采用單片機(jī)作為數(shù)字控制器取代模擬控制。
近年來紅外技術(shù)一直在通訊技術(shù)上得到了廣泛的應(yīng)用,尤其是在手機(jī),PDA,筆記本這些設(shè)備上。經(jīng)過這些年來紅外技術(shù)的發(fā)展以及國內(nèi)外制定的相關(guān)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),紅外設(shè)備及相關(guān)技術(shù)更加規(guī)范,可靠和通
用化。
2 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)
2.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求
1)根據(jù)所設(shè)置的數(shù)字鍵,能通過紅外線發(fā)送所需要的數(shù)字。
2)能實(shí)現(xiàn)紅外接收,并通過單片機(jī)控制開關(guān)。
3)可進(jìn)行功能擴(kuò)展。
2.2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)思想
主要內(nèi)容是設(shè)計(jì)一個(gè)基于單片機(jī)的紅外線發(fā)送、接收系統(tǒng),從發(fā)送端的遙控器發(fā)出信號(hào),再通過紅外線對(duì)數(shù)字進(jìn)行紅外編碼,最后通過紅外光束將信號(hào)發(fā)射出去。在接收端,要完成與發(fā)射端相反的工作,包括信號(hào)接收、解調(diào)、解碼、最后是信息還原。
本次設(shè)計(jì)就是利用單片機(jī)最小系統(tǒng)結(jié)合紅外傳輸、繼電器控制設(shè)計(jì)而成的。其通過紅外線接收頭接收遙控器發(fā)送的信號(hào)送到單片機(jī)進(jìn)行處理,以此控制繼電器的開關(guān)體現(xiàn)在LED的點(diǎn)亮和熄滅上。系統(tǒng)總體構(gòu)成如圖1。
2.3 設(shè)計(jì)要完成的任務(wù)
根據(jù)單片機(jī)最小系統(tǒng)、外圍電路的要求和整體設(shè)計(jì)思路,本設(shè)計(jì)要做主要有以下幾個(gè)方面。
1)按照初步方案畫出硬件框圖、電路圖及制PCB板。
2)根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求及硬件框圖確定軟件流程圖并編寫相應(yīng)
軟件。
3)焊接電路以及功能電路的軟硬件調(diào)試。
4)系統(tǒng)軟硬件聯(lián)調(diào)。
3 設(shè)計(jì)方案論證與選擇
3.1 傳輸方式的選擇
實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆椒ǘ喾N多樣,藍(lán)牙技術(shù)、高頻無線電技術(shù)、激光技術(shù)、紅外技術(shù)等均能滿足本設(shè)計(jì)要求。
與前兩種方式相比較,紅外傳輸具有以下優(yōu)點(diǎn)。
1)由于為不可見光,因此,對(duì)環(huán)境影響很小。紅外線的波長遠(yuǎn)小于無線電波的波長,所以,不會(huì)干擾其它家用電器,也不會(huì)影響近鄰的無線電設(shè)備。
2)具有很強(qiáng)的隱蔽性和保密性,在防盜、警戒等安全保衛(wèi)裝置中得到了廣泛應(yīng)用。
3)紅外線傳輸距離一般為幾米至幾十米或更遠(yuǎn)一點(diǎn)。
4)紅外傳輸電路具有結(jié)構(gòu)簡單,制作方便,成本低廉,抗干擾能力強(qiáng),工作可靠性高等一系列優(yōu)點(diǎn),工作電壓低,功耗小,外圍電路簡單,因此它在日常工作生活中的應(yīng)用越來越廣泛。
結(jié)合以上4個(gè)優(yōu)點(diǎn),同時(shí)考慮本設(shè)計(jì)實(shí)際應(yīng)用的環(huán)境,本設(shè)計(jì)選擇了紅外傳輸方式。
3.2 電路的選擇
紅外線遙控開關(guān)可用LC9301/LC9305、LM567、單片機(jī)等電路方案。利用LC9301/LC9305時(shí),由LC9301產(chǎn)生不同頻率的波形,LC9305將由紅外線接收二極管接收到的波進(jìn)行譯碼并驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的電路,這兩種芯片在市面上沒有流通。利用LM567時(shí),由紅外接收管將接收到的紅外線譯碼后送到LM567進(jìn)行頻率比較,若于LM567的中心頻率相同芯片8腳將由高電平變?yōu)榈碗娖降前l(fā)射端和接收端的頻率不容易匹配。所以選擇單
片機(jī)。
常用的單片機(jī)有AT89C51、AT89C52、AT89S51、AT89S52等幾種型號(hào)。與前幾種相比,AT89C52具有如下特點(diǎn):40個(gè)引腳,8k Bytes Flash片內(nèi)程序存儲(chǔ)器,256 bytes的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(RAM),32個(gè)外部雙向輸入/輸出(I/O)口,5個(gè)中斷優(yōu)先級(jí)2層中斷嵌套中斷,2個(gè)16位可編程定時(shí)計(jì)數(shù)器,2個(gè)全雙工串行通信口,看門狗(WDT)電路,片內(nèi)時(shí)鐘振蕩器。
AT89C52是一個(gè)低功耗,高性能CMOS 8位單片機(jī),片內(nèi)含8k Bytes ISP(In-system programmable)的可反復(fù)擦寫1 000次的Flash只讀程序存儲(chǔ)器,器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)制造,兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS-51指令系統(tǒng)及80C51引腳結(jié)構(gòu),芯片內(nèi)集成了通用8位中央處理器和ISP Flash存儲(chǔ)單元,片上Flash允許程序存儲(chǔ)器在系統(tǒng)可編程,亦適于常規(guī)編程器。在單芯片上,擁有靈巧的8位CPU和在系統(tǒng)可編程Flash,功能強(qiáng)大的微型計(jì)算機(jī)的AT89C52可為許多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高性價(jià)比的解決方案。
此外,AT89C52設(shè)計(jì)和配置了振蕩頻率可為0 Hz并可通過軟件設(shè)置省電模式。另外,AT89C52可降至0 Hz靜態(tài)邏輯操作,支持2種軟件可選擇節(jié)電模式??臻e模式下,CPU暫停工作,而RAM定時(shí)計(jì)數(shù)器,串行口,外中斷系統(tǒng)可繼續(xù)工作,掉電模式凍結(jié)振蕩器而保存RAM的數(shù)據(jù),停止芯片其它功能直至外中斷激活或硬件復(fù)位。同時(shí)該芯片還具有PDIP、TQFP和PLCC等三種封裝形式,以適應(yīng)不同產(chǎn)品的需求。
3.3 負(fù)載電路的選擇
繼電器是用來實(shí)現(xiàn)電路中聯(lián)結(jié)點(diǎn)的閉合或切斷的控制器件,通常它用于自動(dòng)控制系統(tǒng)、遙控遙測(cè)系統(tǒng)、通信系統(tǒng)等系統(tǒng)的控制設(shè)備或保護(hù)裝置中,當(dāng)作為被控制量的參數(shù)(諸如電壓、電流、溫度、壓力等)達(dá)到預(yù)定值時(shí)開始動(dòng)作,使被控制電路連通或斷開,從而實(shí)現(xiàn)所要求的控制或保護(hù)使用電磁繼電器時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)。
1)電磁繼電器線圈的動(dòng)作電流一般為幾十毫安,應(yīng)考慮對(duì)它的驅(qū)動(dòng)。利用晶體管或晶體管列陣驅(qū)動(dòng)時(shí),必須在線圈兩端加反向鉗位二極管,以保護(hù)驅(qū)動(dòng)器件。
2)少數(shù)電磁式繼電器的線圈時(shí)有極性要求的,即所謂極化繼電器。直流電壓驅(qū)動(dòng)時(shí)要注意電壓極性。
3)電磁繼電器型號(hào)的選擇首先應(yīng)考慮觸電所帶負(fù)載的性質(zhì)與容量,其次要考慮驅(qū)動(dòng)線圈的電源電壓及驅(qū)動(dòng)能力。
4)電磁繼電器觸電動(dòng)作時(shí)會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈的火花干擾,必須考慮此干擾對(duì)系統(tǒng)的影響,必要時(shí)采取屏蔽等相應(yīng)抗干擾措施。
本系統(tǒng)使用的是電磁式繼電器它實(shí)際上是用較小的電流去控制較大電流的一種電磁開關(guān)。當(dāng)線圈中有電流通過時(shí),鐵芯被磁化后將銜鐵吸合,銜鐵向上運(yùn)動(dòng)時(shí)推動(dòng)動(dòng)接點(diǎn)和靜接點(diǎn)接通從而將負(fù)載中的LED點(diǎn)亮。
4 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)
4.1 紅外傳輸?shù)幕驹?/p>
紅外通信是利用940 nm近紅外波段的紅外線為傳遞信息的載體,即通信信道。發(fā)送端用脈時(shí)調(diào)制(PPM)方式,將二進(jìn)制數(shù)字信號(hào)調(diào)制成某一頻率的脈沖序列,并利用該脈沖序列驅(qū)動(dòng)紅外線發(fā)射管以光脈沖的形式向外發(fā)射紅外光,而接收端將接收到的光脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào),在經(jīng)過放大、濾波等處理后送給解調(diào)電路進(jìn)行解調(diào),還原成二進(jìn)制數(shù)字電信號(hào)后輸出。簡而言之,紅外通信的實(shí)質(zhì)就是對(duì)二進(jìn)制數(shù)字信號(hào)進(jìn)行調(diào)制與解調(diào),以便利用紅外信道進(jìn)行傳輸,而紅外通信接口就是針對(duì)紅外信道的調(diào)制解調(diào)器。
1)二進(jìn)制信號(hào)的編碼和調(diào)制。采用不同的脈寬寬度來實(shí)現(xiàn)二進(jìn)制信號(hào)的編碼,可由發(fā)送單片機(jī)來完成。二進(jìn)制信號(hào)的調(diào)制仍由發(fā)送單片機(jī)來完成,它把編碼后的二進(jìn)制信號(hào)調(diào)制成頻率為38 kHz的間斷脈沖串,相當(dāng)于用二進(jìn)制信號(hào)的編碼乘以頻率為38 kHz的脈沖信號(hào)得到的間斷脈沖串,調(diào)制后的間斷脈沖串即是紅外發(fā)射二極管要發(fā)送的信號(hào)。
2)二進(jìn)制信號(hào)的解調(diào)和解碼。二進(jìn)制信號(hào)的解調(diào)由一體化紅外接收頭TL1838來完成,它把收到的紅外信號(hào)經(jīng)內(nèi)部處理并解調(diào)復(fù)原(TL1838的解調(diào)可理解為:在輸入有脈沖串時(shí),輸出端輸出低電平,否則輸出高電平)。二進(jìn)制信號(hào)的解碼由接收單片機(jī)來完成,它把紅外接收頭送來的二進(jìn)制編碼波形通過解碼,還原出發(fā)送端發(fā)送的數(shù)據(jù)。
4.2 發(fā)射電路設(shè)計(jì)
以PT2262為核心組成的紅外線編碼發(fā)射電路。
4.3 接收電路設(shè)計(jì)
以AT89C52單片機(jī)為核心組成的紅外信號(hào)解碼電路。
接收電路主要包括單片機(jī)最小系統(tǒng)、紅外接收電路和負(fù)載電路三部分。AT89C52的18、19腳外接12 MHz的晶振和2只30PF的瓷片電容,與其內(nèi)部電路一起產(chǎn)生12 MHz的時(shí)鐘信號(hào)。其中復(fù)位電路接單片機(jī)的9腳,主要是用于整個(gè)電路的復(fù)位。
紅外接收采用了高靈敏紅外接收頭TL1838作為紅外接收器件。TL1838內(nèi)部高度集成了紅外接收輸入電路、傳輸阻抗放大器、自動(dòng)增益控制(AGC)電路、帶通濾波器、比較器以及施密特觸發(fā)器等。他將接收到的紅外光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào),經(jīng)AGC放大、干擾抑制、帶通濾波器選頻(其中心頻率為信噪比,在比較器中進(jìn)一步提高抗干擾性,再經(jīng)過積分器、施密特觸發(fā)器,最后在38 kHz),送至單片機(jī)解碼電路。紅外編碼脈沖信號(hào)直接傳送至單片機(jī)AT89C52的1腳(P1.0),處理發(fā)來單片機(jī)的編碼信號(hào)。
負(fù)載電路采用了由繼電器控制LED點(diǎn)亮和熄滅的電路。
4.4 實(shí)物電路
紅外信號(hào)發(fā)射部分用遙控器,紅外線接收部分用單片機(jī)接收并驅(qū)動(dòng)負(fù)載。
5 統(tǒng)功能說明
5.1 數(shù)字發(fā)送
按下發(fā)送部分的“開始”或“翻轉(zhuǎn)”鍵,發(fā)送信號(hào)。
5.2 接收顯示
接收電路處于工作狀態(tài),紅外接收頭將接收到的信號(hào)送入單片機(jī)并驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的負(fù)載電路。
6 結(jié)束語
本設(shè)計(jì)是在紅外遙控的工作原理與編碼方式的基礎(chǔ)上,將紅外線技術(shù)與單片機(jī)技術(shù)結(jié)合起來設(shè)計(jì)并制作了紅外數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)?;具_(dá)到了設(shè)計(jì)要求,通過發(fā)射電路的按鍵可以控制相應(yīng)數(shù)字的發(fā)送、接收等操作,并且可以自動(dòng)檢測(cè)到位和擴(kuò)展性能等特點(diǎn)。操作靈活、方便,并具有較高抗干擾能力。
參考文獻(xiàn)
[1]胡漢才.單片機(jī)原理及系統(tǒng)設(shè)計(jì)[M].北京:清華大學(xué)出版社,2002.
[2]聶詩良,李磊民.采用單片機(jī)發(fā)送并接收紅外遙控信號(hào)的方法[J].信息技術(shù),2004,28(2).
[3]赫建國,鄭燕,等.單片機(jī)在電子電路設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[M].北京:清華大學(xué)出版社,2006.
[4]陳永甫.紅外輻射紅外器件與典型應(yīng)用[M].北京:電子工業(yè)出版社,2004.
[5]張曉光,張國定.信號(hào)檢測(cè)與控制電路[M].北京:中國計(jì)量出版社,2008.
[6]何立民.MCS-51系列單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)系統(tǒng)配置與接口技術(shù)[M].北京:北京航空航天大學(xué)出版社,1999.
[7]田裕鵬.紅外檢測(cè)與診斷技術(shù)[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2006.
[8]王汝琳,王詠濤.紅外檢測(cè)技術(shù)[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2006.
[9]魏澤鼎,等.單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)與實(shí)例[M].北京:電子工業(yè)出版社,2005.
[10]吳立新.實(shí)用電子技術(shù)手冊(cè)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2002.
看了“紅外線遙控器應(yīng)用技術(shù)論文”的人還看: