红外遥控电子开关设计

红外遥控电子开关设计内容摘要：

始位 扩展位 翻转位 14 位 = 图 15 3010帧结构 LEDR56P + 5VS1GND2V C C3U1I R _R E CT9015GNDGNDR56C100uF+ 5VP a b ‘ 0’码 ‘ 1’码 桂林电子工业学院毕业设计（论文）报告用纸 第 12 页 共 44 页 图 17 3010 码元格式 这里只用了单片机的一个 I/O 口，且不必加任何驱动电路。 当要发射信号比如‘ 0’码，事实上 口上的电平状态如图 5 所示，码元的高电平时就是载波信号，码元的低电平时 ，不发射信号。 38 KHZ 载波的周期为 微秒，由于单片机最多只能精确到 1 微秒，载波周期取 27 微秒时发射信号最稳定，发射距离大于 8 米。 编程时关 键是如何准确地在 38 KHZ 载波。 对于用 C51 编的程序，由于不知道其汇编代码，很难精确地取得周期为微秒的信号，即使是用定时器，进出中断程序以及重装计数初值都要耗费一定的时间，也很难精确到微秒。 我们采用循环延时的方法产生载波，用断点法来调试。 通常事业 KEIL C 编译器都有程序调试功能，调试程序时启动定时器 0，并设定为 1，不必开放中断，在产生载波的循环子程序里设置一个断点，当程序第一次运行到断点时又记下计数器的值，两值相减就是载波周期了，反复改变延时时间直到载波周期为 27 微秒。 当我们没有测量仪器 时，这种方法不失为测量信号周期的一种好方法。 当然，码元的宽度亦可采用这种方法调试。 下面是参考程序： include//晶振为 12MHZ Sbit LED=p3^0。 Sbit Key=P3^7。 //帧数据放数组 DATA 里 Unsigned char Data[4]={0x00,0xff,0x1f,0xe0}。 Void Transmit(int c1,int c2)。 //发射子程序 ************************************************ 下 面是主程序： Main() {unsigned char I,j。 Where (1) {where (key)。 //没按键下，等待 Transmit(340,565)。 //发射引导码 For (i=0。 i4。 i++) For (j=0。 j8。 j++)。 //发射帧数据 {if ((Data[i]j)amp。 1) Transmit(19,205)。 //’1’码 ElseTransmit(19,70)。 //’0’码 桂林电子工业学院毕业设计（论文）报告用纸 第 13 页 共 44 页 } Transmit(19,17)。 While(!key)。 //等待释放按键 } } //******************************************** 下面是发射子程序： Void transmit(int c1,int c2)// c1 为高电平宽度 {unsigned char I。 // c2 为低电平宽度 Do {LED=1。 //产生 38 KHZ 载波 For(i=8。 i0。 i)。 //延时 18 微秒 LED=0。 }while(c1)。 LED=1。 While(c2)。 } 利用单片机对红外线信号进行解码也很简单，电路如图 6B，一体化红外接收头内部集成有解调、信号放大和整形等电路，要注意的是在没有红外信号时，其输出端为高电平，有信号时为低电平，故其输出信号电平正好与发射端相反。 因而接收头输出的码元信号电平有区别的是高电平宽度不一样，‘ 0’码高电平宽度为 毫秒，‘ 1’码为 毫秒。 本例程就是测量高电平宽度来识别码元的，程序取帧数据的最后一个字节就可以识别不同的按键，客户码和数据码的第一个字节舍弃掉，最后将数据输出到 P1 口。 通过对红外遥控器各 按键发送脉冲的波形的分析可以识别码型，从而为软件解码提供依据。 程序如下： include//晶振为 12MHZ Sbit Rec=P3^1。 Unsigned char I,ch。 Unsigned int t。 Main() {TMOD=0X01。 TR0=1。 While(1) While(Rec)。 //等待接收信号 T=(TH08)+TL0。 //取得脉冲宽度 桂林电子工业学院毕业设计（论文）报告用纸 第 14 页 共 44 页 If (t400amp。 amp。 t750)。 //是‘ 0‘码 Else if (t1400amp。 amp。 t1750)//‘ 1‘码 If (i24)//取出最后一个字节 Ch|=1(i25)。 Else //非 0、 1 码，重新解码 {ch=0。 i=0。 } If (i++==32) p1=ch。 While(!Rec)。 TL0=0。 //重新计时 TH0=0。 } } 红外接收原理 接收电路可以使用集成红外接收器成品。 接收器包括红外接收管和信号处理IC。 接收器对外只有 3 个引脚： VCC、 GND 和一个脉冲信号输出口 PO。 与单片机接口非常方 便。 本次设计中采用的接收器是 Vishay 公司生产的 TSOP4838。 红外接收头的介绍 红外接收器 ，又称为红外接收头。 红外接收电路选用 Vishay 公司生产的专用红外接收模块 TSOP1738 或者 TSOP4838。 该接收模块是一个三端元件，使用单电源 +5V 电源，具有功耗低、抗干扰能力强、输入灵敏度高、对其它波长（ 950nm 以外）的红外光不敏感的特点，其内部结构框图如图 3所示。 （ 1） VCC 接系统的电源正极（ +5V）； （ 2） GND 接系统的地线（ 0V）； （ 3） 脉冲信号输出接 CPU的中断输入引脚（例如 8031 的 13 脚的 INT1）。 采取这种连 接方法，软件解码既可以工作于查询方式，也可以工作于中断方式。 TSOP4838 的工作原理为：首先，通过红外光敏元件将接收到的载波频率为 38kHz的脉冲调制红外光信号转化为电信号，再由前放大器和自动增益控制电路进行放大处理。 然后，通过带通滤波器和进行滤波，滤波后的信号由解调电路进行解调。 最后，由输出级电路进行反向放大输出。 为保证红外接收模块 TSOP4838 接收的准确性 ，要求发送端载波信号的频率应尽可能接近 38KHZ，因此 在设计脉冲振荡器时，要选用精密元件并保证电源电压稳定。 再 有，发送的数位 “0” 至少要对应 14个载波脉冲，这就要求传送的波特率不能超过 2400bps。 利用上述红外收发电路构成的红外信道最大通信距离为 8m。 红外接收头的外观 ： 桂林电子工业学院毕业设计（论文）报告用纸 第 15 页 共 44 页 图 18 红外接收头的外观 红外接收电路的应用： （ 1） 红外接收头在电路中有效地抑制了电源干扰。 （ 2） 当电压低于 时输出电压不能连续地支持外围电路。 图 19 红外接收电路的应用 红外接收部分在本次设计中的应用 1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBAT i t l eN u m be r R e v i s i o nS i z eBD a t e : 7 J un 2 0 0 5 S he e t o f F i l e : C : \ D oc u m e n t s a nd S e t t i ng s \ A d m i n i s t r a t o r \ 桌面 \单片机 \ 彭梁鸿 \红外解码和控制 . D d bD r a w n B y: 红外接收I N T12+34C4C A PV C CR 1 156T19 01 5桂林电子工业学院毕业设计（论文）报告用纸 第 16 页 共 44 页 图 110 红外接收部分 该电路中的红外接收头的 1管脚外接一个三极管 9015， 2脚接地， 3 脚一边接一个上拉电阻到电源，另一边通过一个小电容 到地。 三极管的作用是把红外接收头接收到的信号放大后再送到单片机的中断口；小电容 C4 的作用是滤波，滤掉信号中的大杂波；上拉电阻对红外接收头起保护作用。 设计原理 红外遥控电源开关的结构原理 红外线遥控编码芯片为 LC7461 等芯片为例来说明用单片机实现红外遥控解码遥控发射器专用芯片很多，根据编码格式可以分成脉冲宽度调制和脉冲相位调制两大类，这里我们以运用比较广泛，解码比较容易的脉冲宽度调制来加以说明，现以 LC7461 组成发射电路为例说明编码原理。 当发射器按键按下后，即有遥控码发出，所按的键不同遥控编码也不同。 这种遥控码具有以下特征：采用脉宽调制的串行码，以脉宽为 、间隔 、周期为 的组合表示二进制的 “0” ；以脉宽为 、间隔、周期为 的组合表示二进制的 “1”。 上述 “0” 和 “1” 组成的 42位二进制码经 38kHz 的载频进行二次调制以提高发射效率，达到降低电源功耗的目的。 然后再通过红外发射二极管产生红外线向空间发射。 7461 产生的遥控编码是连续的 42位二进制码组，其中前 26 位为用户识别码，能区别不同的红外遥控设备，防止不同机种遥控码互相干扰。 后 16 位为 8 位的操作码和 8 位的操作反码用于核对数据是否接收准确。 当遥控器上任意一个按键按下超过 36ms 时， LC7461 芯片的振荡器使芯片激活，将发射一个特定的同步码头，对于接收端而言就是一个 9ms 的低电平 ,和一个 的高电平，这个同步码头可以使程序知道从这个同步码头以后可以开始接收数据。 解码的关键是如何识别 “0” 和 “1” ，从位的定义我们可以发现 “0” 、 “1” 均以 的低电平开始，不同的是高电平的宽度不同， “0” 为 ,“1” 为 ,所以必须根据高电平的宽度区别 “0” 和 “1”。 如果从 低电平过后，开始延时， 以后，若读到的电平为低，说明该位为 “0” ，反之则为 “1” ，为了可靠起见，延时必须比 长些，但又不能超过 ,否则如果该位为 “0” ，读到的已是下一位的高电平，因此取（ +） /2= 最为可靠，一般取 左右即可。 继电器部分 因为有触电，开关的瞬间会有电磁干扰，而 51 单片机的抗干扰能力很差，容易死机，所以考虑用固态继电器，没有触点。 从而避免了这一弊端。 继电器是一种感性器件，桂林电子工业学院毕业设计（论文）报告用纸 第 17 页 共 44 页 对家用电灯实行控制，所以要加上一个反峰二极管。 图 111 继电器在设计中的连接 固态继电器 (SSR)实为可控硅和晶体管输出形式 ,SSR 是无 触点输出 .固态继电器又可分为直流固态继电器 (DCSSR)和交流固态继电器 (ACSSR)两种 .由于本设计是基于市电用户的 ,因此 ,这里选用交流固态继电器 (ACSSR).其内部结构如图 112所示 . 由图可知 ,SSR内部具有光电耦合电路 ,单片机输出的 TTL电平或 CMOS电平可直接与SSR 连接 .对于 ACSSR,控制输入接至 3,4 端 ,交流负载与交流供电电源一起接至 1,2 端 .本设计中 ,利用 MCS51 单片机的 输出切断负载信号 ,接入 ACSSR 的 3,4 端 , ACSSR的 1,2端接在负载与零线之间即可 .如图 113所示 . 图 112 交流固态继电器 (ACSSR)的内部结构图 图 113 切断负载部分 1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBAT i t l eN u m be r R e v i s i o nS i z eBD a t e : 7 J un 2 0 0 5。