紅外遙控裝置的設計

1. 簡易紅外遙控裝置

0 引言
隨著社會的不斷發展，智能設備的不斷出現，遙控器的運用越來越廣泛。無線遙控器由於控制距離遠，抗干擾性強，已越來越多的出現在生活的各個方面。本文介紹了一款通用的無線遙控器，採用AT89C5l作為控制核心並採用專用編碼解碼電路，由於其體積小、價格低廉因此可非常方便的移植到遙控機器人、遙控小車上等，實現遠距離控制。1 工作原理
當無線遙控器的某個按鍵按下時，由單片機判斷是否有按鍵發生並檢測出鍵值。單片機根據檢測到的鍵值發出相應的碼值，無線發射器負責將按鍵信號以編碼的形式在315MHz的頻率上發射出去。無線接收器接收並放大發射信號同時解調出TTL電平信號送至單片機進行處理，單片機通過比較和識別接收來的無線遙控編碼便可執行相應的遙控功能。2 設計方案
無線遙控工作原理圖如圖l所示。 本系統的設計思想沒有考慮信號編碼方式，因為這些是由專門的晶元完成的。本設計僅利用單片機AT89C52對4*4的矩陣鍵盤進行監控，當有按鍵發生時便將其相應的鍵值經單片機送與發射晶元，通過發射晶元將控制信號發射出去，由接收晶元完成信號的解調和放大。
該設計中無線發射接受晶元採用的是SZSAW系列的0733編碼發射晶元和CZS-7接收解碼晶元，它的工作方式為頻移鍵控FSK，因此發射信號比較穩定。0733發射晶元有四位數據端，CZS-7接收晶元除了四位數據端外還有一端為判斷位VT端，當VT為l時表明沒接受到信號，反之則接收到信號。晶元數據端的默認狀態均為低電平。
2．1 硬體設計方案
根據無線晶元編碼解碼的的特點，結合A189C52優秀的處理器功能，設計了以AT89C5l為控制核心的實現無線遙控技術的硬體電路圖，在最小電路圖的基礎上添加了矩陣鍵盤和專用IC，其電路示意圖如圖2所示。遙控器由專用發射晶元0733發射信號，當CZS7接收到信號後其VT端由低電平變為高電平，AT89C52的P2．4端檢測到VT的電平變化後，單片機開始查詢P2口的低四位。
2．2 軟體設計方案
無線遙控器的設計中軟體的主要功能是查詢按鍵發生時的鍵值，並將其送與0733數據端。而接收端軟體的作用是讀取接收解碼後的信號並與儲存在單片機里的數據進行匹配，控制單片機發出相應的控制信號。其設計流程如圖3、圖4所示。 3 結論
本文介紹了一種用單片機進行無線遙控的方案，利用較少的外設實現了基本的功能。其較強的抗干擾性使得該遙控器具有很好的通用性。經作者試驗在空曠地帶遙控距離可達上百米。此外，由於充分利用了單片機的內部資源，使整個應用系統結構更為緊湊，從而降低了系統的設計和實施的成本。專用編碼解碼晶元的使用也使該控制器具有較強的可靠性和穩定性。

2. 用紅外遙控器怎麼實現調節功放的音量大小，用單片機嗎

紅外遙控的音頻功放設計與製作

1.引言

本項目以單片機為核心，開發設計了具有紅外線遙控功能的功率放大器，整個系統構思巧妙，設計合理，實用性強。

2.發射電路原理

要使紅外線接收器能夠接收到的紅外線信號，我們必須紅外線發射時具有一定的信號特徵。

常用的區分指令信號的特徵是頻率特徵和碼組特徵，即用不同的頻率或不同編碼的電信號代表不同的指令。我們這里用到的是碼組特徵。碼分制紅外遙控電路就是指令信號產生電路以不同的脈沖編碼(不同的脈沖數目及組合)代表不同的指令。對於圖1來講，當不同的指令鍵被按下時，單片機編碼電路產生不同脈沖編碼的指令信號，也就是進行編碼，然後經調制電路調制，變為編碼脈沖調制信號，再由驅動電路驅動紅外發射器件發射紅外光信號。

本文用到的碼分制紅外線遙控系統的發射部分原理（如圖1）。

在發射部分電路中由於關鍵的編碼部分電路功能本文使用了美國公司Microchip生產的PIC16F84A單片機來實現，因而電路顯得非常簡潔。使用PIC16F84A單片機的好處還在於我們只要改變單片機里的程序就可以改變電路功能同時也可以實現一個遙控器控制多種機器。

發射部分的原理圖（見圖2）。

這個電路很簡潔，下面我們來簡單介紹一下。它一共有K1、K2、K3、K4四個按鍵。當按下按鍵K1時單片機PIC16F84A的第六個引腳RB0接地，表示給RB0一個低電平的有效信號。單片機PIC16F84A的6、7、8、9引腳都是它的信號輸入端，這4個輸入端都是低電平有效，高電平無效的，具體情況將在下一節介紹。單片機PIC16F84A收的K1發來的低電平信號後按照程序的設定在17引腳RA0輸出一串二進制碼10000000。該信號還很微小不能用來直接推動紅外線發光二極體，因此需要放大器放大。

在這里我們用三極體Q1來做放大器，它的型號是C1815，一個NPN型三極體。二進制碼信號經過放大後就可以推動紅外線發光二極體了。紅外線發光二極體D1負責把電信號轉換成紅外線信號並發射出去。

K2、K3、K4的功效和K1差不多，只是按下K2、K3、K4後，單片機PIC16F84A根據不同的引腳收到的有效信號後在17引腳RA0輸出的二進制碼不同。接收部分的電路就是根據二進制碼的不同來辨別用戶到底是按下哪個按鍵。

電路中的4MHz晶體振盪器和兩個22pF的電容是用來為單片機PIC16F84A提供基準頻率的。該電路使用4.5V的直流電源，由三節干電池提供。

電阻R1、R2、R3、R4的作用是在按鍵按下前連接單片機PIC16F84A的輸入引腳和電源，使引腳輸入高電平。當按鍵K按下時電阻起分壓作用，保證單片機PIC16F84A引腳有低電平輸入。

3.接收電路

紅外遙控的接收就是由紅外接收器件光電二極體或光電三極體接收下來，再把紅外光信號轉換成電信號。紅外遙控接收器由紅外線接收器件、前置放大電路、解調電路、指令信號檢出電路、記憶及驅動電路、執行電路組成。當紅外接收器件收到發射器的紅外指令信號時，它將紅外光信號變為電信號並送入前置故大器進行放大，再經解調器後，由指令信號檢出電路將指令信號檢出，最後記憶及驅動電路驅動執行電路，實現各種操作。

紅外遙控的接收部分的原理方框圖（如圖3）。

接收部分電路主要包括直流穩壓電源提供電路、紅外線接收電路、放大電路、顯示電路、

音頻功放電路。這個電路顯然比上一章的紅外線發射電路復雜多了，在這里我們先看一下接收部分的電路圖再慢慢分析它的原理。

接收部分的電路圖（見圖4）。

接收部分電路的顯示，音頻功放等功能需要較大的功率和電壓。因此我們不能用電池做電源，而是要用220V的交流生活用電源。可是220V的電源對於PIC16F84A單片機、DAC0830等晶元來說太高了，而且它們需要的是直流電源。所以我們需要把220V交流電變成幾伏的直流電源，這個工作是由直流穩壓電源電路完成的。這部分電路由兩個部分組成：1.降壓整流電路；2.穩壓電路、降壓整流電路由一個變壓器和4個整流二極體組成。如圖4.2所示，220V交流電通過變壓器T01後從220V的交流電壓變成15V左右的交流電壓，15V的交流電壓經過4個整流二極體整流後，轉換成有部分交流成分的直流電壓。在這部分電路的製作時要注意兩點：

1.變壓器初級必須接在220V交流電一端，次級接在電路板上。如果接錯輕則燒壞電路板，重則可能傷害到人生安全。初、次級的區分可以通過測變壓器的內阻辨別——內阻大的是初級，內阻小的是次級。

2.整流二極體的排列方向必須正確。整流二極體排列錯誤就會燒壞電容，也有可能會燒壞後面的晶元。

穩壓電路由一些電阻電容和穩壓晶元7805、7809組成。這部分電路的功能是對上一級電路提供的直流電壓進一步整流、穩壓、降壓，最後產生後面電路需要的5V直流電源和9V直流電壓。

如圖4.2，R01、R02、R18的作用是分壓、限流，它們使電壓進一步下降和當後面電路出現短路等毛病時可以限制電路過大保護電路。電容C01、C02、C03等電容的作用的濾波，使電壓的波形

更加平穩。這部分電路的關鍵功能是由穩壓晶元7805和7809實現。7805可以把前面的不穩定電壓

轉換成穩定的5V直流電源，輸出給晶元PIC16F84A和CD4511使用。7809可以把前面的不穩定電壓轉換成穩定的9V直流電源輸出給晶元DAC0830使用。

紅外接收電路由光電三極體Q03PIC16F84單片機等組成。光電三極體能夠把發射部分電路的紅外線發光二極體發射出來的紅外線信號接收下來，然後轉換成相應的電信號輸入到單片機PIC16F84A的6號引腳RB0中。

單片機PIC16F84A是接收部分電路的核心部件。它負責對接收到的信號解碼、識別，再根據接收到的信號輸出控制信號，控制下面電路的驅動電路和顯示電路。電容C06、C07、晶體振盪器X01可以產生4MHz的振盪時鍾信號為單片機PIC16F84A提供和發射部分的單片機一樣的時鍾信號，使它們可以同步工作。

放大電路由三極體Q01、Q02和一些電阻電容組成。它們的工作是對單片機PIC16F84A輸出的控制信號放大，推動下一級電路工作。

顯示電路由晶元CD4511和LED顯示管組成。它們的工作是顯示單片機輸出的信號是否符合設定的程序，方便電路的檢測與調試。參考圖4晶元CD4511接收的到單片機PIC16F84A發出的信號後就在相應的引腳發出高電平由LED顯示管顯示出來。

音頻功率放大器的類型很多，根據使用器件的不同，可分為純電子管、晶體管、集成電路、場效應管功率放大器。本項目的音頻功放電路選用晶元LM4756，由0AC0830進行D/A變換，控制功率放大器音量大小。

在發射電路中由於關鍵的編碼部分電路功能本設計使用了美國公司Microchip生產的PIC16F84A單片機來實現，因而電路顯得非常的簡潔。接收電路中也用到PIC16F84A，它負責把接收的信號解碼，輸出信號來控制音頻功放電路和顯示電路。使用PIC16F84A單片機的好處還在於我們只要改變單片機里的程序就可以實現電路功能的改變，同時也可以實現一個遙控器控制多種機器。

4．PCB設計與製作

根據電路原理圖，運用了Protel99軟體對電路進行了PCB設計，包括元器件的布局與布線，最後成功製作PCB板。這是該畢業設計的主要內容之一。

（1）元件的布局：手工布局，一般是遵循相關的元件放在一起的原則，有特殊要求的元件特別處理；例如開關、跳線、去耦電容等。

（2）PCB布線：布線的宗旨是能使線布到最合理最密集，而干擾最小。本設計採用手工布線與自動布線相結合的手段。先對有特殊要求的走線進行預布，例如電源線、地線和信號線等。

然後按照設定的規則自動布線；最後對完成的布線進行逐一的檢測。盡量減少過孔，使走線最短，最合理。

設計的PCB布線圖（見圖5）。

5.測試結果

在接收電路的電源功能上通過調試後在IC117805的輸出端輸出+5V的直流電壓供晶元

PIC16F84A和CD4511使用；在晶元IC127809的輸出端輸出穩定的+9V的直流電壓。電路實現的功能如下：

（1）實現了較遠距離的紅外線遙控。最遠遙控距離為十米左右。

（2）實現了音頻功放，最大輸出功率高達35W。

3. 紅外發送與接收技術

摘 要：介紹了一種對紅外信號發射器中的8鍵發射晶元進行鍵功能擴充的實現方法，分析了紅外遙控發射器集成電路BA5104的功能特點，給出了一種紅外接收軟體解碼的實現方法和具體程序。
關鍵詞：紅外遙控；多鍵功能；軟體解碼；發射；接收；BA5104
隨著時代的發展，在各種無線遙控中，紅外遙控以其體積小，功耗低，功能強，成本低等特點，而成為目前使用最為廣泛的一種遙控手段，同時也廣泛應用於各種家用電器產品、金融和商業設施中。此外，在有高壓、輻射、有毒氣體和粉塵等環境下的工業設備中，紅外遙控也以其可靠和隔離電氣干擾等特性而深受設計者的喜愛。
1紅外遙控發射裝置
一般的紅外遙控系統是由紅外遙控信號編碼發送器、紅外信號接收器和外圍電路等三部分組成。紅外遙控信號編碼發送器有8鍵、32鍵、64鍵輸入等多種型號。實際使用中常用10個左右的按鍵輸入，因為採用32鍵以上的紅外遙控信號編碼發送器具有價格高、功耗大、晶元外型尺寸大等缺點。8鍵輸入的風扇發射晶元電路經過改造後，可方便地用於10鍵輸入。本文即是筆者將原來風扇的發射晶元經過改造後，用到了另一家用電磁爐上，並用原來的紅外遙控信號發射器集成電路BA5104作為遙控信號發生器與按鍵開關、輸出驅動級和紅外發光二極體一起組成遙控發射器。
圖1所示是筆者利用二極體來增加鍵功能的電路連接方法，通過該電路可使遙控發射器具有9個按鍵。
圖中的BA5104是由振盪器、時鍾信號發生器，控制指令編碼器、碼轉換器、編碼調制器以及輸出緩沖器等組成的遙控信號發生器IC，其振盪器由第 12，13腳及外接陶瓷振盪器組成，振盪頻率取決於陶瓷振盪器，此處為455kHz，該頻率經BA5104內部電路12分頻後可得到約38kHz的脈沖載波信號，然後由遙控編碼脈沖對該38kHz的載波信號進行調制、驅動、放大，以激勵紅外發射管發出紅外遙控信號。455kHz經256分頻後可得到約為 1．78kHz的系統時鍾脈沖信號，其周期Tcp為0．5626ms。BA5104的8個按鍵K1～K8可直接輸入，而C1和C2鍵和K1～K8鍵一樣可在靜態時被內部電路上拉電阻置成高電平，但按下C1、C2鍵不會發出編碼，如果要增加一個鍵功能，可同時按住兩個鍵以得到一個新的鍵功能，並根據用戶所需得到用戶碼。而實際上，通過加接二極體也可以增加功能鍵數。2紅外接收的軟體解碼實現
通常對紅外信號的接收可採用硬體解碼的方法來實現，本文介紹一種通過軟體解碼來對接收的紅外信號進行編敏配程的方式。該方法與硬體解碼相比，大大增強了靈活性，同時也降低了成本。為了把風扇紅外遙控器應謹拿鬧用於其它電子設備，筆者利用單片機內的定時器及軟體程序實現了對遙控接收預放大器解調出的串列遙控碼的解碼，並得到了並行二進制遙控碼。這樣通過單片機的I／O口可控制其它設備以達到智能通用的目的。對上述紅外遙控系統的信息解碼通常需要完成以下幾點工作：
（1）識別遙控信號的起始位。
（2）識別「0」和「1」信號。
（3）將串列碼轉換為並行碼。
（4）識別正確的訂制代碼，防止其他遙控系統信號的干擾。
（5）防止誤碼，設計誤碼檢測。
圖2所示是BA5104晶元的輸出編碼格式。它由3位起始碼部分和2位用戶碼部分（C1，C2）組成。當某一按鍵按下時，LED端指示燈亮，同時，經過32ms延時後，D0端輸出有效幀，按鍵的時間越長，發出的有效幀也就越多（至少祥罩發出兩個有效幀）。兩個鍵同時按下時無效，此時發射器不予確認。
筆者選用AT89C51的內部定時器T0作為計數器，並選擇計數器的方式1進行工作，同時用內部時鍾來計數。12 MHz晶振經1 2分頻後，即可用1MHz的時鍾速率進行計數，其計數結果就代表著信息碼「0」、「1」或起始位。本文中「0」碼正脈沖寬度為1．2ms，即計數器的計數值應為1200，「1」碼正脈沖寬度為0．36ms，即計數器的計數值應為360，考慮到誤差的存在，實際「0」、「1」的計數器值可以是一個區域值，即分別為：［1150，1250］，［320，400］。據此，就可根據計數器的值解出所需的信息碼。
3程序代碼
下面給出與本系統相關的C51程序代碼：
／／定義代碼0、1值域

以上的發射裝置以及軟體解碼的方法經筆者使用，證明是可行的，也是很穩定的。

4. 如何用NE555實現的紅外遙控圖裝置最好帶發射圖接收圖 以及整合圖。

紅外遙控開關

本例介紹一款8通道紅夕遙控開關電路，它具有電路新穎、性能穩定等特點，可用於控制照明燈等家用電器。

電路工作原理

該紅外遙控開關電路由紅外遙控發射器電路和紅外遙控接收控制電路組成。

紅外遙控發射器電路由時基集成電路lCl、控制按鈕Sl-S8、電源開關S9、電阻器Rl、R2、電位器RPI-RP8、紅外發光二極體VLl、電容器Cl、C2和電池GB組成，如圖3-11所示。

紅外遙控接收控制電路由運算放大器集成電路IC2、音頻解碼集成電路lC3、電子開關集成電路IC4、1C5、八進制計數/解碼器集成電路IC6、四與非門集成電路IC7、電阻器R3-R8、電容器C3-C9、電位器RP9-RPl6、紅外光敏二極體VD、發光二極體VL2-VL9、晶刊管VTl-VT8組成，如圖3-12所示。

其中，VD和ICl、R3-R5、C3組成紅外接收放大電路;IC2和C4-C6、R6組成鎖相環解碼電路;IC4-1C6和RP9-RPl6組成自動巡檢控制電路;IC7(Dl-D4)內部的與非門Dl、D2和電阻器R7、R8、C7組成lOHz低頻振盪器;VL2-VL9和VTl-VT8組成控制執行電路;RLl-RL8為負載。

按動紅外遙控發射器上S1-S8中某按鈕時，lC1的3腳輸出約500kHz的振盪脈沖，驅動VLl發出調制紅外光。VD接收到VLl發出的調制紅外光信號並將其轉換為電信號，該信號經IC2放大、IC3解碼後，從IC3的8腳輸出。當紅外遙控發射器發射的編碼信號與IC3解碼後的信號頻率相同時，IC3的8腳由高電平變為低電平。

低頻振盪器輸出的lOHz低頻信號經D3驅動和D4選通控制後加至lC6的13腳，作為IC6的計數脈沖。當IC3的8腳為高電平時，IC7的11腳(D4的輸出端)有計數脈沖信號輸出;當lC3的8腳變為低電平時，計數脈沖信號消失，IC6停止計數，其某輸出端(與遙控發射器編碼路數相對應)將輸出高電平，使該路發光二極體點亮，晶閘管受觸發而導通，該路負載通電工作。同時，IC3的8腳維持輸出低電平。

例如，按動Sl時，IC6的YO端將輸出高電平，使IC4內部的電子開關S02接通，同時VL2點亮，VTl受觸發導通，第一路負載RLl通電工作。

調整RPl-RP8和RP9-RPl6的阻值，使8路遙控編碼和解碼的頻率相對應。

元器件選擇

Rl-R8選用1/4W金屬膜電阻器或碳膜電阻器。

RPl-RPl6均選用小型膜式可變電阻器。

Cl-C3、C6和C9均選用獨石電容器;C4、C5、C7和C8均選用耐壓值為16V的鋁電解電容器。

VLl選用SE303A型紅外發光二極體;VL2-VL9均選用φ3mm的高亮度發光二極體。

VD選用PH302型紅外光敏二極體。

ICl選用NE555或5G555型時基集成電路;IC2選用μA741或LM741型運算放大器集成電路;IC3選用LM567型音頻解碼器集成電路;IC4和1C5均選用CD4066型電子開關集成電路;IC6選用CD4022型八進制計數/脈沖分配器集成電路;IC7選用CD401l型四與非門集成電路。

VTl-VT8均選用3-1OA(應根據負載功率而定)、600V的雙向晶閘管。

S1-S8均選用微型動合(常開)按鈕;S9選用微型自鎖按鈕開關。