红外遥控装置的设计

1. 简易红外遥控装置

0 引言
随着社会的不断发展，智能设备的不断出现，遥控器的运用越来越广泛。无线遥控器由于控制距离远，抗干扰性强，已越来越多的出现在生活的各个方面。本文介绍了一款通用的无线遥控器，采用AT89C5l作为控制核心并采用专用编码解码电路，由于其体积小、价格低廉因此可非常方便的移植到遥控机器人、遥控小车上等，实现远距离控制。1 工作原理
当无线遥控器的某个按键按下时，由单片机判断是否有按键发生并检测出键值。单片机根据检测到的键值发出相应的码值，无线发射器负责将按键信号以编码的形式在315MHz的频率上发射出去。无线接收器接收并放大发射信号同时解调出TTL电平信号送至单片机进行处理，单片机通过比较和识别接收来的无线遥控编码便可执行相应的遥控功能。2 设计方案
无线遥控工作原理图如图l所示。 本系统的设计思想没有考虑信号编码方式，因为这些是由专门的芯片完成的。本设计仅利用单片机AT89C52对4*4的矩阵键盘进行监控，当有按键发生时便将其相应的键值经单片机送与发射芯片，通过发射芯片将控制信号发射出去，由接收芯片完成信号的解调和放大。
该设计中无线发射接受芯片采用的是SZSAW系列的0733编码发射芯片和CZS-7接收解码芯片，它的工作方式为频移键控FSK，因此发射信号比较稳定。0733发射芯片有四位数据端，CZS-7接收芯片除了四位数据端外还有一端为判断位VT端，当VT为l时表明没接受到信号，反之则接收到信号。芯片数据端的默认状态均为低电平。
2．1 硬件设计方案
根据无线芯片编码解码的的特点，结合A189C52优秀的处理器功能，设计了以AT89C5l为控制核心的实现无线遥控技术的硬件电路图，在最小电路图的基础上添加了矩阵键盘和专用IC，其电路示意图如图2所示。遥控器由专用发射芯片0733发射信号，当CZS7接收到信号后其VT端由低电平变为高电平，AT89C52的P2．4端检测到VT的电平变化后，单片机开始查询P2口的低四位。
2．2 软件设计方案
无线遥控器的设计中软件的主要功能是查询按键发生时的键值，并将其送与0733数据端。而接收端软件的作用是读取接收解码后的信号并与储存在单片机里的数据进行匹配，控制单片机发出相应的控制信号。其设计流程如图3、图4所示。 3 结论
本文介绍了一种用单片机进行无线遥控的方案，利用较少的外设实现了基本的功能。其较强的抗干扰性使得该遥控器具有很好的通用性。经作者试验在空旷地带遥控距离可达上百米。此外，由于充分利用了单片机的内部资源，使整个应用系统结构更为紧凑，从而降低了系统的设计和实施的成本。专用编码解码芯片的使用也使该控制器具有较强的可靠性和稳定性。

2. 用红外遥控器怎么实现调节功放的音量大小，用单片机吗

红外遥控的音频功放设计与制作

1.引言

本项目以单片机为核心，开发设计了具有红外线遥控功能的功率放大器，整个系统构思巧妙，设计合理，实用性强。

2.发射电路原理

要使红外线接收器能够接收到的红外线信号，我们必须红外线发射时具有一定的信号特征。

常用的区分指令信号的特征是频率特征和码组特征，即用不同的频率或不同编码的电信号代表不同的指令。我们这里用到的是码组特征。码分制红外遥控电路就是指令信号产生电路以不同的脉冲编码(不同的脉冲数目及组合)代表不同的指令。对于图1来讲，当不同的指令键被按下时，单片机编码电路产生不同脉冲编码的指令信号，也就是进行编码，然后经调制电路调制，变为编码脉冲调制信号，再由驱动电路驱动红外发射器件发射红外光信号。

本文用到的码分制红外线遥控系统的发射部分原理（如图1）。

在发射部分电路中由于关键的编码部分电路功能本文使用了美国公司Microchip生产的PIC16F84A单片机来实现，因而电路显得非常简洁。使用PIC16F84A单片机的好处还在于我们只要改变单片机里的程序就可以改变电路功能同时也可以实现一个遥控器控制多种机器。

发射部分的原理图（见图2）。

这个电路很简洁，下面我们来简单介绍一下。它一共有K1、K2、K3、K4四个按键。当按下按键K1时单片机PIC16F84A的第六个引脚RB0接地，表示给RB0一个低电平的有效信号。单片机PIC16F84A的6、7、8、9引脚都是它的信号输入端，这4个输入端都是低电平有效，高电平无效的，具体情况将在下一节介绍。单片机PIC16F84A收的K1发来的低电平信号后按照程序的设定在17引脚RA0输出一串二进制码10000000。该信号还很微小不能用来直接推动红外线发光二极管，因此需要放大器放大。

在这里我们用三极管Q1来做放大器，它的型号是C1815，一个NPN型三极管。二进制码信号经过放大后就可以推动红外线发光二极管了。红外线发光二极管D1负责把电信号转换成红外线信号并发射出去。

K2、K3、K4的功效和K1差不多，只是按下K2、K3、K4后，单片机PIC16F84A根据不同的引脚收到的有效信号后在17引脚RA0输出的二进制码不同。接收部分的电路就是根据二进制码的不同来辨别用户到底是按下哪个按键。

电路中的4MHz晶体振荡器和两个22pF的电容是用来为单片机PIC16F84A提供基准频率的。该电路使用4.5V的直流电源，由三节干电池提供。

电阻R1、R2、R3、R4的作用是在按键按下前连接单片机PIC16F84A的输入引脚和电源，使引脚输入高电平。当按键K按下时电阻起分压作用，保证单片机PIC16F84A引脚有低电平输入。

3.接收电路

红外遥控的接收就是由红外接收器件光电二极管或光电三极管接收下来，再把红外光信号转换成电信号。红外遥控接收器由红外线接收器件、前置放大电路、解调电路、指令信号检出电路、记忆及驱动电路、执行电路组成。当红外接收器件收到发射器的红外指令信号时，它将红外光信号变为电信号并送入前置故大器进行放大，再经解调器后，由指令信号检出电路将指令信号检出，最后记忆及驱动电路驱动执行电路，实现各种操作。

红外遥控的接收部分的原理方框图（如图3）。

接收部分电路主要包括直流稳压电源提供电路、红外线接收电路、放大电路、显示电路、

音频功放电路。这个电路显然比上一章的红外线发射电路复杂多了，在这里我们先看一下接收部分的电路图再慢慢分析它的原理。

接收部分的电路图（见图4）。

接收部分电路的显示，音频功放等功能需要较大的功率和电压。因此我们不能用电池做电源，而是要用220V的交流生活用电源。可是220V的电源对于PIC16F84A单片机、DAC0830等芯片来说太高了，而且它们需要的是直流电源。所以我们需要把220V交流电变成几伏的直流电源，这个工作是由直流稳压电源电路完成的。这部分电路由两个部分组成：1.降压整流电路；2.稳压电路、降压整流电路由一个变压器和4个整流二极管组成。如图4.2所示，220V交流电通过变压器T01后从220V的交流电压变成15V左右的交流电压，15V的交流电压经过4个整流二极管整流后，转换成有部分交流成分的直流电压。在这部分电路的制作时要注意两点：

1.变压器初级必须接在220V交流电一端，次级接在电路板上。如果接错轻则烧坏电路板，重则可能伤害到人生安全。初、次级的区分可以通过测变压器的内阻辨别——内阻大的是初级，内阻小的是次级。

2.整流二极管的排列方向必须正确。整流二极管排列错误就会烧坏电容，也有可能会烧坏后面的芯片。

稳压电路由一些电阻电容和稳压芯片7805、7809组成。这部分电路的功能是对上一级电路提供的直流电压进一步整流、稳压、降压，最后产生后面电路需要的5V直流电源和9V直流电压。

如图4.2，R01、R02、R18的作用是分压、限流，它们使电压进一步下降和当后面电路出现短路等毛病时可以限制电路过大保护电路。电容C01、C02、C03等电容的作用的滤波，使电压的波形

更加平稳。这部分电路的关键功能是由稳压芯片7805和7809实现。7805可以把前面的不稳定电压

转换成稳定的5V直流电源，输出给芯片PIC16F84A和CD4511使用。7809可以把前面的不稳定电压转换成稳定的9V直流电源输出给芯片DAC0830使用。

红外接收电路由光电三极管Q03PIC16F84单片机等组成。光电三极管能够把发射部分电路的红外线发光二极管发射出来的红外线信号接收下来，然后转换成相应的电信号输入到单片机PIC16F84A的6号引脚RB0中。

单片机PIC16F84A是接收部分电路的核心部件。它负责对接收到的信号解码、识别，再根据接收到的信号输出控制信号，控制下面电路的驱动电路和显示电路。电容C06、C07、晶体振荡器X01可以产生4MHz的振荡时钟信号为单片机PIC16F84A提供和发射部分的单片机一样的时钟信号，使它们可以同步工作。

放大电路由三极管Q01、Q02和一些电阻电容组成。它们的工作是对单片机PIC16F84A输出的控制信号放大，推动下一级电路工作。

显示电路由芯片CD4511和LED显示管组成。它们的工作是显示单片机输出的信号是否符合设定的程序，方便电路的检测与调试。参考图4芯片CD4511接收的到单片机PIC16F84A发出的信号后就在相应的引脚发出高电平由LED显示管显示出来。

音频功率放大器的类型很多，根据使用器件的不同，可分为纯电子管、晶体管、集成电路、场效应管功率放大器。本项目的音频功放电路选用芯片LM4756，由0AC0830进行D/A变换，控制功率放大器音量大小。

在发射电路中由于关键的编码部分电路功能本设计使用了美国公司Microchip生产的PIC16F84A单片机来实现，因而电路显得非常的简洁。接收电路中也用到PIC16F84A，它负责把接收的信号解码，输出信号来控制音频功放电路和显示电路。使用PIC16F84A单片机的好处还在于我们只要改变单片机里的程序就可以实现电路功能的改变，同时也可以实现一个遥控器控制多种机器。

4．PCB设计与制作

根据电路原理图，运用了Protel99软件对电路进行了PCB设计，包括元器件的布局与布线，最后成功制作PCB板。这是该毕业设计的主要内容之一。

（1）元件的布局：手工布局，一般是遵循相关的元件放在一起的原则，有特殊要求的元件特别处理；例如开关、跳线、去耦电容等。

（2）PCB布线：布线的宗旨是能使线布到最合理最密集，而干扰最小。本设计采用手工布线与自动布线相结合的手段。先对有特殊要求的走线进行预布，例如电源线、地线和信号线等。

然后按照设定的规则自动布线；最后对完成的布线进行逐一的检测。尽量减少过孔，使走线最短，最合理。

设计的PCB布线图（见图5）。

5.测试结果

在接收电路的电源功能上通过调试后在IC117805的输出端输出+5V的直流电压供芯片

PIC16F84A和CD4511使用；在芯片IC127809的输出端输出稳定的+9V的直流电压。电路实现的功能如下：

（1）实现了较远距离的红外线遥控。最远遥控距离为十米左右。

（2）实现了音频功放，最大输出功率高达35W。

3. 红外发送与接收技术

摘 要：介绍了一种对红外信号发射器中的8键发射芯片进行键功能扩充的实现方法，分析了红外遥控发射器集成电路BA5104的功能特点，给出了一种红外接收软件解码的实现方法和具体程序。
关键词：红外遥控；多键功能；软件解码；发射；接收；BA5104
随着时代的发展，在各种无线遥控中，红外遥控以其体积小，功耗低，功能强，成本低等特点，而成为目前使用最为广泛的一种遥控手段，同时也广泛应用于各种家用电器产品、金融和商业设施中。此外，在有高压、辐射、有毒气体和粉尘等环境下的工业设备中，红外遥控也以其可靠和隔离电气干扰等特性而深受设计者的喜爱。
1红外遥控发射装置
一般的红外遥控系统是由红外遥控信号编码发送器、红外信号接收器和外围电路等三部分组成。红外遥控信号编码发送器有8键、32键、64键输入等多种型号。实际使用中常用10个左右的按键输入，因为采用32键以上的红外遥控信号编码发送器具有价格高、功耗大、芯片外型尺寸大等缺点。8键输入的风扇发射芯片电路经过改造后，可方便地用于10键输入。本文即是笔者将原来风扇的发射芯片经过改造后，用到了另一家用电磁炉上，并用原来的红外遥控信号发射器集成电路BA5104作为遥控信号发生器与按键开关、输出驱动级和红外发光二极管一起组成遥控发射器。
图1所示是笔者利用二极管来增加键功能的电路连接方法，通过该电路可使遥控发射器具有9个按键。
图中的BA5104是由振荡器、时钟信号发生器，控制指令编码器、码转换器、编码调制器以及输出缓冲器等组成的遥控信号发生器IC，其振荡器由第 12，13脚及外接陶瓷振荡器组成，振荡频率取决于陶瓷振荡器，此处为455kHz，该频率经BA5104内部电路12分频后可得到约38kHz的脉冲载波信号，然后由遥控编码脉冲对该38kHz的载波信号进行调制、驱动、放大，以激励红外发射管发出红外遥控信号。455kHz经256分频后可得到约为 1．78kHz的系统时钟脉冲信号，其周期Tcp为0．5626ms。BA5104的8个按键K1～K8可直接输入，而C1和C2键和K1～K8键一样可在静态时被内部电路上拉电阻置成高电平，但按下C1、C2键不会发出编码，如果要增加一个键功能，可同时按住两个键以得到一个新的键功能，并根据用户所需得到用户码。而实际上，通过加接二极管也可以增加功能键数。2红外接收的软件解码实现
通常对红外信号的接收可采用硬件解码的方法来实现，本文介绍一种通过软件解码来对接收的红外信号进行编敏配程的方式。该方法与硬件解码相比，大大增强了灵活性，同时也降低了成本。为了把风扇红外遥控器应谨拿闹用于其它电子设备，笔者利用单片机内的定时器及软件程序实现了对遥控接收预放大器解调出的串行遥控码的解码，并得到了并行二进制遥控码。这样通过单片机的I／O口可控制其它设备以达到智能通用的目的。对上述红外遥控系统的信息解码通常需要完成以下几点工作：
（1）识别遥控信号的起始位。
（2）识别“0”和“1”信号。
（3）将串行码转换为并行码。
（4）识别正确的订制代码，防止其他遥控系统信号的干扰。
（5）防止误码，设计误码检测。
图2所示是BA5104芯片的输出编码格式。它由3位起始码部分和2位用户码部分（C1，C2）组成。当某一按键按下时，LED端指示灯亮，同时，经过32ms延时后，D0端输出有效帧，按键的时间越长，发出的有效帧也就越多（至少祥罩发出两个有效帧）。两个键同时按下时无效，此时发射器不予确认。
笔者选用AT89C51的内部定时器T0作为计数器，并选择计数器的方式1进行工作，同时用内部时钟来计数。12 MHz晶振经1 2分频后，即可用1MHz的时钟速率进行计数，其计数结果就代表着信息码“0”、“1”或起始位。本文中“0”码正脉冲宽度为1．2ms，即计数器的计数值应为1200，“1”码正脉冲宽度为0．36ms，即计数器的计数值应为360，考虑到误差的存在，实际“0”、“1”的计数器值可以是一个区域值，即分别为：［1150，1250］，［320，400］。据此，就可根据计数器的值解出所需的信息码。
3程序代码
下面给出与本系统相关的C51程序代码：
／／定义代码0、1值域

以上的发射装置以及软件解码的方法经笔者使用，证明是可行的，也是很稳定的。

4. 如何用NE555实现的红外遥控图装置最好带发射图接收图 以及整合图。

红外遥控开关

本例介绍一款8通道红夕遥控开关电路，它具有电路新颖、性能稳定等特点，可用于控制照明灯等家用电器。

电路工作原理

该红外遥控开关电路由红外遥控发射器电路和红外遥控接收控制电路组成。

红外遥控发射器电路由时基集成电路lCl、控制按钮Sl-S8、电源开关S9、电阻器Rl、R2、电位器RPI-RP8、红外发光二极管VLl、电容器Cl、C2和电池GB组成，如图3-11所示。

红外遥控接收控制电路由运算放大器集成电路IC2、音频译码集成电路lC3、电子开关集成电路IC4、1C5、八进制计数/译码器集成电路IC6、四与非门集成电路IC7、电阻器R3-R8、电容器C3-C9、电位器RP9-RPl6、红外光敏二极管VD、发光二极管VL2-VL9、晶刊管VTl-VT8组成，如图3-12所示。

其中，VD和ICl、R3-R5、C3组成红外接收放大电路;IC2和C4-C6、R6组成锁相环译码电路;IC4-1C6和RP9-RPl6组成自动巡检控制电路;IC7(Dl-D4)内部的与非门Dl、D2和电阻器R7、R8、C7组成lOHz低频振荡器;VL2-VL9和VTl-VT8组成控制执行电路;RLl-RL8为负载。

按动红外遥控发射器上S1-S8中某按钮时，lC1的3脚输出约500kHz的振荡脉冲，驱动VLl发出调制红外光。VD接收到VLl发出的调制红外光信号并将其转换为电信号，该信号经IC2放大、IC3译码后，从IC3的8脚输出。当红外遥控发射器发射的编码信号与IC3译码后的信号频率相同时，IC3的8脚由高电平变为低电平。

低频振荡器输出的lOHz低频信号经D3驱动和D4选通控制后加至lC6的13脚，作为IC6的计数脉冲。当IC3的8脚为高电平时，IC7的11脚(D4的输出端)有计数脉冲信号输出;当lC3的8脚变为低电平时，计数脉冲信号消失，IC6停止计数，其某输出端(与遥控发射器编码路数相对应)将输出高电平，使该路发光二极管点亮，晶闸管受触发而导通，该路负载通电工作。同时，IC3的8脚维持输出低电平。

例如，按动Sl时，IC6的YO端将输出高电平，使IC4内部的电子开关S02接通，同时VL2点亮，VTl受触发导通，第一路负载RLl通电工作。

调整RPl-RP8和RP9-RPl6的阻值，使8路遥控编码和译码的频率相对应。

元器件选择

Rl-R8选用1/4W金属膜电阻器或碳膜电阻器。

RPl-RPl6均选用小型膜式可变电阻器。

Cl-C3、C6和C9均选用独石电容器;C4、C5、C7和C8均选用耐压值为16V的铝电解电容器。

VLl选用SE303A型红外发光二极管;VL2-VL9均选用φ3mm的高亮度发光二极管。

VD选用PH302型红外光敏二极管。

ICl选用NE555或5G555型时基集成电路;IC2选用μA741或LM741型运算放大器集成电路;IC3选用LM567型音频译码器集成电路;IC4和1C5均选用CD4066型电子开关集成电路;IC6选用CD4022型八进制计数/脉冲分配器集成电路;IC7选用CD401l型四与非门集成电路。

VTl-VT8均选用3-1OA(应根据负载功率而定)、600V的双向晶闸管。

S1-S8均选用微型动合(常开)按钮;S9选用微型自锁按钮开关。