電氣自動(dòng)化專業(yè)畢業(yè)論文：紅外遙控信號(hào)解碼控制電路

1、貴州航天職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 論 文 題 目：紅外遙控信號(hào)解碼控制電路專 業(yè) 領(lǐng) 域： 電 氣 自 動(dòng) 化 指 導(dǎo) 教 師： 作 者 姓 名： 班 學(xué) 號(hào)： 摘 要隨著材料科學(xué)、工藝技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展與進(jìn)步，電路系統(tǒng)向著集成度極高的方向發(fā)展。cpu的生產(chǎn)制造技術(shù)，也朝著綜合性、技術(shù)性、實(shí)用性發(fā)展。如cpu的運(yùn)算位數(shù)從4位、8位 到32位機(jī)的發(fā)展，運(yùn)算速度從8 mhz、32 mhz到1.6 ghz。可以說是日新月異的發(fā)展著。其中單片機(jī)在控制系統(tǒng)中的應(yīng)用是越來越普遍了。單片機(jī)控制系統(tǒng)是以單片機(jī)（cpu）為核心部件，擴(kuò)展一些外部接口和設(shè)備，組成單片機(jī)工業(yè)控制機(jī)，主要用于工業(yè)過程控制。要進(jìn)行單片機(jī)

2、系統(tǒng)設(shè)計(jì)首先必須具有一定的硬件基礎(chǔ)知識(shí)；其次，需要具有一定的軟件設(shè)計(jì)能力，能夠根據(jù)系統(tǒng)的要求，靈活地設(shè)計(jì)出所需要的程序；第三，具有綜合運(yùn)用知識(shí)的能力。最后，還必須掌握生產(chǎn)過程的工藝性能及被測(cè)參數(shù)的測(cè)量方法，以及被控對(duì)象的動(dòng)、靜態(tài)特性，有時(shí)甚至要求給出被控對(duì)象的數(shù)學(xué)模型。單片機(jī)的開發(fā)與應(yīng)用必須借助于單片機(jī)開發(fā)系統(tǒng)來完成，換句話說，沒有單片機(jī)開發(fā)系統(tǒng)，單片機(jī)不可能得到應(yīng)用。此開發(fā)系統(tǒng)是以8031為核心的單板系統(tǒng)。因此它既是開發(fā)系統(tǒng)又是典型的mcs-51單片機(jī)的應(yīng)用系統(tǒng)，是mcs-51單片機(jī)軟、硬件知識(shí)的綜合體。它包括數(shù)據(jù)存儲(chǔ)擴(kuò)展，程序存儲(chǔ)擴(kuò)展，串行i/o口應(yīng)用，數(shù)字顯示等電路硬件結(jié)構(gòu)。本文著重討論

3、以led數(shù)碼管作為輸出設(shè)備的單片機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。首先對(duì)繪制電路原理圖和pcb圖的工作環(huán)境protell33作了詳細(xì)的介紹，然后在分析硬件結(jié)構(gòu)的同時(shí)對(duì)所用到的8031、74ls373的工作原理也作了分析， led數(shù)碼管顯示器的工作原理進(jìn)行了詳細(xì)的介紹。在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)出硬件電路。最后借助仿真器對(duì)硬件電路和相關(guān)軟件進(jìn)行綜合調(diào)試。從而完成了利用8031開發(fā)了紅外遙控信號(hào)解碼控制電路的研制。共分為四章，第一章：紅外遙控的初步認(rèn)識(shí)、第二章 紅外遙控系統(tǒng)的構(gòu)成原理、第三章 protel99se簡介及應(yīng)用、第四章 紅外遙控信號(hào)解碼控制電路的設(shè)計(jì)原理。關(guān)鍵詞： 8031 單片機(jī) 輸出控制 顯示驅(qū)動(dòng) 編碼

4、與解碼 目 錄第一章 紅外遙控的初步認(rèn)識(shí)11.1紅外遙控的認(rèn)識(shí)11.1.1遙控技術(shù)11.1.2紅外線11.1.3紅外遙控的基本原理21.2 紅外遙控的類別介紹21.2.1無線遙控21.2.2無線電遙控31.3紅外遙控電路的應(yīng)用與影響41.3.1紅外遙控的應(yīng)用范圍41.3.2 具體集成電路產(chǎn)品的應(yīng)用范圍4第二章 紅外遙控系統(tǒng)的構(gòu)成原理62.1 遙控系統(tǒng)的基本組成62.2 紅外遙控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)8第三章 紅外遙控信號(hào)解碼控制電路的設(shè)計(jì)原理103.1 控制電路的硬件結(jié)構(gòu)103.2 紅外遙控信號(hào)解碼控制的原理圖設(shè)計(jì)163.3 電路原理圖的pcb設(shè)計(jì)183.4 遙控信號(hào)的編碼與解碼20第四章 設(shè)計(jì)總結(jié)23參考

5、文獻(xiàn)24第一章 紅外遙控的初步認(rèn)識(shí)1.1紅外遙控的認(rèn)識(shí)1.1.1遙控技術(shù)遠(yuǎn)程遙控技術(shù)又稱為遙控技術(shù)，是指實(shí)現(xiàn)對(duì)被控目標(biāo)的遙遠(yuǎn)控制，在工業(yè)控制、航空航天、家電領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。紅外遙控是以紅外線作為載體來傳送遙控命令的，其波長介于紅光和微波之間，0.773m為近紅外區(qū)，330m為中紅區(qū)，301000m為遠(yuǎn)紅外區(qū)。是一種無線、非接觸控制技術(shù)，具有抗干擾能力強(qiáng)，信息傳輸可靠，功耗低，成本低，易實(shí)現(xiàn)等顯著優(yōu)點(diǎn)，在通過云霧塵埃等充滿懸浮粒子的物質(zhì)時(shí)不易發(fā)生散射，有較強(qiáng)的穿透能力，還具有不易受干擾于產(chǎn)生等優(yōu)點(diǎn)，被諸多電子設(shè)備特別是家用電器廣泛采用，并越來越多的應(yīng)用到計(jì)算機(jī)系統(tǒng)等遙控裝置中。 1.1.2紅外線紅

6、外線又稱紅外光波，在電磁波譜中，光波的波長范圍為0.01um1000um。根據(jù)波長的不同可分為可見光和不可見光，波長為0.38um0.76um的光波可為可見光，依次為紅、橙、黃、綠、青、藍(lán)、紫七種顏色。光波為0.01um0.38um的光波為紫外光(線)，波長為0.76um1000um的光波為紅外光(線)。紅外光按波長范圍分為近紅外、中紅外、遠(yuǎn)紅外、極紅外4類。紅外線遙控是利用近紅外光傳送遙控指令的，波長為0.76um1.5um。用近紅外作為遙控光源，是因?yàn)槟壳凹t外發(fā)射器件(紅外發(fā)光管)與紅外接收器件(光敏二極管、三極管及光電池)的發(fā)光與受光峰值波長一般為0.8um0.94um，在近紅外光波段內(nèi)

7、，二者的光譜正好重合，能夠很好地匹配，可以獲得較高的傳輸效率及較高的可靠性。 1.1.3紅外遙控的基本原理1基本原理紅外遙控的發(fā)射電路是采用紅外發(fā)光二極管來發(fā)出經(jīng)過調(diào)制的紅外光波；紅外接收電路由紅外接收二極管、三極管或硅光電池組成，它們將紅外發(fā)射器發(fā)射的紅外光轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的電信號(hào)，再送后置放大器。1）發(fā)射機(jī)一般由指令鍵(或操作桿)、指令編碼系統(tǒng)、調(diào)制電路、驅(qū)動(dòng)電路、發(fā)射電路等幾部分組成。當(dāng)按下指令鍵或推動(dòng)操作桿時(shí)，指令編碼電路產(chǎn)生所需的指令編碼信號(hào)，指令編碼信號(hào)對(duì)載體進(jìn)行調(diào)制，再由驅(qū)動(dòng)電路進(jìn)行功率放大后由發(fā)射電路向外發(fā)射經(jīng)調(diào)制定指令編碼信號(hào)。2）接收電路一般由接收電路、放大電路、調(diào)制電路、指令譯

8、碼電路、驅(qū)動(dòng)電路、執(zhí)行電路(機(jī)構(gòu))等幾部分組成。接收電路將發(fā)射器發(fā)出的已調(diào)制的編碼指令信號(hào)接收下來，并進(jìn)行放大后送解調(diào)電路，解調(diào)電路將已調(diào)制的指令編碼信號(hào)解調(diào)出來，即還原為編碼信號(hào)。指令譯碼器將編碼指令信號(hào)進(jìn)行譯碼，最后由驅(qū)動(dòng)電路來驅(qū)動(dòng)執(zhí)行電路實(shí)現(xiàn)各種指令的操作控制（機(jī)構(gòu)）。1.2 紅外遙控的類別介紹1.2.1無線遙控?zé)o線遙控是指實(shí)現(xiàn)對(duì)被控目標(biāo)的非接觸遙遠(yuǎn)控制，在工業(yè)控制、航空航天、家電領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。無線遙控和無線傳輸系統(tǒng)與有線和紅外設(shè)備相比提高了移動(dòng)自由度。由此使無線遙控裝置和無線傳輸系統(tǒng)在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用越來越多。相對(duì)電纜連線的優(yōu)點(diǎn)在于安裝成本低(無需布線、不用地下工程、沒有電纜槽)，提高了

9、靈活性并降低了維護(hù)成本。1）無線遙控分類無線遙控系統(tǒng)的種類和分類方法很多，主要幾種方法有：按傳輸控制指令信號(hào)的載體分為：無線電遙控、紅外線遙控、超聲波遙控；按信號(hào)的編碼方式分：頻率編碼和脈沖編碼；按傳輸通道數(shù)分為：單通道和多通道遙控；按同一時(shí)間能夠傳輸?shù)闹噶顢?shù)目分為：單路和多路遙控；按指令信號(hào)對(duì)被控目標(biāo)的控制技術(shù)分為：開關(guān)型比例型遙控。2）無線遙控組成遙控系統(tǒng)一般由發(fā)射器和接收器兩部分組成。發(fā)射器一般由指令鍵、指令編碼電路、調(diào)制電路、驅(qū)動(dòng)電路、發(fā)射電路等幾部分組成。指令編碼電路產(chǎn)生相應(yīng)的指令編碼信號(hào)，編碼指令信號(hào)對(duì)載體進(jìn)行調(diào)制，再由驅(qū)動(dòng)電路進(jìn)行功率放大后由發(fā)射電路向外發(fā)射經(jīng)過調(diào)制的指令編碼信號(hào)

10、。接收器一般由接收電路、放大電路、解調(diào)電路、指令譯碼電路、驅(qū)動(dòng)電路和執(zhí)行電路幾部分組成。接收電路將發(fā)射器發(fā)射的已調(diào)制的編碼指令信號(hào)接收下來，并進(jìn)行發(fā)大后送解調(diào)電路。解調(diào)電路將以調(diào)制定編碼解調(diào)下來，即還原為編碼信號(hào)。指令譯碼器將編碼指令信號(hào)進(jìn)行譯碼，最后由驅(qū)動(dòng)電路來驅(qū)動(dòng)執(zhí)行電路實(shí)現(xiàn)各種指令的操作。3）無線遙控應(yīng)用采用紅外技術(shù)發(fā)射不可見的光波的系統(tǒng)和無線通信系統(tǒng)相比有著明顯的缺點(diǎn)：一方面在發(fā)射器和接收器之間不能有障礙物，另一方面有效作用距離也受到限制。對(duì)于使用電纜或紅外線的遙控系統(tǒng)來說，在接收器的方向性和距離方面都有較大的限制。而與此相反，無線遙控系統(tǒng)可以提供最佳的運(yùn)動(dòng)自由度?，F(xiàn)在通過應(yīng)用最先進(jìn)的

11、無線數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)可以免去繁瑣的設(shè)計(jì)和安裝工作了。工業(yè)的數(shù)據(jù)無線調(diào)制解調(diào)器可以雙向傳輸數(shù)字、模擬、串行和can數(shù)據(jù)，傳輸距離可達(dá)到300m。這種數(shù)據(jù)無線調(diào)制解調(diào)器的數(shù)據(jù)傳輸是在dect和433hz的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)的。采用微調(diào)控制裝置可以快速和靈活地實(shí)現(xiàn)滿足客戶特定要求的應(yīng)用。成套配置的無線調(diào)制解調(diào)器可以靈活和安全地實(shí)現(xiàn)許多各種不同應(yīng)用領(lǐng)域的數(shù)據(jù)傳輸任務(wù)。無線遙控系統(tǒng)和數(shù)據(jù)無線傳輸系統(tǒng)在工業(yè)界和大工業(yè)環(huán)境中有著越來越多的應(yīng)用的可能。在廠房公用設(shè)施方面如工業(yè)用門、門形框架、升降柜、照明和平臺(tái)的控制等。在工業(yè)中如機(jī)器控制、裝置控制、轉(zhuǎn)運(yùn)裝置、壓力機(jī)控制、地面和空中傳送系統(tǒng)、動(dòng)態(tài)倉儲(chǔ)等。在建筑和道路修建以及

12、農(nóng)業(yè)方面也可通過無線遙控系統(tǒng)使工作能夠更加順利地進(jìn)行。1.2.2無線電遙控是利用無線電信號(hào)對(duì)遠(yuǎn)方的各種機(jī)構(gòu)進(jìn)行控制的技術(shù)。這些信號(hào)被遠(yuǎn)方的接收設(shè)備接收后，可以指令或驅(qū)動(dòng)其它各種相應(yīng)的機(jī)械，去完成各種操作，如閉合電路、移動(dòng)手柄、開動(dòng)電機(jī)，之后，再由這些機(jī)械進(jìn)行需要的操作。所以，各個(gè)控制的信號(hào)在頻率和延續(xù)的時(shí)間上都彼此不同，如工廠里的行車、模型飛機(jī)、模型艦艇、乃至當(dāng)代的控制船舶、無人駕駛飛機(jī)、無線電制造導(dǎo)彈等海空行體的應(yīng)用上極為廣泛。1.3紅外遙控電路的應(yīng)用與影響1.3.1紅外遙控的應(yīng)用范圍由于紅外線遙控不具有像無線電遙控那樣穿過障礙物去控制被控對(duì)象的能力，所以，在設(shè)計(jì)家用電器的紅外線遙控器時(shí)，不

13、必要像無線電遙控器那樣，每套(發(fā)射器和接收器)要有不同的遙控頻率或編碼(否則，就會(huì)隔墻控制或干擾鄰居的家用電器)，所以同類產(chǎn)品的紅外線遙控器，可以有相同的遙控頻率或編碼，而不會(huì)出現(xiàn)遙控信號(hào)“串門”的情況。這對(duì)于大批量生產(chǎn)以及在家用電器上普及紅外線遙控提供了極大的方面。由于紅外線為不可見光，因此對(duì)環(huán)境影響很小，再由紅外光波動(dòng)波長遠(yuǎn)小于無線電波的波長，所以紅外線遙控不會(huì)影響其他家用電器，也不會(huì)影響臨近的無線電設(shè)備。1.3.2 具體集成電路產(chǎn)品的應(yīng)用范圍1遙控編碼電路 sc2262（與pt2262兼容,直接替換即可）應(yīng)用范圍：摩托車防盜器、汽車防盜器、家庭防盜器、無線遙控2遙控解碼電路 sc2272

14、 （與pt2272兼容,直接替換即可），其中有sc2272m4、sc2272l4、sc2272t4、sc2272m6、sc2272l6。應(yīng)用范圍：摩托車防盜器、汽車防盜器、家庭防盜器、無線遙控 3紅外遙控編碼電路 sc2262ir 應(yīng)用范圍：摩托車防盜器、汽車防盜器、家庭防盜器、無線遙控 4.百萬組編碼電路 sc527/sc1527/sc2240b (與ev1527，rt1527，fp527和pt2240b兼容)由cmos結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的預(yù)燒內(nèi)碼的通用編碼器，內(nèi)有20位可預(yù)燒寫100萬組內(nèi)碼組合，使得重碼率很低，具有更高安全性；應(yīng)用范圍：摩托車防盜器、汽車防盜器、家庭防盜器無線遙控5.熱釋電紅外控制

15、電路sc0001(biss0001)。應(yīng)用范圍：自動(dòng)快速開啟各類白熾燈、熒光燈、蜂鳴器、自動(dòng)門、電風(fēng)扇、烘干機(jī)和自動(dòng)洗手池等裝置，特別適用于企業(yè)、賓館、商場、庫房及家庭的過道、走廊等敏感區(qū)域，或用于安全區(qū)域的自動(dòng)燈光、照明和報(bào)警系統(tǒng) 6.四段觸摸調(diào)光電路sc6061(tt6061) 應(yīng)用范圍：適合50hz和60hz的供電線路，也可調(diào)整為觸摸開關(guān)（開、關(guān)）。第二章 紅外遙控系統(tǒng)的構(gòu)成原理2.1 遙控系統(tǒng)的基本組成 一個(gè)遙控系統(tǒng)，一般包括以下幾個(gè)組成環(huán)節(jié)：命令（指令）輸入、命令生成、命令發(fā)送、命令傳輸、命令接收、命令解釋、命令執(zhí)行等7個(gè)環(huán)節(jié)。典型遙控系統(tǒng)各個(gè)環(huán)節(jié)的相互關(guān)系如圖2-1-1所示。命 令

16、 輸 入命 令 生 成命 令 發(fā) 送命 令 接 收命 令 解 釋命 令 執(zhí) 行受 控 對(duì) 象傳輸線 圖2-1-11.遙控命令輸入遙控命令輸入一般由按鍵、按鈕、鍵盤等構(gòu)成。人們通過該環(huán)節(jié)把預(yù)先定義的命令輸入到有關(guān)電路中去，這是最常用的一種方法。在一些簡單的應(yīng)用或特定應(yīng)用中，也有其他方法實(shí)現(xiàn)命令輸入的。例如紅外自動(dòng)門，當(dāng)有人走近門前時(shí)，紅外線探測(cè)器探測(cè)到人體所發(fā)出的紅外線，即通過電路的作用使門開啟，可以把紅外探測(cè)頭理解為“命令輸入”環(huán)節(jié)。2.遙控命令生成遙控命令生成電路用于將由鍵盤、按鈕等輸入的遙控命令通過其電路處理生。成各種不同的命令。這些命令都是以電信好的形式出現(xiàn)的。這些電信號(hào)大體上又分為兩大

17、類，一類是模擬信號(hào)，另一種是數(shù)字脈沖信號(hào)，通過不同的編碼來代表各種不同的命令。以上兩種信號(hào)在現(xiàn)代要控中都經(jīng)常用到。3.遙控命令發(fā)送遙控命令發(fā)送環(huán)節(jié)將上述電路所生成的含有命令信息的音頻或數(shù)字脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換為可以發(fā)送往接收端的信號(hào)。例如，電視遙控器將遙控命令信號(hào)通過紅外發(fā)射管轉(zhuǎn)換成紅外光線發(fā)射，無線電遙控裝置把遙控命令信號(hào)轉(zhuǎn)換為高頻信號(hào)發(fā)送。4.傳輸傳輸環(huán)節(jié)把遙控命令信號(hào)傳輸?shù)浇邮斩?，通?？梢苑譃橛芯€傳輸和無線傳輸兩大類。而無線傳輸又常分為無線傳輸和紅外線傳輸，在一些簡單控制中，有時(shí)也采用超聲波傳輸。5.命令接收命令接收環(huán)節(jié)主要負(fù)責(zé)接收以有線方式或無線方式送來的遙控命令信號(hào)并進(jìn)行信號(hào)變換、放大、去除

18、干擾等預(yù)處理。例如上述電視遙控裝置，接收到的是紅外光脈沖信號(hào)，（即光/電轉(zhuǎn)換）然后才能使用電平放大電路進(jìn)行放大處理。對(duì)于有線傳輸方式接收環(huán)節(jié)相對(duì)比較簡單。6.命令解釋命令解釋與命令生成具有想反的過程。在時(shí)分制系統(tǒng)中，無論是以有線還是以無線方式傳輸信號(hào)，都是以單一通道傳輸?shù)?，以有線傳輸為例，不論有多少種命令內(nèi)容，都是以以個(gè)射頻頻率傳送的。這種傳輸方式的信號(hào)組成格式，是一種稱為“串行”的信號(hào)，復(fù)雜的具體命的內(nèi)容是由這信號(hào)的不同組合情況來表達(dá)的。這種組合在專業(yè)術(shù)語上稱為“編碼”也就是上面所稱的“命令生成”過程。命令接收與之相反，稱為“解碼”通過解碼電路，把含有命令信息的內(nèi)容“串行”信號(hào)轉(zhuǎn)換成了“并行

19、”信號(hào)。這時(shí)，每一個(gè)命令內(nèi)容都應(yīng)該有一跟輸出線，每一跟輸出線控制一個(gè)相對(duì)應(yīng)的動(dòng)作，因此同時(shí)被控制的對(duì)象可以是多路的。7.命令執(zhí)行機(jī)構(gòu)命令執(zhí)行機(jī)構(gòu)通常又稱為伺服機(jī)構(gòu)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)受控對(duì)象的具體操作與控制，其典型代表有繼電器、伺服機(jī)、電平開關(guān)等。例如一個(gè)抽水系統(tǒng)，繼電器在遙控信號(hào)的作用下吸合或釋放，從而開動(dòng)或關(guān)閉抽水設(shè)備，繼電器是執(zhí)行機(jī)構(gòu)，抽水設(shè)備是受控對(duì)象。2.2 紅外遙控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)一、紅外遙控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)紅外遙控系統(tǒng)主要分為調(diào)制、發(fā)射和接收三部分，如圖2-2-1所示：圖2-2-1 1.調(diào)制紅外遙控發(fā)射數(shù)據(jù)時(shí)采用調(diào)制的方式，即把數(shù)據(jù)和一定頻率的載波進(jìn)行“與”操作，這樣可以提高發(fā)射效率和降低電源功耗。調(diào)制

20、載波頻率一般在30khz到60khz之間，大多數(shù)使用的是38khz，占空比1/3的方波，如圖2所示，這是由發(fā)射端所使用的455khz晶振決定的。在發(fā)射端要對(duì)晶振進(jìn)行整數(shù)分頻，分頻系數(shù)一般取12，所以455khz1237.9 khz38khz。圖2-2-2載波波形2.發(fā)射系統(tǒng) 圖2-2-3a簡單驅(qū)動(dòng)電路 圖2-2-3b射擊輸出驅(qū)動(dòng)電路如圖2-2-3a和圖2-2-3b是led的驅(qū)動(dòng)電路，圖3a是最簡單電路， 選用元件時(shí)要注意三極管的開關(guān)速度要快，還要考慮到led的正向電流和反向漏電流，一般流過led的最大正向電流為100ma，電流越大，其發(fā)射的波形強(qiáng)度越大。圖2-2-3a電路有一點(diǎn)缺陷，當(dāng)電池電壓

21、下降時(shí)，流過led的電流會(huì)降低，發(fā)射波形強(qiáng)度降低，遙控距離就會(huì)變小。圖2-2-3b所示的射極輸出電路可以解決這個(gè)問題，兩個(gè)二極管把三級(jí)管基極電壓鉗位在1.2v左右，因此三級(jí)管發(fā)射極電壓固定在0.6v左右，發(fā)射極電流ie基本不變，根據(jù)ieic,所以流過led的電流也基本不變，這樣保證了當(dāng)電池電壓降低時(shí)還可以保證一定的遙控距離。3 接收系統(tǒng)紅外信號(hào)接收系統(tǒng)的典型電路如圖2-2-4所示：圖2-2-4紅外接收頭內(nèi)部電路該電路包括紅外監(jiān)測(cè)二極管，放大器，限副器，帶通濾波器，積分電路，比較器等。紅外監(jiān)測(cè)二極管監(jiān)測(cè)到紅外信號(hào)，然后把信號(hào)送到放大器和限幅器，限幅器把脈沖幅度控制在一定的水平，而不論紅外發(fā)射器和

22、接收器的距離遠(yuǎn)近。交流信號(hào)進(jìn)入帶通濾波器，帶通濾波器可以通過30khz到60khz的負(fù)載波，通過解調(diào)電路和積分電路進(jìn)入比較器，比較器輸出高低電平，還原出發(fā)射端的信號(hào)波形。注意輸出的高低電平和發(fā)射端是反相的，這樣的目的是為了提高接收的靈敏度。以上電路被集成在一個(gè)元件中，成為一體化紅外接收頭，如圖2-2-5所示：圖2-2-5 紅外接收頭紅外接收頭的種類很多，引腳定義也不相同，一般都有三個(gè)引腳，包括供電腳，接地和信號(hào)輸出腳。根據(jù)發(fā)射端調(diào)制載波的不同應(yīng)選用相應(yīng)解調(diào)頻率的接收頭。紅外接收頭內(nèi)部放大器的增益很大，很容易引起干擾，因此在接收頭的供電腳上須加上濾波電容，一般在22uf以上。有的廠家建議在供電腳

23、和電源之間接入330歐電阻，進(jìn)一步降低電源干擾。第三章 紅外遙控信號(hào)解碼控制電路的設(shè)計(jì)原理3.1 控制電路的硬件結(jié)構(gòu)控制電路具有三組總線：地址總線（address bus）、數(shù)據(jù)總線（data bus）和控制總線（control bus）,與總線相接的主要器件有：(1) 中央處理器：mcs-51系列的8031。 (2) 鎖存器：1片帶輸出三態(tài)門的8d鎖存器74ls373。 （3）其它電路：輸出控制、驛碼及顯示驅(qū)動(dòng)和一些模擬器件。下面將根據(jù)原理圖，分塊介紹各部分結(jié)構(gòu)及原理。一、中央處理器80318031是mcs-51系列單片機(jī)中最簡單的芯片，它既無8051內(nèi)部的4k rom，也無8751內(nèi)部的4

24、k eprom，因此需要外接程序存儲(chǔ)器。8031采用耗盡型n溝道硅柵hmos工藝制造，40引腳、dip封裝。以下為采用雙列直插式封裝的mcs-51系列單片機(jī)管腳圖。圖3-1-1mc-51系列單片機(jī)8031管腳圖 各管腳功能說明如下：（1）電源管腳vcc（40腳）：接+5v；vss（20腳）：接地。（2）時(shí)鐘信號(hào)管腳xtal1（19腳），xtal2（18腳）：外部時(shí)鐘信號(hào)的兩個(gè)管腳。（3）控制線1、rst/vpd（9腳） 當(dāng)作為rst使用時(shí)，為復(fù)位輸入端。在時(shí)鐘電路工作以后，此管腳上出現(xiàn)兩個(gè)機(jī)器周期的高電平將使單片機(jī)復(fù)位。在rst與vcc管腳之間連接一個(gè)10-20uf的電容，rst與vcc管腳之

25、間連接一個(gè)約8.2k歐的電阻，就可實(shí)現(xiàn)上電復(fù)位功能。2、/ea/vpp（31腳） /ea為訪問內(nèi)部或外部程序存儲(chǔ)器的選擇信號(hào)。若使用cpu片內(nèi)的程序存儲(chǔ)器單元，/ea端必須接高電平，當(dāng)pc值小于0fffh時(shí)，cpu訪問內(nèi)部程序存儲(chǔ)器；當(dāng)pc值大于0fffh且外部有擴(kuò)充的程序存儲(chǔ)器時(shí)，cpu將自動(dòng)轉(zhuǎn)向執(zhí)行外部程序存儲(chǔ)器內(nèi)的程序。若使用片內(nèi)無rom/eprom的cpu時(shí)，/ea必須接地。cpu全部訪問外部程序存儲(chǔ)器。對(duì)片內(nèi)eprom編程時(shí)，此管腳（作vpp）接入21v編程電壓。3、ale/prog（30腳）當(dāng)訪問外部存儲(chǔ)器時(shí)，ale信號(hào)的負(fù)跳變將p0口上的低8位地址送入鎖存器。即使不訪問外部存儲(chǔ)器

26、，ale端仍以固定的振蕩器振蕩頻率的1/6速率輸出正脈沖信號(hào)，此時(shí)可用它作為對(duì)外輸出的時(shí)鐘或定時(shí)脈沖。但要注意，每當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將跳過一個(gè)ale脈沖，以1/21的振蕩頻率輸出。對(duì)片內(nèi)eprom編程時(shí)，該管腳（/prog）用于輸入編程脈沖，ale端能驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流）8個(gè)lsttl負(fù)載。4、/psen（29腳） 外部程序存儲(chǔ)器讀選通控制信號(hào)，低電平有效。以區(qū)別讀取外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。在讀取外部程序存儲(chǔ)器指令（或常數(shù)）時(shí)，每個(gè)機(jī)器周期產(chǎn)生兩次/psen有效信號(hào)。但執(zhí)行片內(nèi)程序存儲(chǔ)器取指令時(shí)，不產(chǎn)生/psen信號(hào)。/psen信號(hào)同樣能驅(qū)動(dòng)8個(gè)lsttl負(fù)載。（1）輸入/輸出口線1、p0口（

27、32-39腳） 8位漏極開路型雙向并行i/o口。在訪問外部存儲(chǔ)器時(shí)，p0口作為低8位地址/數(shù)據(jù)總線復(fù)用口，通過分時(shí)操作，先傳送低8位地址，利用ale信號(hào)的下降沿將地址鎖存，然后作為8位雙向數(shù)據(jù)總線使用，用來傳送8位數(shù)據(jù)。在對(duì)片內(nèi)eprom編程時(shí)，p0口接收指令代碼；而在內(nèi)部程序驗(yàn)證時(shí)，則輸出指令代碼，并要求外接上拉電阻。外部不擴(kuò)展而單片應(yīng)用時(shí)，則作雙向i/o口用，p0口能以吸收電流的方式驅(qū)動(dòng)8個(gè)lsttl負(fù)載。2、p1口（1-8腳） 具有內(nèi)部上拉電阻的8位準(zhǔn)雙向i/o口。在片內(nèi)epeom編程及校驗(yàn)時(shí)，它接收低8位地址。p1口能驅(qū)動(dòng)4個(gè)lsttl負(fù)載。對(duì)8032/8052，其中p1.0和p1.1

28、還具有第二變異功能：p1.0（t2）為定時(shí)器/計(jì)數(shù)器2的外部事件脈沖輸入端。p1.1（t2ex）為定時(shí)器/計(jì)數(shù)器2的捕捉和重新裝入觸發(fā)脈沖輸入端。3、p2口（21-28腳） 8位具有內(nèi)部上拉電阻的準(zhǔn)雙向i/o口。在外接存儲(chǔ)器時(shí)，p2口作為高8位地址總線。在對(duì)片內(nèi)eprom編程、校驗(yàn)時(shí)，它接收高位地址。p2口能驅(qū)動(dòng)4個(gè)lsttl負(fù)載。此設(shè)計(jì)中以8031為中央處理器。其p0口作地址總線低8位和數(shù)據(jù)總線（分時(shí)復(fù)用），p2口作為地址總線高8位，p3口中p3.6（/wr）、p3.7(/rd)、p3.2（/int0）及29腳（/psen）、30腳（ale）、9腳（reset）為控制線。整個(gè)系統(tǒng)在8031控

29、制下，協(xié)調(diào)工作一、 存儲(chǔ)器有關(guān)存儲(chǔ)器部分，主要由74ls373鎖存器構(gòu)成。74ls373是常用的地址鎖存器芯片，它實(shí)質(zhì)是一個(gè)是帶三態(tài)緩沖輸出的8d觸發(fā)器，在單片機(jī)系統(tǒng)中為了擴(kuò)展外部存儲(chǔ)器，通常需要一塊74ls373芯片，其結(jié)構(gòu)如圖4-1-2和圖4-1-3所示圖3-1-2 74ls373圖3-1-3 74ls373內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 各管腳功能說明如下：1腳是輸出使能(oe),是低電平有效,當(dāng)1腳是高電平時(shí),不管輸入3、4、7、8、13、14、17、18如何,也不管11腳(鎖存控制端,g)如何,輸出2(q0)、5(q1)、6(q2)、9(q3)、12(q4)、15(q5)、16(q6)、19(q7)全部

30、呈現(xiàn)高阻狀態(tài)(或者叫浮空狀態(tài));(2).當(dāng)1腳是低電平時(shí),只要11腳(鎖存控制端,c)上出現(xiàn)一個(gè)下降沿,輸出2(q0)、5(q1)、6(q2)、9(q3)、12(q4)、15(q5)、16(q6)、19(q7)立即呈現(xiàn)輸入腳3、4、7、8、13、14、17、18的狀態(tài).鎖存端le 由高變低時(shí)，輸出端8 位信息被鎖存，直到le 端再次有效。 當(dāng)三態(tài)門使能信號(hào)oe為低電平時(shí)，三態(tài)門導(dǎo)通，允許q0q7輸出，oe為高電平時(shí)，輸出懸空。當(dāng)74ls373用作地址鎖存器時(shí)，應(yīng)使oe為低電平，此時(shí)鎖存使能端c為高電平時(shí)，輸出q0q7 狀態(tài)與輸入端d1d7狀態(tài)相同；當(dāng)c發(fā)生負(fù)的跳變時(shí)，輸入端d0d7 數(shù)據(jù)鎖入q

31、0q7。51單片機(jī)的ale信號(hào)可以直接與74ls373的c連接。74ls373與單片機(jī)接口電路如圖3-1-4所示：圖3-1-4 1d18d為8個(gè)輸入端。1q8q為8個(gè)輸出端。g是數(shù)據(jù)鎖存控制端；當(dāng)g=1時(shí)，鎖存器輸出端同輸入端；當(dāng)g由“1”變?yōu)椤?”時(shí)，數(shù)據(jù)輸入鎖存器中。oe為輸出允許端；當(dāng)oe=“0”時(shí)，三態(tài)門打開；當(dāng)oe=“1”時(shí)，三態(tài)門關(guān)閉，輸出呈高阻狀態(tài)。在mcs-51單片機(jī)系統(tǒng)中，常采用74ls373作為地址鎖存器使用，其連接方法如上圖所示。其中輸入端1d8d接至單片機(jī)的p0口，輸出端提供的是低8位地址，g端接至單片機(jī)的地址鎖存允許信號(hào)ale。輸出允許端oe接地，表示輸出三態(tài)門一直打

32、開。二、 顯示驅(qū)動(dòng)1、顯示工作原理顯示器是mcs-51實(shí)用系統(tǒng)中最常用的輸出設(shè)備。本設(shè)計(jì)系統(tǒng)采用了4只8段共陰極數(shù)碼管作為顯示器如圖415所示。它可以顯示16進(jìn)制數(shù)、小數(shù)點(diǎn)和另外一些由程序規(guī)定的字符。圖4-1-5 8段數(shù)碼管每一個(gè)數(shù)碼管由8個(gè)發(fā)光二極管構(gòu)成。發(fā)光二極管和普通二極管類似，也具單向?qū)щ娦阅埽皇钱?dāng)管子有電流流過時(shí)就發(fā)光。2、7段譯碼的驅(qū)動(dòng)電路實(shí)際使用的譯碼驅(qū)動(dòng)電路是專用集成電路，一般不譯出小數(shù)點(diǎn)，只能將二進(jìn)制d、c、b、a譯成09共10個(gè)數(shù)字或0f共16個(gè)數(shù)字符號(hào)所對(duì)應(yīng)的段碼，本設(shè)計(jì)所用的顯示驅(qū)動(dòng)電路采用共陰led數(shù)碼管74ls373為譯碼器，其電路圖如下。圖416顯示驅(qū)動(dòng)電路3、

33、字形代碼如果要使上圖的顯示器顯示的二進(jìn)制代碼所對(duì)應(yīng)的十進(jìn)制數(shù)“3”，那么只有使4個(gè)數(shù)碼管顯示的數(shù)字依次為“0010”才能實(shí)現(xiàn)。因此，陰級(jí)電平關(guān)系如下： a b c d e f g 0 0 0 0 0 0 1 其中，“1”表示高電平，“0”表示低電平，如此led數(shù)碼管的碼及顯示數(shù)字如下表所示：表411 led數(shù)碼管碼的顯示數(shù) 顯示數(shù)段 碼16進(jìn)制數(shù)h g f e d c b a01 23456789abcdef1 1 0 0 0 0 0 01 1 1 1 1 0 0 11 0 1 0 0 1 0 01 0 1 1 0 0 0 01 0 0 1 1 0 0 11 0 0 1 0 0 1 01 0

34、0 0 0 0 1 01 1 1 1 1 0 0 01 0 0 0 0 0 0 01 0 0 1 0 0 0 01 0 0 0 1 0 0 01 0 0 0 0 0 1 11 1 0 0 0 1 1 01 0 1 0 0 0 0 11 0 0 0 0 1 1 01 0 0 0 1 1 1 0c0f9a4b0999282f880908883c6a1868e3.2 紅外遙控信號(hào)解碼控制的原理圖設(shè)計(jì)電路設(shè)計(jì)自動(dòng)化eda（electronic design automation）如今已成為不可逆轉(zhuǎn)的時(shí)代潮流。隨著計(jì)算機(jī)工業(yè)的蓬勃發(fā)展，eda的工作環(huán)境已從早期昂貴的工作站進(jìn)入到一般個(gè)人電腦。protel

35、設(shè)計(jì)系統(tǒng)就是一套建立在ibm兼容pc環(huán)境下的eda電路集成設(shè)計(jì)系統(tǒng)。protel99se是基于dos環(huán)境的電路原理圖輔助設(shè)計(jì)與繪制軟件，其功能模塊包括電路原理圖設(shè)計(jì)、印刷電路板設(shè)計(jì)、電路信號(hào)仿真、可編程邏輯器件設(shè)計(jì)等，是集成的一體化的電路設(shè)計(jì)與開發(fā)環(huán)境。原理圖設(shè)計(jì)編輯器實(shí)際上就是原理圖的設(shè)計(jì)系統(tǒng)，用戶在該系統(tǒng)中可以進(jìn)行電路原理圖的設(shè)計(jì)，為后面的印制電路板設(shè)計(jì)做好準(zhǔn)備。一、啟動(dòng)原理圖設(shè)計(jì)編輯器打開protell33文件夾，雙擊schedit.exe執(zhí)行文件，進(jìn)入原理圖設(shè)計(jì)界面。二、裝入所需庫文件左擊繪圖界面，出現(xiàn)菜單列，單擊libraryload,輸入“？”，單擊,顯示所有的庫名,調(diào)入devic

36、e.lib,intel.lib和ttl.lib三個(gè)庫(一次只能最多調(diào)入三個(gè)庫,這里所調(diào)入的庫為最常用三個(gè)庫)。若在這三個(gè)庫里面沒有找到所需要的器件，還可以調(diào)入其它的庫或是造器件。例如此原理圖中有所造的器件7805存入在新建的qq.lib庫內(nèi)。三、調(diào)出所需要的器件1、電路原理圖圖4-2-1 電路原理圖繪制此原理圖所需要調(diào)出的器件有，8031一片，從intel.lib庫內(nèi)調(diào)出。74系列的有74ls373、一片，從ttl.lib庫調(diào)出。電阻、電容和發(fā)光二極管、pnp三極管、繼電器、插座、開關(guān)、晶振分別從device.lib庫內(nèi)調(diào)出，布置好元件的位置。2、顯示驅(qū)動(dòng)、輸出控制及電源部分電路原理圖從lvj

37、b.lib庫內(nèi)調(diào)出4個(gè)led數(shù)碼管，從devicel.lib庫中調(diào)出8只pnp三極管，從feb93.lib庫中調(diào)出4個(gè)繼電器，從voltaperegulators.lib庫中調(diào)出mc7805t一片。布置好各器件在繪圖板的位置。三、 布線根據(jù)上一節(jié)所分析的電路原理，開始布線。使用pl命令，即可開始畫線。畫線時(shí)應(yīng)該注意：在連接點(diǎn)外應(yīng)放置連結(jié)點(diǎn)（按鍵pj），為了看圖的方便盡量少畫交叉線。在畫數(shù)據(jù)線，地址線時(shí)，選用bus類型的線（currentline typebus）。并在端口標(biāo)記數(shù)據(jù)線，地址線，8031中p0口接8位數(shù)據(jù)線和地址線的低8位，p2口接地址線的高8位。在做標(biāo)記時(shí)，先用粗線（curren

38、tline typethick line）把管腳引出來，然后再在粗線上標(biāo)記。在一些接地，接電源和接跳線器的管腳均需做上標(biāo)記。3.3 電路原理圖的pcb設(shè)計(jì) pcb設(shè)計(jì)的好壞對(duì)電路板抗干擾能力影響很大。因此，在進(jìn)行pcb設(shè)計(jì)時(shí)，必須遵守pcb設(shè)計(jì)的一般原則，并應(yīng)符合搞干擾設(shè)計(jì)的要求。要使電子電路獲得最佳性能，元器件的布局及導(dǎo)線的布設(shè)是很重要的。 進(jìn)入pcb設(shè)計(jì)系統(tǒng)，實(shí)際上就是雙擊traxedi.exe執(zhí)行文件，進(jìn)入portel33繪制pcb圖環(huán)境。一、裝入設(shè)計(jì)庫打開繪圖環(huán)境后，執(zhí)行l(wèi)ibraryfile，輸入protel33文件所在的位置，左擊，選擇traxstd.lib庫，即將已存在的設(shè)計(jì)庫裝

39、入。二、設(shè)置參數(shù)柵格的設(shè)置包括移動(dòng)?xùn)鸥竦脑O(shè)置和可視柵格的設(shè)置。移動(dòng)?xùn)鸥裰饕糜诳刂乒ぷ骺臻g的對(duì)象移動(dòng)?xùn)鸥竦拈g距。設(shè)置柵格的間距為10，可視柵格為100。操作如下：girdsnap grid，左擊，輸入10；girdvisible grid,左擊，輸入100。三、放置器件先在庫中找出所要的器件的名字librarybrowse，再調(diào)出器placecomponent，輸入器件名，即調(diào)出器件。對(duì)不存在的器件，例如，鍵盤不存在于庫內(nèi)，這時(shí)需要造鍵盤。首先執(zhí)行placepad命令，執(zhí)行該命令后，光標(biāo)變成了十字形狀，將光標(biāo)移到所需的位置，單擊鼠標(biāo)，即可將一個(gè)焊盤放置在該處，測(cè)好兩個(gè)點(diǎn)之間的距離，將光標(biāo)移到新

40、的位置，按照上述步驟放置其他焊盤。鍵盤一共有四個(gè)焊盤，為矩形，長5個(gè)柵格，寬2個(gè)柵格。放置好后，定義為一個(gè)塊blockdefine，加入進(jìn)庫中l(wèi)ibraryadd。當(dāng)再次用這個(gè)元件時(shí)，直接從加入的庫中調(diào)出來即可。焊盤屬性也需要設(shè)置，鍵盤的x軸尺寸設(shè)為100，y軸尺寸也設(shè)為100，1腳的形狀為矩形，焊盤通孔直徑設(shè)為65。操作如下：editpad，選中鍵盤的1腳，修改屬性designator:1,shap:rectangular ,layer:multi-layer，hole size:65，x-size:100，y-size:100。鍵盤其它腳的形狀為圓形circular，其設(shè)置方法與上操作一樣

41、。電源插座的焊盤比較大，三個(gè)孔均為矩形（rectangular）,x軸尺寸設(shè)為100，y軸尺寸設(shè)為150，孔直徑設(shè)為100。其它焊盤的1腳設(shè)為矩形，其它腳設(shè)為圓形，x軸尺寸均為50，y軸尺寸也均為50，孔直徑設(shè)為30，設(shè)置方法與鍵盤的操作一樣。四、布線此焊盤的布線均布在正面和反面（top layer和bottom layer）。布線時(shí)，首先對(duì)線的屬性進(jìn)行設(shè)置。此焊盤的地線的寬度設(shè)為30，電源線設(shè)為45，其它線的亮度設(shè)為12。設(shè)置線寬的操作：currenttrack width。布線用的命令為：placetrack。同一個(gè)面上的線不可以交叉，相通的線在不同的面上要放置過孔，過孔的大小設(shè)為50?？?/p>

42、內(nèi)徑為28。執(zhí)行的命令：currentvia size/via hole size.設(shè)置過孔的命令為：placevia。在此焊盤上，大體上正面布的是橫線，反面布的是豎線。最后畫的是焊盤的外框線，此線在每一層在都需要畫，便于在每一層進(jìn)行檢查時(shí)都有外框線。檢查pcb圖完成之后，需要對(duì)所有的連線進(jìn)行檢查，以確保連接的正確性。對(duì)每個(gè)點(diǎn)設(shè)置高亮度，可檢查出與此點(diǎn)相連的所有的點(diǎn)。操作如下：hightlightnet，選中要檢的點(diǎn)即可。二、生成網(wǎng)絡(luò)表 pcb圖完成之后，接下來的任務(wù)就是要生成網(wǎng)絡(luò)表。操作如下：hightlightmake netlist，自動(dòng)生成網(wǎng)絡(luò)表。3.4 遙控信號(hào)的編碼與解碼紅外遙控發(fā)

43、射的數(shù)據(jù)（“0”和“1”）一般不直接使用高低電平表示，而是通過一定的協(xié)議進(jìn)行編碼，這樣可以提高抗干擾能力。 一、遙控編解碼集成電路原理1編碼發(fā)送集成電路zd6631zd6631是一種cmos高性能集成電路，它具有8鍵命令輸入端口和1個(gè)串行編碼調(diào)制的載頻頻脈沖輸出口，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)的基本框圖如圖4-2-2(a)所示。它包含了載波頻掁蕩電路、編碼鎖存錯(cuò)誤檢測(cè)電路、用戶編碼器、輸出驅(qū)動(dòng)電路、定時(shí)脈沖發(fā)生器等，其引腳排列如圖4-2-2(b)所示。圖4-4-2編碼集成電路zd6631內(nèi)部框圖和管腳排列（a）zd6631的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖；（b）zd6631的引腳圖編碼器每當(dāng)k1k8中有任一線接入低電平時(shí)，就會(huì)

44、由dout端連續(xù)發(fā)送命令數(shù)據(jù)字兩遍，每個(gè)命令由12位串行碼組成，其格式見表4-4-1。表4-4-1 zd6631的編碼字的格式起始碼用戶碼按鍵碼110a0a1b1b2b3b4b5b6b7這12個(gè)位碼的前3位作為起始標(biāo)志，固定為110，接著的2位是用戶碼（地址碼），7位b1b7是按鍵碼，它與各個(gè)鍵的對(duì)應(yīng)關(guān)系見表4-4-2。表4-4-2 按鍵與編碼對(duì)照表按鍵按 鍵 編 碼k10000001k20000010k30000100k40001000k50010000k60100000k71000011k810001102、解碼集成電路zd6632 zd6632也上cmos器件，其工作電壓為2.5v6v,靜態(tài)電流為0.3ma。它的內(nèi)部主要由定時(shí)脈沖發(fā)生器、解發(fā)器、串/并轉(zhuǎn)換電路、解碼及多路輸出驅(qū)動(dòng)電路等組成，其示意框圖如圖4-2-3所示。圖4-2-3 解碼集成電路zd6632內(nèi)部框圖和管腳排列(a)zd6632的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意框圖；(b)zd6632的引腳圖解碼器在收到編碼信號(hào)以后，首先要判斷用