文獻(xiàn)綜述修改

1、信息與控制工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）文獻(xiàn)綜述 成績(jī)： 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文)文獻(xiàn)綜述紅外遙控技術(shù)研究摘要:本文是對(duì)紅外技術(shù)各種文獻(xiàn)的總結(jié)與表述，其中包括紅外無線遙控技術(shù)的概念，發(fā)展，市場(chǎng)應(yīng)用領(lǐng)域與編碼方法。+-前言進(jìn)入二十一世紀(jì)以來各種電子信息技術(shù)進(jìn)入高速發(fā)展階段，包括信息系統(tǒng)技術(shù)微電子、計(jì)算機(jī)和現(xiàn)代通信技術(shù)、傳感器技術(shù)，這也包括紅外線技術(shù)，紅外線是一種人的肉眼看不見的光線，最近二三十年來，初露頭角的紅外技術(shù)，在各個(gè)領(lǐng)域里獲得了廣泛的應(yīng)用。開始應(yīng)用到生產(chǎn)上，并形成了一門嶄新的技術(shù)紅外遙控技術(shù)。紅外遙控技術(shù)是紅外技術(shù)、紅外通訊技術(shù)和遙控技術(shù)的結(jié)合。紅外遙控的特點(diǎn)是不影響周邊環(huán)境、不干擾其他電器設(shè)備。由

2、于紅外線在頻譜上位于可見光之外，所以抗干擾性強(qiáng)，具有光波的直線傳播特性，不易產(chǎn)生相互間的干擾，是很好的信息傳輸媒體。紅外遙控技術(shù)十年來得到了迅猛發(fā)展，在家電和其他電子領(lǐng)域都得到了廣泛應(yīng)用。隨著生活水平的提高，人們對(duì)產(chǎn)品的追求是使用更方便、更具智能化，紅外遙控技術(shù)正是一個(gè)重點(diǎn)的發(fā)展方向。紅外遙控是一種無線、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)，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)中1。1紅外技術(shù)的基本概念紅外光又稱紅外輻射或紅外線，它是一種人眼不可見的光波，是由物質(zhì)內(nèi)部的分子、原子的運(yùn)動(dòng)所產(chǎn)生的電磁輻射，是電磁頻譜的一部分

3、, 其波段介于可見光和微波波段之間（0.761000 微米）。通常按波長(zhǎng)把紅外光譜分成 4 個(gè)波段：近紅外（0.763 微米）、中紅外（36 微米）、中遠(yuǎn)紅外（620 微米）和遠(yuǎn)紅外（201000 微米）。自然界中的一切物體，只要它的溫度高于絕對(duì)零度就存在分子和原子無規(guī)則的運(yùn)動(dòng)，其表面就會(huì)不斷地輻射紅外線，溫度越高輻射紅外線的強(qiáng)度也越大。自從1800 年英國天文學(xué)家 F·W·Herschel 發(fā)現(xiàn)紅外輻射至今，紅外技術(shù)發(fā)展經(jīng)歷了兩個(gè)多世紀(jì)。從那時(shí)起，紅外輻射和紅外元件、部件的科學(xué)研究逐步發(fā)展，但發(fā)展速度比較緩慢，直到 1940 年前后才真正出現(xiàn)現(xiàn)代紅外技術(shù)。當(dāng)時(shí)，德國研制成

4、硫化鉛和幾種紅外透射材料，利用這些元件制成了一些軍用紅外系統(tǒng)1。紅外技術(shù)發(fā)展的先導(dǎo)是紅外探測(cè)器。1800 年F·W·Herschel。發(fā)現(xiàn)紅外輻射時(shí)使用的是水銀溫度計(jì)，這是最原始的熱敏型紅外探測(cè)器。1830 年以后，相繼研制出溫差電偶的熱敏探測(cè)器、測(cè)輻射熱計(jì)等。在1940 年以前，研制成的紅外探測(cè)器主要都是熱敏探測(cè)器。19 世紀(jì)，科學(xué)家們使用熱敏型紅外探測(cè)器認(rèn)識(shí)了紅外輻射的特性及其規(guī)律，證明了紅外線與可見光具有同樣的物理性質(zhì)，遵守相同的規(guī)律。它們是電磁波之一，具有波動(dòng)性，其傳播速度都是光速、波長(zhǎng)是它們的參數(shù)并可以測(cè)量。20世紀(jì)初，測(cè)量了大量的有機(jī)物質(zhì)和無機(jī)物質(zhì)的吸收、發(fā)射和

5、反射光譜，證明了紅外技術(shù)在物質(zhì)分析中的價(jià)值。20 世紀(jì)30 年代，首次出現(xiàn)紅外光譜以后，它發(fā)展成在物質(zhì)分析中不可缺少儀器。40 年代初，光電型紅外探測(cè)器問世，以硫化鉛紅外探測(cè)器為代表的這類探測(cè)器，其性能優(yōu)良、結(jié)構(gòu)牢靠。50 年代，半導(dǎo)體物理學(xué)、量子力學(xué)等學(xué)科的迅速發(fā)展，許多可用于紅外探測(cè)的物理現(xiàn)象和效應(yīng)，使光電型紅外探測(cè)器得到新的推動(dòng)2。到60 年初期，對(duì)于13、35 和813 微米三個(gè)重要的大氣窗口都有了性能優(yōu)良的紅外探測(cè)器。在同一時(shí)期內(nèi)，固體物理、光學(xué)、電子學(xué)、精密機(jī)械和微型致冷器等方面的發(fā)展，使紅外技術(shù)在軍、民兩用方面都得到了廣泛的應(yīng)用。在紅外技術(shù)的發(fā)展中，需要特別指出的是：60 年代激

6、光的出現(xiàn)極大地影響了紅外技術(shù)的發(fā)展，很多重要的激光器件都在紅外波段，其相干性便于移用電子技術(shù)中的外差接收技術(shù)，使雷達(dá)和通信都可以在紅外波段實(shí)現(xiàn)，并可獲得更高的分辨率和更大的信息容量。在此之前，紅外技術(shù)僅僅能探測(cè)非相干紅外光，外差接收技術(shù)用于紅外探測(cè)，使探測(cè)性能比功率探測(cè)高出好幾個(gè)數(shù)量級(jí)。另外，由于這類應(yīng)用的需要，促使出現(xiàn)新的探測(cè)器件和新的輻射傳輸方式，推動(dòng)紅外技術(shù)向更先進(jìn)的方向發(fā)展3。紅外技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)：（1）環(huán)境適應(yīng)性好，在夜間和惡劣天氣下的工作能力優(yōu)于可見光；（2）隱蔽性好，不易被干擾；（3）于是靠目標(biāo)和背景之間、目標(biāo)各部分之間的溫度形成的紅外輻射差進(jìn)行探測(cè)，因而識(shí)別偽裝目標(biāo)的能力優(yōu)于可見光；

7、（4）紅外系統(tǒng)的體積小，重量輕，功耗低；（5）成本低、速度快，而且?guī)拵缀醪皇芟拗啤?.紅外通信技術(shù)簡(jiǎn)介紅外通訊技術(shù)利用紅外線來傳遞數(shù)據(jù)，是無線通訊技術(shù)的一種。紅外通訊技術(shù)不需要實(shí)體連線，簡(jiǎn)單易用且實(shí)現(xiàn)成本較低，因而廣泛應(yīng)用于小型移動(dòng)設(shè)備互換數(shù)據(jù)和電器設(shè)備的控制中，例如筆記本電腦、PDA、移動(dòng)電話之間或與電腦之間進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，電視機(jī)、空調(diào)、VCD的遙控等。紅外通訊技術(shù)一般采用紅外光波段內(nèi)的近紅外線，波長(zhǎng)在0.75m 至 25m 之間4。由于紅外線的波長(zhǎng)較短，對(duì)障礙物的衍射能力較差，所以紅外通訊技術(shù)更適合應(yīng)用在短距離無線通訊的場(chǎng)合。目前，紅外通訊主要應(yīng)用于數(shù)據(jù)通信和遙控這兩方面。數(shù)據(jù)的紅外通信具

8、有數(shù)據(jù)傳輸量大，傳輸速率高等特點(diǎn)，但距離較近，至多可達(dá)到 1m；紅外遙控所需傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量較小，一般僅為幾個(gè)至幾十個(gè)字節(jié)的控制碼，傳輸距離相對(duì)較遠(yuǎn)（小于 10 米）。由于紅外線的直射特性，紅外通訊技術(shù)不適合傳輸障礙較多的地方，因此紅外通訊技術(shù)多數(shù)情況下傳輸距離短、傳輸速率不高。為解決多種設(shè)備之間的互連互通問題，1993 年成立了紅外數(shù)據(jù)協(xié)會(huì)（IrDA, Infrared Data Association）以建立統(tǒng)一的紅外數(shù)據(jù)通訊標(biāo)準(zhǔn)3。3.遙控技術(shù)的發(fā)展到底是誰發(fā)明了第一個(gè)遙控器已無可考證了。但最早的遙控 器 之 一 ， 是 一 個(gè) 叫 尼 古 拉·特 斯 拉 （Nikola Tesl

9、a）(1856- 1943)的發(fā)明家（他曾經(jīng)為愛迪生工作，同樣被譽(yù)為天才發(fā)明家）在 1898 年時(shí)開發(fā)出來的（美國專利 613809 號(hào)），叫做“Method of and Apparatus for Controlling Mechanism of Mov-ing Vehicle or Vehicles”。到了 60 年代初，一些發(fā)達(dá)國家開始研究民用產(chǎn)品的遙控技術(shù)，但由于受當(dāng)時(shí)技術(shù)條件的限制，遙控技術(shù)發(fā)展很緩慢。70年代末，隨著大規(guī)模集成電路和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，遙控技術(shù)才得到快速發(fā)展。在遙控方式上大體經(jīng)歷了從有線到無線的超聲波、從振動(dòng)子到紅外線、再到使用總線的微機(jī)紅外遙控這樣幾個(gè)階段。無論采

10、用何種方式，準(zhǔn)確無誤地傳輸信號(hào)，最終達(dá)到滿意的控制效果是非常重要的。最初的無線遙控裝置采用的是電磁波傳輸信號(hào)，由于電磁波容易產(chǎn)生干擾，也易受干擾，因此逐漸采用超聲波和紅外線媒介來傳輸信號(hào)。與紅外線相比，超聲傳感器頻帶窄，所能攜帶的信息量少，易受干擾而引起誤動(dòng)作。較為理想的是光控方式，采用紅外線的遙控方式逐漸取代了超聲波遙控方式，出現(xiàn)了紅外線多功能遙控器，并且成為當(dāng)今時(shí)代的主流。由于紅外線在頻譜上位于可見光之外，所以抗干擾性強(qiáng)，具有光波的直線傳播特性，不易產(chǎn)生相互間的干擾，是很好的信息傳輸媒體。信息可以直接對(duì)紅外光進(jìn)行調(diào)制傳輸，例如，信息直接調(diào)制紅外光的強(qiáng)弱進(jìn)行傳輸，也可以用紅外線產(chǎn)生一定頻率的

11、載波，再用信息對(duì)載波進(jìn)調(diào)制，接收端再去掉載波，取到信息。從信息的可靠傳輸來說，后一種方法更好，這就是目前大多數(shù)紅外遙控器所采用的方法。紅外遙控技術(shù)在這十年來得到了迅猛發(fā)展，在家電和其他電子領(lǐng)域都得到了廣泛應(yīng)用。隨著生活水平的提高，人們對(duì)產(chǎn)品的追求是使用更方便、更具智能化，紅外遙控技術(shù)正是一個(gè)重點(diǎn)的發(fā)展方向6。紅外遙控是目前家用電器中用得較多的遙控方式，在車載影音導(dǎo)航系統(tǒng)也被廣泛的應(yīng)用。紅外遙控的特點(diǎn)是不影響周邊環(huán)境、不干擾其他電器設(shè)備。由于其無法穿透墻壁，故不同房間的家用電器可使用通用的遙控器而不會(huì)產(chǎn)生相互干擾；電路調(diào)試簡(jiǎn)單，只要按給定電路連接無誤，一般不需任何調(diào)試即可投入工作；編解碼容易，可

12、進(jìn)行多路遙控。由于各生產(chǎn)廠家生產(chǎn)了大量紅外遙控專用集成電路，需要時(shí)按圖索驥即可。因此，現(xiàn)在紅外遙控在家用電器、近距離（小于10 米）遙控中得到了廣泛的應(yīng)用。4紅外遙控技術(shù)的應(yīng)用自2005年起，臺(tái)灣與中國大陸遙控設(shè)備產(chǎn)量約占全球總產(chǎn)量的80%，且受海外市場(chǎng)對(duì)家用自動(dòng)化與娛樂應(yīng)用產(chǎn)品需求的快速增長(zhǎng)的刺激，其出口總值仍在上升。近年來，隨著遙控制造產(chǎn)業(yè)的不斷成熟，遙控器市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)十分激烈，遙控器的價(jià)格也出現(xiàn)下滑趨勢(shì)，但高端產(chǎn)品的價(jià)格上升勢(shì)頭較好，因此，在未來一兩年內(nèi)，國內(nèi)供應(yīng)商主要生產(chǎn)中低端紅外產(chǎn)品，而技術(shù)較強(qiáng)的臺(tái)灣同行則將把重點(diǎn)集中在高端紅外線或轉(zhuǎn)向射頻遙控器。由于國內(nèi)及香港供應(yīng)商可提供多種規(guī)格的紅外

13、線遙控器，而臺(tái)灣制造商則轉(zhuǎn)向采用更新的技術(shù)，因此，中國制造商可為海外買家提供各種規(guī)格的遙控器5。除了國外市場(chǎng)，國內(nèi)自身的需求量也十分巨大。就拿福建省來說，福建是國內(nèi)的電子大省之一，廈華、廈新、萬利達(dá)和燦坤等電子廠商對(duì)紅外遙控設(shè)備需求量十分巨大，而福建省內(nèi)主要的紅外遙控設(shè)備廠商是廈門華聯(lián)，其每年對(duì)紅外遙控芯片的需求量在兩千萬以上。由此可見，發(fā)展紅外遙控技術(shù)，不但有巨大的市場(chǎng)前景，促進(jìn)整個(gè)相關(guān)行業(yè)的發(fā)展7。4.1紅外遙控技術(shù)在智能家居中的應(yīng)用紅外遙控器由于其體積小、功耗低、功能強(qiáng)、成本低的特點(diǎn)，已經(jīng)在家電產(chǎn)品設(shè)備中廣泛應(yīng)用?，F(xiàn)代智能化儀器儀表系統(tǒng)、智能家居設(shè)備中的控制輸入也較多地使用紅外遙控器，如

14、智能電表、智能窗簾、智能浴缸等等。紅外遙控有發(fā)送和接收兩個(gè)組成部分。發(fā)送端采用單片機(jī)將待發(fā)送的二進(jìn)制信號(hào)編碼調(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)。紅外接收端普遍采用價(jià)格便宜，性能可靠的一體化紅外接收頭（如HS0083，它接收紅外信號(hào)頻率為38KHZ，周期約26us）接收紅外信號(hào)，它同時(shí)對(duì)信號(hào)進(jìn)行放大、檢波、整形，得到TTL電平的編碼信號(hào),在發(fā)送給單片機(jī)，經(jīng)單片機(jī)編碼并執(zhí)行去控制相關(guān)對(duì)象8。4.2紅外遙控技術(shù)在工業(yè)儀表中的應(yīng)用外遙控在工業(yè)控制中具有廣闊的應(yīng)用前景。在工業(yè)控制現(xiàn)場(chǎng)，常有一些難于用有線通信實(shí)現(xiàn)控制的場(chǎng)所，使用紅外遙控，是一種非常簡(jiǎn)便、經(jīng)濟(jì)的選擇。我們?cè)诮甑目蒲泄ぷ髦?/p>

15、，在易燃易爆和野外工作的環(huán)境中運(yùn)用紅外遙控技術(shù)，對(duì)低壓電氣設(shè)備進(jìn)行遙控、代替鍵盤發(fā)送控制指令等都獲得了滿意的效果。4.3紅外遙控技術(shù)在軍事中的應(yīng)用紅外技術(shù)首先是在軍事應(yīng)用中發(fā)展起來的, 至今仍在軍事應(yīng)用中起著至關(guān)重要的作用。紅外技術(shù)在軍事應(yīng)用中主要有: 紅外偵察, 紅外制導(dǎo)、紅外夜視、紅外隱身等。紅外技術(shù)是未來高科技局部戰(zhàn)爭(zhēng)的主要技術(shù)之一, 未來高科技局部戰(zhàn)爭(zhēng)必然是在高強(qiáng)度電子對(duì)抗條件下進(jìn)行的, 夜間或惡劣氣候下的戰(zhàn)斗可能性較大, 此時(shí)紅外系統(tǒng)被動(dòng)工作的優(yōu)越性將會(huì)更加充分的顯示出來, 獲得戰(zhàn)場(chǎng)信息占優(yōu)勢(shì), 對(duì)奪取戰(zhàn)斗的勝利和減少損失具有決定性的作用9。5.紅外遙控系統(tǒng)組成紅外遙控系統(tǒng)主要由遙控

16、發(fā)射器、一體化接收頭、單片機(jī)、接口電路組成，如圖一所示。遙控器用來產(chǎn)生遙控編碼脈沖，驅(qū)動(dòng)紅外發(fā)射管輸出紅外遙控信號(hào)，遙控接收頭完成對(duì)遙控信號(hào)的放大、檢波、整形、解調(diào)出遙控編碼脈沖。遙控編碼脈沖是一組串行二進(jìn)制碼，對(duì)于一般的紅外遙控系統(tǒng)，此串行碼輸入到微控制器，由其內(nèi)部CPU完成對(duì)遙控指令解碼，并執(zhí)行相應(yīng)的遙控功能。使用遙控器作為控制系統(tǒng)的輸入，需要解決如下幾個(gè)關(guān)鍵問題：如何接收紅外遙控信號(hào)；如何識(shí)別紅外遙控信號(hào)以及解碼軟件的設(shè)計(jì)、控制程序的設(shè)計(jì)。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

17、相應(yīng)的電信號(hào)，再送后置放大器。 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)載波進(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)制定的指令編碼信號(hào)。 接收電路一般由接收電路、放大電路、調(diào)制電路、指令譯碼電路、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（

18、機(jī)構(gòu)）10。6.紅外遙控技術(shù)編碼方法紅外編碼技術(shù)有多種調(diào)制方式，分男日由不同公司根據(jù)對(duì)紅外傳輸?shù)难芯开?dú)立開發(fā)形成的，主要包括時(shí)問調(diào)制2、相位調(diào)制、電平調(diào)制3、特殊調(diào)制和無載波調(diào)制4共五種，前四種調(diào)制方式的高電平一般是由38 KHz的載波信號(hào)組成，其占空比一般為1：3在此分別對(duì)這五種調(diào)制方式逐一分析11。6.1時(shí)間調(diào)制技術(shù)時(shí)間調(diào)制技術(shù)時(shí)間調(diào)制技術(shù)采用了一個(gè)高電平與一個(gè)低電平的組合來表示一個(gè)邏輯，Logic 0和Logic 1的區(qū)別在于其低電平的時(shí)間長(zhǎng)度不一樣，其高電平的時(shí)間往往是一致的使用時(shí)間調(diào)制技術(shù)的紅外遙控編碼方案中最經(jīng)典的要數(shù)NEC格式。6.2相位調(diào)制技術(shù)相位調(diào)制技術(shù)相位調(diào)制技術(shù)也是采用了

19、一個(gè)高電平與一個(gè)低電平的組合來表示一個(gè)邏輯，LogicO和Logicl的區(qū)別在于其高低電平的時(shí)間位置不一樣即相位不同，其高低電平的時(shí)問往往是一致的使用時(shí)間調(diào)制技術(shù)的紅外遙控編碼方案中最經(jīng)典的要數(shù)RC5格式6(也稱為Philips3010)。6.3電平調(diào)制技術(shù)電平調(diào)制技術(shù)電平調(diào)制技術(shù)直接由電平的高低表示不同邏輯的方式，也就是采用了一個(gè)高電平表示一個(gè)邏輯，一個(gè)低電平表示另一個(gè)邏輯，比如高電平表示LogicO而低電平表示Logicl，其高低電平的時(shí)間往往是相等的這種邏輯定義最容易理解但使用率并不高。64特殊調(diào)制技術(shù)特殊調(diào)制技術(shù)特殊調(diào)制技術(shù)與時(shí)間調(diào)制技術(shù)相似，所不同的是時(shí)間調(diào)制格式的邏輯定義中只有邏輯0和1，而特殊調(diào)制格式的邏輯定義中有邏輯0、1、2甚至還有邏輯3這種邏輯定義使用率也不高12。6.5無載波調(diào)制技術(shù)無載波調(diào)制也就是其高電平中是沒有載波的，考慮到發(fā)射管承受能力，其高電平時(shí)問很短，一般只有十到幾十微秒，靠低電平時(shí)間的長(zhǎng)短來區(qū)別不同邏輯，出錯(cuò)率抗干擾性較前幾種稍差，很少使用13