哈工程,紅外遙控開關(guān),電子綜合實驗

1、電子電路實驗3綜合設(shè)計總結(jié)報告題目： 紅外遙控開關(guān)的設(shè)計實現(xiàn) 班級：20110813學號：2011081324姓名：王亞梁成績：日期：2014.05.27一、摘 要隨著科學技術(shù)的發(fā)展，各種電器，如電視機、DVD、加濕器等都用紅外遙控器進行控制，如果各自都用自己的遙控器控制，使用起來不夠方便，而且浪費資源。本實驗將設(shè)計一套通用型的紅外遙控裝置來對家用電器進行控制。 紅外光是波長介乎微波與可見光之間的電磁波，其波長在760納米（nm）至1毫米（mm）之間，是波長比紅光長的非可見光。紅外線遙控器原理比較簡單。通過遙控器里紅外發(fā)射管把控制信號轉(zhuǎn)換成不可見的紅外線發(fā)出去。被遙控電器里的紅外線接收頭接收紅

2、外線后，轉(zhuǎn)成控制信號來控制電器。紅外遙控系統(tǒng)主要分調(diào)制、發(fā)射和接收三部分。 調(diào)制：紅外遙控發(fā)射數(shù)據(jù)時采用的調(diào)制方式即把數(shù)據(jù)和一定頻率載波進行與操作，這樣可以提高發(fā)射效率和降低電源功耗。調(diào)制載波頻率一般為30kHz60kHz之間。大多數(shù)使用38kHz占空比1/3的方波。發(fā)射系統(tǒng)：目前有多種芯片實現(xiàn)紅外發(fā)射，可以根據(jù)不同選擇，發(fā)出不同種類編碼。由于發(fā)射系統(tǒng)一般用電池供電，要求芯片功耗要低，芯片大多都設(shè)計成處于休眠狀態(tài)。當有按鍵按下時才工作，這樣可以降低功耗。 芯片所用晶振應該有足夠耐物理撞擊能力，不能選用普通石英晶體。一般選用陶瓷共鳴器。陶瓷共鳴器準確性沒有石英晶體高，但通常這點誤差可以忽略不計。

3、紅外線通過紅外發(fā)光二極管(LED)發(fā)射出去。紅外發(fā)光二極管內(nèi)部材料和普通發(fā)光二極管不同，在其兩端施加一定電壓時發(fā)出紅外線而不是可見光。一般流過LED最大正向電流為100mA，電流越大其發(fā)射波形強度越大。 接收：紅外接收電路通常被廠家集成在一個元件中，成為一體化紅外接收頭。內(nèi)部電路包括紅外監(jiān)測二極管、放大器、限副器、帶通濾波器、積分電路、比較器等。紅外監(jiān)測二極管監(jiān)測紅外信號把信號送到放大器和限幅器。限幅器把脈沖幅度控制在一定水平。而不論紅外發(fā)射器和接收器距離遠近。交流信號進入帶通濾波器，帶通濾波器可以通過30kHz 60kHz 負載波。通過解調(diào)電路和積分電路進入比較器，比較器輸出高低電平還原出發(fā)

4、射端信號波形。 注意：輸出高低電平和發(fā)射端是反相的。這樣的目的為了提高接收靈敏度。 二、設(shè)計任務2.1 設(shè)計選題選題三 紅外遙控開關(guān)的設(shè)計實現(xiàn)2.2 設(shè)計任務要求設(shè)計制作一款雙路紅外遙控開關(guān)，能夠分別遙控兩路負載，可用于控制燈具、電風扇、加濕器等常用家用電器。作用距離大于2m。紅外光峰值輻照度不小于40W/cm²。指向性要求：圓錐角不小于30º。欠壓條件下的紅外光峰值輻照度：遙控器所用電源電壓為額定工作電壓的80%時，遙控器的紅外光峰值福照度不小于20W/cm²。指向性要求圓錐角不小于30º靜態(tài)工作電流不大于3A。 三、方案設(shè)計與論證 該設(shè)計是

5、一種雙路紅外遙控開關(guān)，它能分別控制兩路負載，可用于控制燈具、電風扇、排風扇等家用電器，設(shè)計介紹了可控制1KHZ和3KHZ的紅外遙控開關(guān)，除具有一般紅外遙控的發(fā)射、接收及控制外，還特別設(shè)計了利用鎖相環(huán)實現(xiàn)加密的功能。另外，由于使用的器件以及電路的性能都較好，它的抗干擾性也是很好的，特別適用于對發(fā)射和接收要求高的場合。該紅外遙控開關(guān)電路由紅外發(fā)射電路和紅外接收控制電路組成。 紅外發(fā)射電路由1KHz音頻振蕩器、 3KHz音頻振蕩器，40 KHz載波振蕩器和驅(qū)動輸出電路組成。紅外接收控制電路由紅外線接收頭、音頻譯碼器、反相器、雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器和控制執(zhí)行電路組成。系統(tǒng)方框圖見圖1。圖1 系統(tǒng)方框圖頻分制紅外

6、光遙控電路比較簡單，調(diào)試簡單，成本不大，通常應用在遙控通道數(shù)目不太多的控制系統(tǒng)中。這次的設(shè)計是兩路遙控，所以采用頻分制。四、電路單元參數(shù)的選定和設(shè)計實現(xiàn)4.1 紅外發(fā)射電路圖2 紅外發(fā)射電路圖紅外發(fā)射電路由1KHZ音頻振蕩器，3KHZ音頻振蕩器，40KHZ載波振蕩器和驅(qū)動輸出電路組成如圖2所示。1KHZ音頻振蕩器由四與非門集成電路IC1（D1-D4）內(nèi)部的D1和電阻器R1、R2、電位器RP1、控制按鈕S1組成。3KHZ音頻振蕩器由IC1內(nèi)部的D2和電阻器R3電位器RP2、電容器C1，控制按鈕S2組成。40KHZ載波振蕩器由IC1內(nèi)部的D3、D4和電阻器R4、R5、電容器 C2組成。驅(qū)動輸出電路

7、由電阻器R6、晶體管V1和紅外發(fā)光二極管VL組成。 當按下紅外發(fā)射電路中的控制按鈕S1時，1KHZ音頻振蕩器振蕩工作，產(chǎn)生1KHZ的指令 信號，該信號經(jīng)40KHZ載波振蕩器調(diào)制后,通過V1驅(qū)動VL發(fā)射出紅外光信號。 當按下紅外發(fā)射電路中的控制按鈕S2時，3KHZ音頻振蕩器振蕩工作，產(chǎn)生3KHZ的指令信號，該信號經(jīng)40KHZ載波振蕩器調(diào)制后,通過V1驅(qū)動VL發(fā)射出紅外光信號。4.2 紅外接收電路圖3 紅外接收電路圖紅外接收控制電路由紅外線接收頭IC2、音頻譯碼器、反相器、雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器（A1、A2）和控制執(zhí)行電路組成，如圖3所示。 音頻譯碼器由音頻鎖相環(huán)集成電路IC3、IC4和外圍阻容元件組成。反

8、相器由晶體管V2、V3和電阻器R8-R10、R13-R15組成。雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器由雙D觸發(fā)器集成電路IC5（A1、A2）擔任。控制執(zhí)行電路由電阻器R11、R16、晶體管V4、V5和繼電器K1、K2組成。 當按下紅外發(fā)射電路中的控制按鈕S1時，1KHZ音頻振蕩器振蕩工作，產(chǎn)生1KHZ的指令信號，該信號經(jīng)40KHZ載波振蕩器調(diào)制后,通過V1驅(qū)動VL發(fā)射出紅外光信號。 紅外接收頭IC2接收到VL發(fā)射出的紅外指令信號并對其進行放大和解調(diào)處理，解調(diào)后的指令信號經(jīng)IC3譯碼、V2反相后去觸發(fā)雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器A1，使A1翻轉(zhuǎn)，V4飽和導通，K1吸合，其常開觸頭閉合，將第一路負載的工作電源接通。再按動一下S1，A1又

9、翻轉(zhuǎn)為另一種穩(wěn)態(tài)，使V4截止，K1釋放，第一路負載的工作電源被K1的常開觸頭切斷。 當按下紅外發(fā)射電路中的控制按鈕S2時，3KHZ音頻振蕩器振蕩工作，產(chǎn)生3KHZ的指令信號，該信號經(jīng)40KHZ載波振蕩器調(diào)制后,通過V1驅(qū)動VL發(fā)射出紅外光信號。 IC2將接收到的紅外光信號進行放大和解調(diào)處理后，得到解調(diào)后的指令信號，該信號經(jīng)IC4譯碼，V3反相后使A2翻轉(zhuǎn)，V5飽和導通，K2吸合，其常開觸頭接通，使第二路負載運行工作。再次按動S2后，則A2翻轉(zhuǎn)為第一種狀態(tài)，使V5截止，K2釋放，第二路負載的工作電源被K2的常開觸頭切斷。 調(diào)RP1和RP2可分別改變1KHZ音頻振蕩器和3KHZ音頻振蕩器的工作頻率

10、，從而改變遙控的靈敏度。調(diào)試時按S1調(diào)RP1使K1動作，按S2調(diào)RP2使K2動作。4.3 波形仿真圖下圖為紅外發(fā)射部分的仿真圖與仿真波形。 圖4紅外發(fā)射仿真圖圖5 輸出波形圖4系統(tǒng)軟件程序流程圖五、裝調(diào)測試過程5.1 測試儀器 （1）示波器：TDS3502B 500MHz （2）電源：EM1712 DC （3）萬用表 5.2 紅外發(fā)射部分電路測試 紅外發(fā)射電路加正3V電源電壓后，用示波器測試能夠輸出1KHZ和3KHZ的方波，如下圖所示。 圖6 1KHZ輸出波形圖7 3KHZ輸出波形圖8 紅外發(fā)射輸出波形 六、實驗注意事項及主要可能故障分析在紅外發(fā)射部分的測試，主要注意通過電位器調(diào)整輸出波形，可

11、以通過CD4011的4管腳的波形，如上圖6和圖7，當然也要在紅外發(fā)射管觀察是否有紅外光發(fā)射出去，這個可以通過手機的拍攝觀察到有紫紅色的光，證明電路有紅外光發(fā)射出去，在調(diào)試波形的過程中，遇見的主要問題是無法得到合適頻率的波形，估可以通過改變圖2中C1的值來調(diào)整，比如說我最后改成103（1000p）的電容，正好可以得到我需要的頻率。在紅外接收部分的電路中，主要注意以下幾點問題：（1） 紅外接收頭管腳一定要確定好，網(wǎng)上很多有關(guān)的管腳都是錯誤的，正確的管腳是這樣的，1腳是OUT，2腳是GND，3腳是VCC。（2） 紅外接收頭還有CD4013、LM567的供電電壓可以選擇5V，但是繼電器需要一個12V的

12、電壓，故我們可以通過7805去實現(xiàn)兩個不同電壓的分配。（3） 紅外部分的調(diào)試可以通過示波器先觀察接收頭的OUT端是否接收到信號，然后在使用繼電器前可以用LED燈先去做一下試驗，看看你電路是否存在問題，如果有故障，就需要用萬用表去看看是否有虛焊，是否有短路等。（4） 雙路調(diào)試。按下S1，一路繼電器響應；按下S2，二路繼電器響應。七、參考文獻1 侯建軍. 數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)【M】. 北京：高等教育出版社，2003年 2 陳永甫. 紅外探測與控制電路【M】. 北京：人民郵電出版社，2004年 3 高吉祥. 電子技術(shù)基礎(chǔ)實驗與課程設(shè)計【M】. 北京:電子工業(yè)出版社，2002年 4 彭介華. 電子技術(shù)課程

13、設(shè)計指導【M】. 北京:高等教育出版社，1997年 5 畢滿清. 電子技術(shù)實驗與課程設(shè)計【M】. 北京:機械工業(yè)出版社，2001年 6 李金平. 模擬集成電路基礎(chǔ)【M】. 北京:北方交通大學出版社，2003年 7 包浩明一種紅外線傳感器的設(shè)計與實現(xiàn)J內(nèi)蒙古師范大學學報，2003(6)：1238 路勇. 電子電路實驗及仿真【M】. 北京:北方交通大學出版社,2004年八、結(jié)束語（1）電路圖是關(guān)鍵，必須在保證設(shè)計的原理圖的正確性的前提下財政正確完成一下的過程。（2）電路圖的所用原件功能，技術(shù)參要弄明白。（3）安裝過程主要是布線與焊接。此次的電路相比以前復雜了好多，我們可以通過適當?shù)恼劬€連接基本做到平面布線。布線的好壞不僅直接影響成品的美觀，還關(guān)系到成品性能，不好的焊接工藝可能導致短路、接觸不良、查線困難等麻煩。焊接技術(shù)可以通過動手逐步熟練，所以關(guān)鍵的還是布線的藝術(shù)。根據(jù)各個