红外多路遥控系统

红外多路遥控系统

本红外多路遥控系统是以红外线为传送信息媒体的短距离多路无线控制系统,接收端的输出状态采用数据类型,可对多个受控对象的工作状态进行遥控,适用于工业﹑医疗﹑家用电器等设备的开启或关闭控制;与CPU处理器连用可实现多种智能控制,如电视机的遥控﹑空调的遥控等.

1.系统组成框图

红外多路遥控系统组成框图如图(1)所示,各部分功能是: ★ 键盘及其代码产生电路 产生表示控制信号的BCD代码.

★ 编码电路 对控制信号代码和地址代码进行编码,并转化成串行发送数据

★ 调制振荡电路 产生频率约为40KHZ的振荡信号,并将发送的数据由其进行脉 冲调制,形成发射信号.

★ 红外发射电路 将发射信号放大,并转换成红外光信号.

★红外接受电路 将接收到的红外光信号转换成电信号,并放大﹑解调出串行数据. ★ 解码电路 将接收到的串行数据转换成控制代码 ★LED显示电路 将控制代码读入并送到LED进行显示

★ 遥控路数 8路,即可对8个受控设备进行控制 ★ 工作频率 红外发射和接收的载频为40KHZ.

★ 功能要求 由一台红外发射机和一台红外接收机实现对8个受控设备的控制;每次发射只控制1个设备的状态,对8路设备用LED数码管进行显示1,2,3,4,5,6,7,8.

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2 键盘及其代码产生电路设计

键盘及其代码产生电路的功能是产生8个控制信号,并将这8个控制信号进行BCD编码,形成控制代码,电路如图(2)所示.

图中S1~S8是按压式键盘开关,依次代表1~8路控制信号,开关按下有效.74HC148与74LS04组成代码产生电路.若开关没被按下,则电阻R1~R8与R10~R17形成高电平ViH.ViH应大于3.5V.若某路开关被按下时,则该开关所连接的代码产生电路的输入为低电平,并且电阻与二极管形成的发射控制电平TE为低电平(0.7V),TE送至编码电路,作为传输启动信号.74HC148是8---3线优先编码其,其功能是将I0~I7这8个输入信号分别编成8个码.在I0~I7这8个输入信号中I7优先级最高,I0的优先级最低.编码器的输出Y0~Y2是反码形式的BCD码,74LS04对

Y0~Y2取反,则可得到BCD码.

3 编码电路设计

由MC145026集成电路组成的编码电路如图(3)所示,线框内是MC145026的内部框图,外围器件RS﹑CTC﹑RTC决定编码器的时钟频率.

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振荡器输出经分频电路送至并/串转换电路作为时钟,将输入代码按A1~A5﹑A6/D6~A9/D9的顺序移至三态编码器,对输入信号进行编码.编码输出波此行如图(4)所示.

从图可知,编码器的输入为逻辑”0”(低电平)时,输出为两个窄脉冲;输入为逻辑”1”(高电平)时,输出为两个宽脉冲;当输入为开路(高阻)时,输出为一个宽脉冲和一个窄脉冲.当TE为低电平时,MC145026按以上编码规律将输入A1~A5﹑A6/D6~A9/D9进行编码并输出串行数据.只要TE保持低电平,MC145026可以连续不断地输出串行数据.图(5)是编码顺序图,两次编码之间的间隙为24个振荡周期.为了红外接收机能可靠地接收信息(见解码电路设计),每个数据字至少应发送两次.因此,

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图中启动信号的脉宽PWMIN应大于两次发射所需的时间.

本课题要求由1部接收机控制8个受控设备,即只需一个固定的地址码,因此A1~A5将接地电平.

4 脉冲调制振荡电路设计

为了提高传输信号的抗干扰能力,还需将编码信号调制在较高频率的载波上发射.本课题要求载波频率为40kHZ,故可采用CMOS门电路构成的脉冲调制振荡电路.当编码信号A为高电平时,振荡器工作,输出为载频信号;当编码信号为低电平时,振荡器不工作,输出为低电平.输出的编码调制信号波形如图(6)中的B所示.脉冲调制振荡电路如图(7)所示.

课题要求载波为40kHz,取Ct=750pF,则Rt=15kΩ,RS=150kΩ.

5 红外发射电路设计

图8是红外发射电路,由放大电路和红外发射管组成.图中,G3 C﹑G4D为隔离级,其作用是减少发射时的大电流对振荡级的影响;T1﹑T2组成复合三级管,对发射信号进行电流放大,红外管MLED81的工作电流为(20～30)mA.流经发光二极管的电流

ID=IC1+IC2≈IC2.当G4输出为高电平VOH时,T1﹑T2导通,红外管工作。

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6 红外接收电路设计

红外接收管PH3028将光信号转换为电信号,从CX20106的1脚输入,经前置放大器限幅放大器放大后送至带通滤波器,带通滤波起的中心频率与红外发射载波频率相同.检波器﹑积分器组成解调电路,对接收信号进行解调.施密特触发器对解调输出信号进行整形,从7脚输出,该输出为集电极开路电路,因此要接上拉电阻R3. 各点波形如图(10)所示.

7 解码电路设计

解码电路的功能是将解调后的串行数据进行解码,使其成为BCD控制代码,并使控制代码并行输出.MC145027是与MC145026配对使用的通用接收解码器,MC145027的内部结构及其组成的解码电路如图11所示.图中数据提取电路的作用是判别和检测输入数据的特性;其外围电路中R1﹑C1组成的电路用来判定接收到的脉冲是窄脉冲还是宽脉冲,时间常数R1C1应调整为1.72×编码器时钟周期,即

R1C1=3.95 RTCCTC

R2﹑C2组成的电路用来检测按接收到的末位信号,时间常数R2C2应等于33.5×编码器时钟周期,即

R2C2=77 RTCCTC

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这个时间常数用来判定输入DIN保留低电平的时间是否已达到4个数据周期,达到了则数据提取电路将提取到的低电平信号送到控制逻辑电路,控制逻辑电路使有效传输输出端VT为低电平,此时传输终止.

收到的串行数据从MC145027的第9脚输入,经数据提取电路判别后与序列发生器产生的本地地址码一比特(bit)一比特地进行校验.如果第一次收到的地址码和本地地址码相符,则将紧接着收到的4位数据码储存在内部4bit移位寄存器中(不移到输出锁存器).当第二次收到的地址码仍与本地地址码相符,则将新收到的数据码与上一次储存的数据码加以比较,若两次相同则控制逻辑电路使有效传输输出端VT为高电平,4bit移位寄存器中的数据码转移到输出锁存器,并且在输出锁存器保留,直到新的数据代替它.保留在锁存器的数据经缓冲器后输出,同时有效传输输出端VT保持高电平.若两次不相同或4个数据周期内没收到信号,则VT为低电平.

注意:在发送端,MC145026的地址信息和数据信息均用三态码来表示,但在接收端,地址可置成三态地址,而数据中的开路将被译为1.因此数据信息必须是1或0. 8 LED显示电路

LED显示电路的功能是由8051将解码器输出的4位二进制控制信号读入,并经编程后输出相应的BCD码,送至CD4511(BCD---七段锁存/译码/驱动器),由4511驱动LED数码管进行显示,其电路如图(12)所示.

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经解码电路解码输出的4位BCD码由8051的P1的低4位P1.0~P1.3读入,经编程后由P1的高4位P1.4~P1.7输出,送至CD4511,由CD4511驱动数码管进行显示.CD4511的LT﹑BL需接高电平(+5V),LE/STROBE接低电平(0V). 电路中的VDD﹑VCC接高电平(+5V), VSS 接低电平. 9 LED显示汇编程序 8051的程序汇编语言如下:

主程序 ORG 0000H

LJMP 0040H ;主程序起始地址 ORG 0003H

LJMP INTER0 ;中断程序起始地址 ORG 0040H

SETB IT0 ;设置INT0中断触发方式为边沿触发方(负跳变有效)

SETB EA ;开中断允许总控制

SETB EX0 ;开外部中断0(INT0)中断允许 SJMP $ ;等待中断

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中断子程序 ORG 0060H INTER0: MOV P1,#0FFH

MOV A,P1 ;由外部读数据

ANL A,#0FH ;取低4位数据(P1.0~P1.3)

MOV 20H,A ;暂存于20处 INC A ;将数据加1

SWAP A ;将数据低4位与高4位交换 ADD A,20H ;将低4位数据送回 MOV P1,A ;将数据送出

RETI ;返回主程序

END

系统的电路制作

将系统设计试验完成后,使用PROTEL 99 SE进行PCB板的制作.

根据上述方法,我们可以绘制出本论文系统的红外发射电路原理图和红外接收电路原理图如图13和图14.

(7) 本系统的PCB板图如图15和图16

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图16 红外接收电路PCB图

结论

红外遥控系统是现代通信系统中一个非常典型的简易无线发射、接收系统，在现代工业医疗家用电器等设备中得到广泛应用,虽然使用芯片不一,但原理大多相同.

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