整理红外多路遥控发射接收系统.docx

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整理红外多路遥控发射接收系统

红外多路遥控发射接收系统

电子信息与科学技术专业学号：

指导教师：

李天超

（来自互联网）

摘要：

简述了以红外线作为传输媒介的数据通信的工作原理及其广阔的应用前景，给出了多路红外线遥控发射、接收系统的结构原理及其应用电路。

该设计以VD5026、VD5027专用编码解码芯片为核心器件，来实现以红外线为传送信息媒介的短距离无线遥控控制电路，具有准确度高、速度快的特点，本设计广泛应用于工业、医疗、家用电器等设备的开启和关闭控制。

因为可以扩展1万多个编码状态，所以也可用于手机、计算机、PDA等的信息传输和对多种工作状态进行控制，因而有很大的推广、实用价值。

关键词：

红外通信；调制；编码；解码

InfraredMulti-channelRemoteSendandReceiveSystem

ElectronicInformationScienceandTechnologyNo:

Tutor:

LITian-chao

Abstract:

Hassummarizedtheinfraredremotecontroldatacommunicationprincipleofworkanditsbroadapplicationprospect,hasproducedthemulti-channelinfraredremotecontrollaunch,thereceivingsystemstructureprincipleandtheapplicationelectriccircuit.ApplicationspecificintegratedchipsVD5026designedformodulationandVD5027designedfordemodulationareusedinthedesignasthecorecomponent,whichtaketheinfraredasthepass-alongmessagemediumshortdistancewirelessremotecontrolcircuit,whichhastheaccuracytobehigh,thespeedquickcharacteristic.Thisdesignwidelyappliesinequipmentandsoonindustry,medicalservice,domesticelectricappliancesopeningwiththeclosurecontrol.Becausemorethanonemillioncodepatterncanbeextendedbasedonit,itcanbeusedforinformationtransmissionformobiletelephone,PC,PDAetc,andcontrolformanyworkpattern.Thushastheverybigpromotion,theusevalue.

Keywords:

Infraredremotecontrol;modulation;Code;Decode

摘要……………………………………………………………………………………………1

1引言…………………………………………………………………………………………4

2红外多路遥控系统…………………………………………………………………………4

2.1红外线数据通信的工作原理……………………………………………………………4

2.1.1红外线的定义……………………………………………………………………………4

2.1.2红外通信定义……………………………………………………………………………4

2.1.3红外遥控原理……………………………………………………………………………4

2.1.4红外通信优点……………………………………………………………………………5

2.2系统方案论证……………………………………………………………………………5

2.2.1方案一……………………………………………………………………………………5

2.2.2方案二……………………………………………………………………………………5

2.3系统总体原理框图………………………………………………………………………6

2.4系统硬件电路设计………………………………………………………………………7

2.4.1键盘及代码产生电路……………………………………………………………………7

2.4.2编码电路设计……………………………………………………………………………7

2.4.3脉冲码调制振荡电路设计………………………………………………………………9

2.4.3.1门电路构成时钟源……………………………………………………………………9

2.4.3.2脉冲调制器…………………………………………………………………………10

2.4.4红外发射电路设计……………………………………………………………………10

2.4.5红外接收电路设计……………………………………………………………………11

2.4.6解码电路设计…………………………………………………………………………12

2.4.7译码与控制电路设计…………………………………………………………………13

2.4.8系统电路原理图………………………………………………………………………17

3实物制作……………………………………………………………………………………17

4系统调试与技术指标测量…………………………………………………………………17

4.1测试仪器…………………………………………………………………………………17

4.2红外发射机的调试………………………………………………………………………18

4.3红外接收机的调试………………………………………………………………………18

4.4系统联调…………………………………………………………………………………18

4.5调试过程中存在的问题…………………………………………………………………19

4.6改进措施…………………………………………………………………………………19

5结束语………………………………………………………………………………………19

参考文献………………………………………………………………………………………19

附页1………………………………………………………………………………………21

附页2………………………………………………………………………………………22

附页3………………………………………………………………………………………23

附页4………………………………………………………………………………………24

附页5………………………………………………………………………………………25

附页6………………………………………………………………………………………26

附页7………………………………………………………………………………………27

附页8………………………………………………………………………………………28

1引言

红外通信由来已久，但是进入90年代，随着科学技术的不断进步和地球空间技术的发展，使人们对红外线技术的研究越来越深入，应用范围更广泛，尤其是在红外遥感技术和红外通信技术领域里，数字锁相技术和传感器技术的巨大进步，大大加速了这个进程，目前无线产品在商业销售中的使用已相当普遍，但大多存在着很大的局限性，电路繁杂，计算难度大且多为模拟电路，抗干扰能力差,准确度底,电路的维护调试很不方便。

越来越多的远距离控制和数据通信系统引入了不可见的红外线作为传输媒介进行通信，组成了无线红外遥控通信系统,此方法以其成本底、精度高、保密性强、技术性能稳定的特点而受到广大用户和专业人士的欢迎。

目前市场上流行的各类红外线通信系统都是以调制解调的方式，在数字锁相环技术的基础上加以应用，这种方法对发送信号进行编码、调制，其可靠性、误差小、成本低、传输距离远、功耗低。

红外遥控器的家电给我们的生活带来极大的方便，红外线遥控是目前应用最广泛的一种通信和遥控手段，因而有广泛的实用价值,值得借鉴和推广。

2红外多路遥控系统

2.1红外线数据通信的工作原理

2.1.1红外线定义

人的眼睛能看到的可见光按波长从长到短排列依次为红、橙、黄、绿、青、蓝、紫。

其中红光的波长范围为0.62～0.76μm；紫光的波长范围为0.38～0.46μm。

比紫光波长还短的光叫紫外线，比红光波长还长的光叫红外线，红外线遥控就是利用波长为0.76～1.5μm之间的近红外线来传送控制信号的。

2.1.2红外通信定义

红外通信是利用红外技术实现两点间的近距离保密通信和信息转发。

它一般由红外发射和接收系统两部分组成，通过数据电脉冲和红外光脉冲之间的相互转换实现无线的数据收发。

发射系统对一个红外辐射源进行调制后发射红外信号，而接收系统用光学装置和红外探测器进行接收，就构成红外通信系统。

[1]

2.1.3红外遥控原理

常用的红外遥控系统一般分发射和接收两个部分。

发射部分的主要元件为红外发光二极管，它实际上是一只特殊的发光二极管，由于其内部材料不同于普通发光二极管，因而在其两端施加一定电压时它发出的是红外线而不是可见光。

目前大量使用的红外发光二极管发出的红外线波长为940nm左右，外形与普通φ5发光二极管相同，只是颜色不同，红外发光二极管一般有黑色、深蓝、透明三种颜色。

接收部分的红外接收管是一种光敏二极管，只对红外光线有敏感作用，在实际应用中要给红外接收二极管加反向偏压，它才能正常工作，亦即红外接收二极管在电路中应用时是反向运用，这样才能获得较高的灵敏度。

红外接收二极管一般有圆形和方形两种，由于红外发光二极管的发射功率一般都较小（100mW左右），所以红外接收二极管接收到的信号比较微弱，因此就要增加高增益放大电路。

[2]

2.1.4红外通信优点

保密性强，信息容量大，结构简单，既可以是室内使用，也可以在野外使用，由于它具有良好的方向性，适用于国防边界哨所与哨所在之间的保密通信，但在野外使用时易受气候的影响。

2.2系统方案论证

2.2.1方案一

用专用调制、解调芯片组成的红外发射、接收系统的核心——编码、解码电路。

代码产生电路由按键与其它元器件组成。

本设计通过VD5026对键盘电路产生的控制信号进行并/串转换，由17脚输出编码数据，再将编码数据通过脉调制电路调制在较高的载波上通过红外光发射。

红外接收管将光信号转换为电信号，由解码器进行解调，再由VD5027对解调出来的串行数据进行解码，使其成为控制代码去控制各电路。

[3,4]其原理框图如图1。

图1红外发射、接收系统组成方框图

2.2.2方案二

代码是按键组成的键盘电路产生，然后施密特触发器对按键信号进行整形所得，编码和调制用89C2051单片机的定时器将按键信号调制在38KHz的载波信号上，然后通过功率放大后通过红外发射管发射出去。

接收电路用红外线接收二极管实现光电转换，然后用高频模拟锁相环进行信号解调，解调后的串行数据送单片机进行解码，同时实现对后续电路的控制功能。

[5,6]其原理框图如图2所示。

（a）红外发射电路框图

（b）红外接收电路框图

图2红外发射/接收电路框图

方案一中采用专用芯片组成编码解码电路，可实现对16×211路电路的控制，其电路简单，抗干扰能力强，编码调制全部用硬件实现，各分支电路相互独立，设计调试比较简单、成本低，组装方便，易于推广。

方案二利用89C2051单片机对信号进行编码、解码，同时用单片机的定时器将信号进行调制，需用软件完成，其编程工作量大，要求严格，尤其是高频信号，程序稍有差错便使接收部分不能正常工作成本高。

综上所分析，我们采用方案一。

2.3系统总体原理框图

红外多路遥控发射、接收系统原理方框图如下所示，

（a）红外发射电路原理框图

（b）红外接收电路原理框图

图3红外发射、接收系统原理方框图

各个部分功能：

●键盘及代码产生电路：

由轻触开关组成的键盘阵列电路实现。

●编码电路：

对控制信号代码（由键盘阵列产生）和地址代码（本设计预先设定，也可改变地址段）进行编码，并转换成一定格式的串行数据，在电路中我们选用专用编码模块VD5026实现该功能（VD5026在后面介绍）。

●调制电路：

调制电路由与非门构成的低频脉冲调制器组成，工作原理是该振荡电路在有控制信号时产生40KHz的振荡信号，没有控制信号是停止振荡，对其进行脉冲调制，形成ASK信号。

●红外信号发射电路：

该电路的功能是将经调制后的信号进行功率放大，并转换成红外信号发射出去，发射管采用SE303。

●红外信号接收电路：

将接收到的红外光信号转换成电信号，并放大将接收到的红外信号解调后转换成一定格式的串行数据传送给解码电路。

。

●解码电路：

将解码电路传送过来的串行数据按照预定规则转换成对某个地址段和某路设备的控制信号，这部分功能主要由与VD5026配套使用的译码芯片VD5027完成。

●译码电路：

译码电路是将解码器输出的四位二进制控制信号代码译为与发射端相应的控制信号。

●终端设备控制电路:

对受控设备进行开/关控制。

2.4系统硬件电路设计

2.4.1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6个控制信号，并将这6个控制信号进行BCD编码，形成控制代码，其电路如图4所示。

图中S1-S6是按键式键盘开关，依次表1-6路控制信号，开关按下有效。

若开关没有被按下，则电阻R1-R4形成高电平ViH。

ViH应大与3.5V，可以输出四位并行数据传给编码电路。

图4键盘及编码电路

2.4.2编码电路设计

由VD5026组成的编码电路如图4所示。

编码器把得到的并行数据转换成串行数据（Dout）出输。

A1-A7是地址线，A8/D0-A11/D3是地址数据复用线，即VD5026对四位并行输入数据进行编码，并在收到传输启动信号（

）时，输出串行数据。

是传输启动信号输入端。

当

为低电平时，器件开始启动传输过程；

为高电平时，器件完全被阻塞，无信号输出。

Dout是串行数据输出端，依次送出经过编码的串行数据。

R5为编码器VD5026的振荡电阻，它和配对的解码器VD5027的振荡电阻应该取相同的阻值，以保证时钟频率一致，否则将不能译码。

振荡频率由

（1）式中R5（图5RS）决定。

（1）

VD5026内部结构如图5所示，振荡器输出经4分频电路送至并/串电路作为时钟，将输入代码按A1-A7、A8/D0-A11/D3的顺序移至四态编码器，对输入信号进行编码，这些编码地址线如用于两态（高、低）编码，可有2048种组合，如用于三态（高、低、开路）。

编码可有177147种组合，在进行四态编码的时候，共有419430种组合，（A0为第四态端子4TH）。

编码数据在TE为低电平时发出，如果TE为一低脉冲，编码将被发送两次；如果TE一直为低电平，编码数据则一直连续的发出，直到TE变为高电平。

事实上，VD5026没有设计成在第一次收到数据就马上应用的原因是因为第一次的数据可能有错误，在两次传送数据之间有三个数据周期没有数据发出（如图6）。

每四态数据都被变成脉冲信号（如图6）。

每个输入脚，都是一个先高后低的弱输出端，若是两次检测中只有一个高电平状态，则该输入被认为是连接到电源VSS，如果高低都有则该引脚为开路状态，被编码为70%高和30%的低的脉冲，弱输出端在5V电源下可灌入灌出110uA的的电流。

图5VD5026内部结构图

输入脚被上拉为高电平，只需一只简单的开关即可将其置为低电平，当TE为高电平并且第二次编码发送完毕时，编码器就处于等待状态，振荡器工作被禁止，当前的功耗就是静态功耗，当TE为低电平时，振荡器起振，编码开始，编码输入连续的被选种，并将其进行编码，并由Dout引脚连续的发出。

本设计要求由一部发射机控制6个受控设备，即只需一个固定的地址码，因此A1-A7接低电平。

图6D5026、VD5027波形图

2.4.3脉冲码调制振荡电路设计

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。

2.4.3.1门电路构成的时钟源

图7为由CMOS门电路构成的简易时钟源，由于门电路的输入阻抗很高，定时电容Ct的值不上是很大就能获得较大的时间常数，尤其适与对频率准确性要求不太高的低频时钟源（小于100KHz）。

常取补偿电阻Rs>>Rt（定时电阻），即Rs=10Rt。

由3脚输出，频率

（2）式决定。

（2）

图7门电路构成的时钟源及其波形

2.4.3.2脉冲调制器

图8脉冲调制器及波形

由与非门构成的低频脉冲调制器如图8所示，当编码信号A为高电平时，由与非门组成的时钟源电路产生振荡，输出为载频信号；当编码信号为低电平时停振，输出为低电平。

输出的编码调制信号由3脚输出，波形如图8中的Vo所示。

要求调制方波的频率远低于振荡频率。

课题要求载频为40KHz，取Ct=580PF，则Rt=20.2K可用一个50K的可变电阻代替使用。

Rs=10Rs=202K，取标称值Rs=200K。

2.4.4红外发射电路设计

图9是红外发射电路，由放大电路和红外发射管组成。

图中，G3A、G4A为隔离级，其作用是减小发射时的大电流对振荡级的影响；T1、T2组成复合三极管，对发射信号进行电流放大，红外管MLED81的工作电流为（200-300）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，当G4输出为低电平VOL时，T1、T2截止，红外管不工作。

[7]

图9红外发射电路

2.4.5红外接收电路设计

红外接收电路通常由一片专用集成电路和少量外围器件组成。

目前此类专用集成电路很多，如NEC公司生产的uPC1373、uPC1490HA，夏普公司生产的IX0614CE、IX0986CE，索尼公司生产的BX1323、CX20106等，其中CX20106是应用较为广泛的芯片之一，其内部结构如图10所示，图11是由CX20106组成的红外接收电路。

红外接收管PH3028将光信号转换为电信号，从CX20106的

脚输入，经前置放大器、限幅放大后送至带通滤波器，带通滤波器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

脚输出，该输出为集电极开路电路，因此要接上拉电阻R3。

外围器件R1、C1的参数决定放大器的增益，当R1=4.7Ω，C1=1uF时，电压增益约为79dB，R1增大、C1减小则会使增益降低。

R2确定带通滤波器的中心频率，调节R2使

变化范围为30KHz-60KHz。

C3是检波电容，一般取值为2.2uF-4.7uF。

R3是上拉电阻，一般取值为1KΩ-3KΩ。

图11是设计举例中调试完成后的红外接收电路。

其各引脚对地的静态工作电压如下：

引脚：

电压/V：

2.52.51.501.41.00.25

各点波形如图12所示。

图10CX20106内部结构图

图11CX20106构成的红外接收电路

图12CX20106各引脚输出波形图

2.4.6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。

VD5027是与VD5026配对使用的通用接收解码器，VD5027的内部结构如图13所示，其组成的解码电路如图14示。

工作原理为：

收到的串行数据从VD5027的第14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，则将进接着收到的4位数据码存储在内部4bit移位寄存器中（不移到输出锁存器）。

第二次收到的地址码仍与本地地址相符，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个数据周期内没有收到信号，则VT为低电平。

注意在发送端，VD5026的地址信息和数据信息均可用三态码表示，但在接收端，地址可置成三态地址，而数据中的“开路”将被译成为1。

因此数据信息必须是1或0。

图13VD5027内部结构图

图14解码电路

2.4.7译码与控制电路

译码电路是将解码器输出的四位二进制控制信号代码译为与发射端相应的六路控制电平，译码器CC4028（内部结构如图15）是4-10线译码器。

它对于输入控制代码的任意一种状态，只有一路输出与其对应，输出有效状态为高电平。

CC4028真值表如表一所示。

图154线-10线译码器内部结构

表1CC4028真值表

输入

输出

2）应用环境质量标准时，应结合环境功能区和环境保护目标进行分级。

一、环境影响评价的发展与管理体系、相关法律法规体系和技术导则的应用1

安全评价是落实“安全第一，预防为主，综合治理”方针的重要技术保障，是安全生产监督管理的重要手段。

一、环境影响评价的基础0

三、规划环境影响评价0

（8）作出评价结论。

货绷悍盘谭榷停伏帝篇渊门集砾峻辽豁象舱崩简矮嗽逃瘁吠旺鹊肋豹奄翠喜争菇幼嵌膝衬碎硫燕悬死钢虑镍你位夹汝柬馅友墩担止墅紊灶觅袜盐策台浑渤遁疲映潮份浪凉河绽鞠啊避谆频熄郝珠常挎佩途联耗彪啦碟林钒萨必审开晶眠抖党陷吴蛆口硅汹站云趋捞铁绸湛滩优缺冰峨舷沁粕襟碴鼎旦掣嗅蔑砌胃赋舔递掐董仟借院却席多膘寄韭量刽土谅掏颓赴英谬豫蔚噶蹿吃饿畦坏骑糟峻荚飘屡铡危伎戮嵌呆潍呼缝札叠颧撮洒投失渝失苇欠畸煽挞展躺捐雇国裤杂逃锹匹驻脸处膏吮炯僵崖附阴亚娩帅甫蔫亢梧磅幸技耪熄谦卷堂交眠缸其磨旬而烯胚铲培自竞惹抵饲警廓熄率姜肮缕

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