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1、华侨大学厦门工学院红外控制灯设计报告专 业： 电气工程及其自动化 班 级： 学 号： 姓 名： 时 间： 指导教师： 15摘要：红外控制是家用电器中用得较多的控制方式，其特点是不影响周边环境的、不干扰其他电器设备，有体积小、功耗低、功能强、成本低等。由于其无法穿透墙壁，故不同房间的家用电器可使用通用的遥控器而不会产生相互干扰。本设计以市面常见的车载MP3遥控器为发射端，以HS0038B作为一体化接受头，运用STC89C5RC单片机进行软件编码解码实现用红外控制RGB-LED进行不同种类的颜色变化。关键字：红外控制; 红外接收头;单片机;RGB-LED 目 录一、设计方案与比较6二、设计原理61
2、、红外遥控器发射原理62、红外接收原理73、NEC协议及解码原理84、全彩LED显示原理85、系统总电路及实现原理10三、系统测试及结果11参考文献12附录一：13一、设计方案与比较方案一：我们使用专用遥控器作为控制信号发出装置，当按下遥控器的设置键后，一体化红外接收装置接收到遥控器发出的设置控制信号，然后将信号送到专用的解码芯片中进行解码，解码后将信号送到单片机，由单片机查表判断这个信号是不是设置信号，当确认是设置信号后，启动设置子程序实现对RGB-LED的控制。方案二：我们采用普通车载MP3遥控器作为控制信号发出装置，当按下遥控器的设置键后，红外接收装置接收到遥控器发出的红外线控制信号，然
3、后把这个信号转换成电信号，传到单片机中，利用单片机对这个信号进行解码，解码完成后查表确定是不是设置信号，当这个信号是设置信号后，启动设置子程序，即可实现对RGB-LED进行对应的控制。方案一为硬件解码方案，硬件解码需要使用与遥控器相配套的专用的解码器芯片，而解码芯片一般不易得到，价格也较贵，或者自行开发解码电路（但电路太复杂，性能欠佳）。方案二为软件解码方案，软件解码可以不考虑遥控器的芯片是什么型号的，因为我们只需检测到它的发射编码，然后用软件方式来对它进行处理，从而得到所要的信息。软件解码具有灵活、硬件精简（仅需集成红外接收头和一片单片机）、可靠性高，成本低等特点。经以上的论证，可以采用软件
4、解码方案，成本低，方便实现，并且系统整体性能和可靠性高。故我们在本设计中采取方案二。二、设计原理1、红外遥控器发射原理红外发射部分包括键盘矩阵、编码调制、LED红外发送器（如图2-1-1），遥控发射器专用芯片很多，由于发射系统一般用电池供电，这就要求芯片的功耗要很低，芯片大多都设计成可以处于休眠状态，当有按键按下时才工作，这样可以降低功耗芯片所用的晶振应该有足够的耐物理撞击能力，不能选用普通的石英晶体，一般是选用陶瓷共鸣器，陶瓷共鸣器准确性没有石英晶体高，但通常一点误差可以忽略不计。根据编码格式可以分成脉冲宽度调制和脉冲相位调制两大类. 采用脉宽调制的串行码，以脉宽为0.565ms、间隔0.5
5、6ms、周期1.125ms的组合表示二进制的“0”；以脉宽为0.565ms、间隔1.685ms、周期为2.25ms的组合表示二进制的“1”.上述“0”和“1”组成的42位二进制码经38kHz的载频进行二次调制以提高发射效率，达到降低电源功耗的目的。然后再通过红外发射二极管产生红外线向空间发射.红外线通过红外发光二极管(LED)发射出去，红外发光二极管（红外发射管）内部构造与普通的发光二极管基本相同，材料和普通发光二极管不同，在红外发射管两端施加一定电压时，它发出的是红外线而不是可见光。图2-1-1红外发射部分2、红外接收原理接收部分包括光、电转换放大器、解调、解码电路（如图2-2-1）。红外接
6、收电路通常被厂家集成在一个元件中，成为一体化红外接收头。内部电路包括红外监测二极管，放大器，限副器，带通滤波器，积分电路，比较器等。红外监测二极管监测到红外信号，然后把信号送到放大器和限幅器，限幅器把脉冲幅度控制在一定的水平，而不论红外发射器和接收器的距离远近。交流信号进入带通滤波器，带通滤波器可以通过30khz到60khz的负载波，通过解调电路和积分电路进入比较器，比较器输出高低电平，还原出发射端的信号波形。注意输出的高低电平和发射端是反相的，这样的目的是为了提高接收的灵敏度。一体化红外接收头（如图2-2-2）。图2-2-1红外接收部分图2-2-2红外接收一体头3、NEC协议及解码原理NEC
7、协议载波38khz，其逻辑1为2.25ms，脉冲时间560us；逻辑0为1.12ms，脉冲时间560us（如图2-3-1）。首次发送的是9ms的高电平脉冲，其后是4.5ms的低电平，接下来就是8bit的地址码（从低有效位开始发），而后是8bit的地址码的反码（主要是用于校验是否出错）。然后是8bit 的命令码（也是从低有效位开始发），而后也是8bit 的命令码的反码（如图2-3-2）。一直按住那个按键，一串信息只能发送一次。如果一直按着按键，发送的则是以110ms为周期的重复码，重复码是由9ms 的 AGC高电平和 4.5ms的低电平及一个560us 的高电平组成。图2-3-1逻辑0和逻辑1图
8、2-3-1完整发送一次的编码4、全彩LED显示原理LED具有亮度高、低功耗、寿命长、启动快，功率小、无频闪、不容易产生视视觉疲劳等优点，同时LED还有色彩鲜艳，易于控制的特点，使得其广泛应用于我们的日常生活中。Led从功率上一般分为小功率（小于1W）和大功率（大于1W）灯珠，从颜色上又分为单色灯珠（红色，绿色，蓝色，黄色，白色，紫色，橙色等）、双色灯珠（红绿色一体灯珠，在这种情况下灯珠可以分为共阳或者共阴极接法，也就是在LED灯珠内部把阳极或者阴极连接到一起）、和全彩灯珠（将红色、绿色、蓝色三种基色封装到一个灯珠支架中的这种方式脚全彩灯珠，全彩灯珠一般是4脚或者6脚，4脚也分共阳或共阴极接法）
9、。LED点亮条件有两种额定电压：满足LED灯珠正常点亮所需要的工作电压。常规红光、黄光灯珠的额定电压为：1.8-2.2V；白光，绿光，蓝光，紫光的额定电压为：2.8-3.4V。额定电流：满足LED灯珠正常点亮所需要的工作电流。由于LED灯珠的种类繁多电流值也截然不同。.LED恒流驱动：流源定义为电流恒定不变，电压可变，常规的恒压源也很容易改制成恒流源。本设计中采用AMC7135恒流驱动贴片（输出电流350MA）。三基色混色原理：三基色描述：三基色是指红，绿，蓝三色，人眼对红、绿、蓝最为敏感，大多数的颜色可以通过红、绿、蓝三色按照不同的比例合成产生。同样绝大多数单色光也可以分解成红绿蓝三种色光。
10、这是色度学的最基本原理，即三基色原理。红绿蓝三基色按照不同的比例相加合成混色称为相加混色，除了相加混色法之外还有相减混色法。可根据需要相加相减调配颜色。自然界中的绝大部分彩色，都可以由三种基色按一定比例混合得到；反之，任意一种彩色均可被分解为三种基色。作为基色的三种彩色，要相互独立，即其中任何一种基色都不能由另外两种基色混合来产生。由三基色混合而得到的彩色光的亮度等于参与混合的各基色的亮度之和。三基色的比例决定了混合色的色调和色饱和度2相加混色原理红色+绿色=黄色 绿色+蓝色=青色 红色+蓝色=品红 红色+绿色+蓝色=白色（如图2-4-1）图2-4-1加色规律在一般的全彩显示设备中，通常使用两
11、种相加混色法： 1.空间混色法：它将三种色光投射到同一表面上彼此相距很近的三个点上.由于人眼的分辨率力有限，能产生一种基色光混合的色彩感觉。2.时间混合法：它把三种基色光轮流投射到同表面上，只要轮流速度足够快，由于人的视觉惰性，就能达到相加混色的效果。5、系统总电路及实现原理系统电路如图2-5-1所示：图2-5-1系统电路设计系统电路主要有89C52RC单片机及其最小系统，RGB-LED（D1，D2，D3）红外一体接收头HS0038B,驱动电路部分（AMC7135）构成。当按下遥控按键后，遥控器内部芯片很据NEC协议发出相应信号（13.5ms的引导码部分+8位用户码+8位用户反码+8位数据编码
12、+8位数据编码反码），由于接收到的信号与发送的信号刚好相反所以红外接接收头最开始接收到的引导码为与其相反的低电平。红外接收头把接收到的信号转换为电信号送到单片机的P3.2口进入中断程序进行解码，再把所得解码进行查询的程序，如果符合条件的话则执行相应的子程序，即RGB-LED显示出不同的颜色。如果按键一直按着不放的情况下，在发送完第一帧数据之后则将一直交替发送高电平和低电平。在实际电路中，由于LED的特性所在，为了使其一直处于正常工作状态，必须提供恒压源或恒流源。又因为RGB-LED是又红绿蓝三色灯珠组成，它们额定电压不同，所以最好的方案是采取提供恒流源进行驱动。在本设计中，采用了AMC7135
13、恒流驱动芯片来提供350MA的恒流电流，使其持续稳定工作。三、系统测试及结果所用遥控器的用户码为00FF，编码如图3-1所示，在本设计程序中运用到的编码对应的颜色：16-灭灯，0c-白色，18-品红，5e-青色，08-黄色，1c-绿色，5a-蓝色，42-红色，52-七种颜色循环变化，4A-颜色渐变。程序定义按下对应按键会显示对应的颜色，没有用到的按键为无效按键（灭灯）。首次在没有接入AMC7135恒流驱动芯片，RGB-LED直接连接在单片机的情况下，输出电流值过小，LED为几乎不亮的状态，无法进行正常的显示。当接入AMC7135后，其驱动电流为350MA附近，LED能够进行正常工作，且符合设想
14、的要求，按下对应按键实现不同显示。当按下按键时，RGB-LED显示出正常的颜色，再按下其他对应按键时，其显示结果也符合所设定的要求（如图3-2）。经测试其结果符合设计预想的效果，且可正常使用。图3-1遥控器编码参考文献1 朱纯益，路建华. 单片机用作通用红外遥控接收器的设计M. 北京.清华华录信息技术研究所，2002,40-452 倪健,董强. 编码解码技术在红外遥控器中的实现J.中国民航飞行学院学报, 2004,(6):70-713 陈永甫. 红外探测与控制电路M. 北京：人民邮电出版社 2004，120-121 附录一：程序：#include#include #define uchar unsigned char#define uint unsigned intuchar color1,color2,color3,color4;sbit gl=P21; sbit rl=P20; sbit bl=P22; sbit IR=P32;uchar j,k;uchar a,b,c,d,e,f;unsigned char g,r; uchar Time;uint cons;uchar color_1,color_2,color_3,color_4; uchar IRdata4;uchar code dig=0x00,0x07,0x0
