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1、分类号 TP722.5 单位代码 10642 密 级 公 开 学 号 0 重重庆庆文文理理学学院院 学士学位论文 论文题目：远程遥控开关电路设计论文题目：远程遥控开关电路设计 论 文 作 者： 姜拥军 指 导 教 师： 赵华君 副教授 专 业： 电气工程与自动化 提交论文日期 ： 2011 年 11 月 16 日 论文答辩日期 ： 2011 年 11 月 16 日 学位授予单位 ： 重庆文理学院 中 国 重 庆 2011 年 11 月 GraduationGraduation ThesisThesis ofof ChongqingChongqing UniversityUniversity o
2、fof ArtsArts andand sciencessciences Remote control switch design Candidate:Candidate: JiangJiang Yong-JunYong-Jun Supervisor:Supervisor: ZhaoZhao Hua-junHua-jun Major:Major: Electrical engineering and automation CollegeCollege ofof ElectronElectron software decoding; switch control 1 绪论绪论 1.1 红外遥控简
3、介红外遥控简介 遥控技术就是按照预定的目标对被控对象的参数、工作状态实现远距离或 者非接触式控制的一门技术。它又是综合了电子技术、计算机技术、传感器技 术等多学科知识和技术，应用于多领域的一门技术。 红外遥控的特点：它不影响周边环境的、不干扰其他电器设备。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；电路调试简单，只要按给定电路连接无误，一般不需任何调试即可投 入工作；编解码容易，可进行多路遥控。由于红外线遥控装置具有抗干扰能 力强、操作简单等诸多优点，已经广泛应用于彩色电视机、VCD、DVD、空 调、组合音响等各种家用电器上。 1.2 红外线的概念与特征红
4、外线的概念与特征 一、红外线基本概念 红外线是太阳光线中众多不可见光线中的一种，红外线可分为三部分， 即近红外线，波长为 (0.75-1)(2.5-3)um 之间；中红外线，波长为 (2.5- 3)(25-40)um 之间；远红外线，波长为(25-40)l000m 之间。 二、红外线基本特征 红外线最大的特点是具有光热效应，能辐射能量，它是光谱中最大的 光热效应区。 红外线是介于可见光和微波之间的一种电磁波，因此它具有两相相邻 的某些特征。在近红外区，它和可见光相邻，因此具有可见光的某些特征， 如直线传播、反射、折射、散射、衍射等特征。 在远红外区，由于它临近微波区，因此它具有微薄的某些特征，
5、如具 有较强的穿透能力，能穿透大部分半导体和一些塑料等某些不透明物质。 红外线（光）在真空中传播速度为3108m/s。 红外线在介质中传播会衰减，特别在金属中传播衰减最大。 大部分液体对红外线吸收非常大 ；气体对红外线吸收程度各不相同， 大气层对不同波长的红外线存在不同的吸收带。根据研究证明，对与波长为 1-5um 和 8-14um 区域的红外线能较好的穿透大气层。 红外线具有较好的隐蔽性， 保密性，环境光线对它的影响很小 ，抗 干扰能力强 ；且使用这种发射、接收器件的电路简单而无特殊的环境要求。 在自然界中，不论任何物体，也不论其本身是否发光（指可见光） ， 只要其温度高于绝对零度，都会一刻
6、不停的向周围辐射红外线。只是温度高 的物体辐射的红外线较强，温度低的物体辐射的红外线较弱。 1.3 红外线传感器红外线传感器 把能发射红外线和 接收红外线的光电器件叫做红外线传感器。在红外线 遥控系统中，对于红外线发射器件，要能够发射出比自然界发射的红外线由 更强的辐射强度。对于红外线接收器件，则要具有较强的接受能力，它能将 接收到的红外线转换成足够强度的电信号。 根据红外线传感器原理不同，分为主动型和被动型红外线传感器，主动 型传感器包括红外线发射传感器和红外线接收传感器，他们配套使用可以组 成一个完整的红外线发送与接收遥控系统。主动型传感器也叫光电探测传感 器。常用的有红外发光二级管、红外
7、接收二极管、光电二极管和光电三极管 等。 一、红外发光二级管 红外发光二极管 由红外发光二级管矩阵组成发光体。红外发射二级管由红 外辐射效率高的材料（常用砷化镓）制成 PN 结，外加正向偏压向 PN 结注入 电流激发红外光。光谱功率分布为中心波长 830 950nm ，半峰带宽约 40nm 左右，它是窄带分布，为普通 CCD 黑白摄像机可感受的范围。其最大的优点是 可以完全无红暴， （采用 940 950nm 波长红外管）或仅有微弱红暴（红暴为 有可见红光）和寿命长。 二二、红外线接收二极管 光电二极管是将光信号变成电信号的半导体器件。它的核心部分也是一 个 PN 结，和普通二极管相比，在结构
8、上不同的是，为了便于接受入射光照， PN 结面积尽量做的大一些， 电极面积尽量小些，而且 PN 结的结深很浅， 一般小于 1 微米。 光电二极管是在反向电压作用之下工作的。没有光照时，反向电流很小 （一般小于 0.1 微安） ，称为暗电流。当有光照时，携带能量的 光子进入 PN 结后，把能量传给共价键上的束缚电子，使部分电子挣脱共价键，从而产 生电子-空穴对，称为光生载流子。它们在反向电压作用下参加漂移运动， 使反向电流明显变大，光的强度越大，反向电流也越大。这种特性称为 “光电导” 。光电二极管在一般照度的光线照射下，所产生的电流叫光电流。 如果在外电路上接上负载，负载上就获得了电信号，而且
9、这个电信号随着光 的变化而相应变化。 三、红外接收头 红外接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。 它的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。 1.4 红外遥控基本原理红
10、外遥控基本原理 一、红外发射器组成 红外遥控发射器 由指令键、信号产生电路、调制电路、驱动电路及红外 发射器件组成，如图 1.1 所示。当指令键被按下时，指令信号产生电路便产 生所需要空控制指令信号。这里的控制指令信号是以某些不同的特征来区分 的，常用的区分指令信号特征是频率特征和码组特征，即用不同的频率或不 同的编码的电信号代表不同的指令。这些不同的指令信号有调制电路进行调 制后，最后有驱动电路驱动红外线发射器件，发出红外线遥控指令信号。 指 令 按 键 信 号 产 生 调 制 解 调 驱 动 电 路 图 1.1 红外发射器组成 二、红外接收器组成 接收器由红外线接收器件、前置放大电路、解调
11、电路、指令信号检出电路、 记忆及驱动电路、执行电路组成。如图 1.2 所示。当红外线接收器件接收到发 射器的红外指令信号时，它将红外光信号变为电信号并送到前置放大器进行放 大，再经解调器后由指令信号检出电路将电信号检出，最后由记忆及驱动电路 执行电路，实现各种操作。 红 外 发 射 红 外 接 收 前 置 放 大 频 率 选 择 驱 动 记 忆 执 行 环 节 图 1.2 红外接收器组成 2 相关芯片介绍相关芯片介绍 2.1NE555 芯片芯片 一、NE555 简介 NE555 (Timer IC)大约在 1971由 Signetics Corporation 发布，在当时 是唯一非常快速且商
12、业化的 Timer IC，在往后的 30非常普遍被使用，且延 伸出许多的应用电，尽管近CMOS 技术版本的 Timer IC 如 MOTOROLA 的 MC1455 已被大的使用，但原规格的 NE555 依然正常的在市场上供应，尽管新 版 IC 在功能上有部份的改善，但其脚位劲能并没变化，所以到目前可直接的 代用。555 引脚图如图 2.1 所示 图 2.1NE555 芯片引脚图 二、 NE555 的特点 1.只需简单的电阻器、电容器，即可完成特定的振荡延时作用。其延时范 围极广，可由几微秒至几小时之久。 2.它的操作电源电压范围极大，可与 TTL，CMOS 等逻辑电路配合，也就是 它的输出准
13、位及输入触发准位，均能与这些逻辑系列的高、低态组合。 3.其输出端的供给电流大，可直接推动多种自动控制的负载。 4.它的计时精确度高、温度稳定度佳，且价格便宜。 5.静态电流 最大值 VCC = 5 V, RL = =6mA VCC =15 V, RL = =15mA 。 被 控 对 象 2.2 三端稳压管三端稳压管 三端稳压管是一种直到临界反向击穿电压前都具有很高电阻的半导体器 件。稳压管在反向击穿时，在一定的电流范围内（或者说在一定功率损耗范 围内） ，端电压几乎不变，表现出稳压特性，因而广泛应用于稳压电源与限 幅电路之中 。 常见的三端稳压集成电路有正电压输出的78 系列和负电压输出 的
14、 79系列。顾名思义，三端 IC 是指这种稳压用的集成电路，只有三条 引脚输出，分别是输入端、接地端和输出端。它的样子象是普通的三极管， TO- 220 的标准封装，也有 9013 样子的 TO-92 封装。该系列集成稳压 IC 型号中的 78 或 79 后面的数字代表该三端集成稳压电路的输出电压，如 7806 表示输出电压为正 6V，7909 表示输出电压为负 9V。在 78 * 、79 * 系列三端稳压器中最常应用的是 TO-220 和 TO-202 两种封装。这两种 封装的图形以及引脚序号、引脚功能如图3.2 所示。 图 2.2 三端稳压管引脚功能图 2.3 红外接收头红外接收头 183
15、8 1838 有宽电压适应、低功耗、高灵敏度、优良的抗干扰特性；应用范围家 用电器、空调、玩具等红外遥控接收。 1838 极限参数： 电源电压 V VCC CC (v) (v) 6.0 工作温度 TOPR () -25 +85 功 耗 PD(mw)35 储存温度 TSTG () -40 +125 1838 光电参数： (T=25 VCC=5V f0=38KHZ) 参 数符号测试条件 MinTypeMax 单 位 工作电压 Vcc 2.7 5.5 V 接收距离 LL5IR5 IF =300mA （测试信号） 10 17 M 载波频率 f0 38k HZ 接收角度 1/2 距离衰减 1/2 +/-
16、45 Deg BMP 宽度 fBW -3Db Bandwidth 2 3.3 5kHz 静态电流 ICC 无信号输入时 - 0.8 1.5 mA 低电平输出 V VOL OL Vin=0V Vcc=5V 0.2 0.4 V 高电平输出 VOHVcc=5V 4.5 Vcc V TPWL Vin=500Vp-p 500 600 700 S 输出脉冲 宽 度 TPWH Vin=50mVp-p 500 600 700 S 2.4 12F629 12f629 是八位的单片机，它具有低功耗，多功能，高性能，体积小，价格 低廉，共有 35 条指令，容易学习、记忆，使用方便等特点。 12f629 支持部件有宏汇编语言、仿真软件包、在线仿真器、C 编译器、逻 辑支持工具包和开发编程器。所有工具都支持 IBMPC 及其兼容机。可广泛地应 用于工业控制、仪器、仪表、安全系统及低功率远程发送机和接收机、家电、 汽车、玩具等领域。 PIC12F629引脚PDIP、SOIC和 DFN-S 封装形式如图2.3所示 图 2.3 PIC12F629 引脚 2.5 继电器继电器 继电器是一种电控制器件。它具有控制系统（又
