实例的红外接收祥解与应用资料

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1、38khz 红外发射与接收 2007-07-23 15:14 红外线遥控器在家用电器和工业控制系统中已得到广泛应用，了解他们的工作原理和性能、 进一步自制红外遥控系统，也并非难事。 1.红外线的特点人的眼睛能看到的可见光，若按波长排列，依次（从长到短）为红、橙、黄、绿、青、 蓝、紫，如图 1 所示。由图可见，红光的波长范围为 0.62m0.76m，比红光波长还长的光叫红外线。红外线遥 控器就是利用波长 0.76m1.5m 之间的近红外线来传送控制信号的。红外线的特点是不干扰其他电器设备工作，也不会影响周边环境。电路调试简单，若 对发射信号进行编码，可实现多路红外遥控功能。 2.红外线发射和接收

2、人们见到的红外遥控系统分为发射和接收两部分。发射部分的发射元件为红外发光二 极管，它发出的是红外线而不是可见光，如图 2 所示。常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 5mm 发光二极 管相同，只是颜色不同。一般有透明、黑色和深蓝色等三种。判断红外发光二极管的好坏与 判断普通二极管一样的方法。单只红外发光二极管的发射功率约 100mW。红外发光二极管的 发光效率需用专用仪器测定，而业余条件下，只能凭经验用拉距法进行粗略判定。接收电路的红外接收管是一种光敏二极管，使用时要给红外接收二极管加反向偏压， 它才能正常工作而获得高的灵敏度。红外接收二极管一般有圆形和方形两种

3、。由于红外发光 二极管的发射功率较小，红外接收二极管收到的信号较弱，所以接收端就要增加高增益放大 电路。然而现在不论是业余制作或正式的产品，大都采用成品的一体化接收头，如图 3 所示。 红外线一体化接收头是集红外接收、放大、滤波和比较器输出等的模块，性能稳定、可靠。 所以，有了一体化接收头，人们不再制作接收放大电路，这样红外接收电路不仅简单而且可 靠性大大提高。图 3 是常用两种红外接收头的外形，均有三只引脚，即电源正 VDD、电源负(GND)和数据输出 (Out)。接收头的引脚排列因型号不同而不尽相同，图 3 列出了因接收头的外形不同而引脚 的区别。红外接收头的主要参数如下：工作电压：4.8

4、5.3V工作电流：1.72.7mA接收频率：38kHz峰值波长：980nm静态输出：高电平输出低电平：0.4V输出高电平：接近工作电压 3红外线遥控发射电路红外线遥控发射电路框图如图 4 所示。框图 4 是目前所有红外遥控器发射电路的功能组成，其中的编码器即调制信号，按遥 控器用途的编码方式可以很简单、也可以很复杂。例如用于电视机、VCD、DVD 和组合音响的 遥控发射的编码器，因其控制功能多达 50 种以上，此时的编码器均采用专用的红外线编码 协议进行严格的编程，然而对控制功能少的红外遥控器，其编码器是简单而灵活。前者编码 器是由生产厂家的专业人员按红外遥控协议进行编码，而后者适用于一般电子

5、技术人员和电 子爱好者的编码。图 4 中的 38kHz 振荡器即载波信号比较简单，但专业用的和业余用的也有 区别，专业用的振荡器采用了晶振，而后者一般是 RC 振荡器。例如彩电红外遥控器上的发 射端用了 455kHz 的晶振，是经过整数分频的，分频系数为 12，即 455kHz12=37.9kHz。当 然也有一些工业用的遥控系统，采用 36kHz、40kHz 或 56kHz 等的载波信号。因红外遥控器的控制距离约 10 米远，要达到这个指标，其发射的载波频率(38kHz)要求十分 稳定，而非专业用的 RC(38kHz)载波频率稳定性差，往往偏离 38kHz 甚至很远，这就大大缩 短了遥控器的控

6、制距离。因晶振频率十分稳定，所以专业厂家的遥控器全部采用晶振的 38kHz 作遥控器的载波发送信号。图 4 中编码器的编码信号对 38kHz 的载波信号进行调制，再经红外发射管 D 向空间发 送信号供遥控接收端一体化接收头接收、解调输出、再作处理。 利用红外线的特点，可以制作多路遥控器。在遥控发射电路中，有两种电路，即编码器和 38kHz 载波信号发生器。在不需要多路控制的应用电路中，可以使用常规集成电路组成路数 不多的红外遥控发射和接收电路，该电路无需使用较复杂的专用编译码器，因此制作容易。1频分制编码的遥控发射器在红外发射端利用专用(彩电、VCD、DVD 等)的红外编码通讯协议作编码器，对

7、一般电 子技术人员或业余爱好者来说，是难于实现的，但对路数不多的遥控发射电路，可以采用频 分制的方法制作编码器，而对一路的遥控电路，还可以不用编码器，直接发射 38kHz 红外信号，即可达到控制的目的。图 1 是一种一路的红外遥控发射电路，在该电路中，使用了一片 ICl 高速 CMOS 型 4-2 输入 的“与非”门 74HC00 集成电路，组成低频振荡器作编码信号(f1)，用 IC2 555 电路作载波 振荡器，振荡频率为 f0(38kHz)。f1 对 f0 进行调制，所以 IC2 的脚的波形是断续的载波， 该载波经红外发光二极管发送到空间。电路中的关键点 A、B、B波形如图 2 所示，其中

8、 B是未调制的波形。在图 1 中，选用了 555 电路作载波振荡器，其目的是说明电路的调制工作原理，即利用大家 熟悉的 555 产生 38kHz 方波信号，再利用 555 的复位端脚作调制端，即当脚为高电平时， 555 是常规的方波振荡器；当脚为低电平时，555 的脚处于低电平。脚的调制信号是 由 ICl 的与非门的低频振荡器而获得。在实际应用中，遥控发射器是 3V 电池供电，为此只需把 555 电路 ICl 剩余的两个与 非门组成的 38kHz 取而代之，如图 3 所示。注意：这里未引用 CMOS 4-2 输入的“与非”门 CD4011 作图 1 电路中的编码器和载波发生器，是因为 CD40

9、11 作振荡产生方波信号时，属于模拟信号的应 用。为了保证电路可靠起振，其工作电压需 4.5V 以上，而 74HC00 的 CMOS 集成电路的最低 工作电压为 2V，所以使用 3V 电源，完全可以可靠的工作。2遥控接收解调电路图 4 为红外接收解调控制电路，图 4 中 IC2 是 LM567。LM567 是一种锁相环集成电路， 采用 8 脚双列直插塑封装，工作电压为+4.75+9V，工作频率从直流到 500kHz，静态电流约 8mA。脚为输出端，静态时为高电平，是由内部的集电极开路的三极管构成，允许最大灌 电流为 100mA。鉴于 LM567 的内部电路较复杂，这里仅介绍该电路的基本功能。L

10、M567 的、脚外接的电阻(R3+RP)和电容 C4，决定了内部压控振荡器的中心频率 f01，f01=1/1.1RC，、脚接的电容 C3、C4 到地，形成滤波网络，其中脚的电容 C2， 决定锁相环路的捕捉带宽，电容值越大，环路带宽越窄。脚接的电容 C3 为脚的 2 倍以 上为好。弄清了 LM567 的基本组成后，再来分析图 4 电路的工作过程。ICl 是红外接收头，它 接收图 1 发出的红外线信号，接收的调制载波频率仍为 38kHz，接收信号经 ICl 解调后，在 其输出端 OUT 输出频率为 f1(见图 2)的方波信号，只要将 LM567 的中心频率 f01 调到(用 RP) 与发射端 f1

11、(见图 2)相同，即 f01=fl，则当发射端发射时，LM567 开始工作，脚由高电平 变为低电平，该低电平使三极管 8550 导通，在 A 点输出开关信号驱动 D 触发锁存器，再由 它驱动各种开关电路工作。这样，只要按一下图 1 电路的微动开关 K，即发射红外线，接收 电路图 4 即可输出开关信号开通控制电路，再按一下开关 K，控制开关信号关闭，这就完成 了完整的控制功能。3. 频分制多路控制器 利用图 1 和图 4 的电路，可以实现多路遥控器，即在发射端，将 ICl 组成的低频振荡 器，其电路模式不变，只改变电阻 R2，即可构成若干种 R 组成的多个频率不同的低频振荡器 (即编码)，利用微动开关转接，38kHz 的载波电路共用；在接收电路中，一体化红外接收头 共用，再设置与接收端编码器相同个数的 LM567 锁相器和后级锁相驱动控制电路，各锁相环 的振荡频率与各编码器的低频编码信号的频率对应相等。这样发射端(图 1)按压不同的按钮， 载波信号接入不同频率编码的调制信号时，在接收端(图 4)，各对应的 LM567 的脚的电平 会发生变化，从而形成多路控制信号。上述所述的工作方式，称为频分制的编码方式。这种 频分制工作方式，其优点是可实现多路控制，但缺点是电路复杂，对于路数不多的控制电路， 因电路工作原理简单，对一般电子技术人员仍然是有用的。