(精品论文)红外遥控开关设计

红外遥控开关的设计摘要：该设计是一种双路红外遥控开关，它能分别控制两路负载，可用于控制灯具、电风扇、排风扇等家用电器，设计介绍了可控制1KHZ和3KHZ的红外遥控开关，除具有一般红外遥控的发射、接收及控制外，还特别设计了利用锁相环实现加密的功能。另外，由于使用的器件以及电路的性能都较好，它的抗干扰性也是很好的，特别适用于对发射和接收要求高的场合。关键词：发射器;接收器;锁相环电路;红外遥控开关1 引言随着改革开放，人民的生活水平有了进一步提高，各种家用电器设备也随之进入千家万户。一些家用电器开关在使用的时候非常的麻烦，为了方便大家使用，现在社会上也设计出了各种各样的控制开关，其中包括红外遥控开关，红外遥控是目前家用电器中用得较多的遥控方式。我们这个设计既具有红外遥控的一般通用特性，也设计了一种具有自己独特性能的部分，让人们更好的使用家用电器。以下介绍红外遥控的特点：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。我们设计的这个红外遥控开关控制电路，不仅要让人们明白红外遥控的工作原理，还要使他们能更深刻的把握电器的性能好坏，相信通过这个设计大家也能对红外遥控开关的工作原理有进一步的了解。2 总体设计方案2.1 设计思路红外遥控开关，就是对住宅内的各种家用电器进行智能管理与控制的开关，跟传统开关相比，它主要可以实现对白炽灯的调光、一键场景、一对一遥控及分区灯光全开全关等管理，并可以用多种控制方式实现以上功能，最主要的控制方式为无线遥控、定时控制、集中控制、甚至远程控制等，从而创造舒适、节能、方便、安全、环保的居住灯光效果。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，接收部分的红外接收管是一种光敏二极管，如果需要其具有加密功能，这就需要使用锁相环路。（1）发射器电路由3V电源供电。低频信号、40KHZ的载波形成皆用与非门加外部元件实现，具有较高的稳定性，这部分电路用到了一个与非门集成电路。（2）接收器电路又有几部分组成。使用了LM567集成块实现锁相环加密功能，用双稳态电路对继电器进行控制，利用继电器的开关对负载实现控制。2.2 总体设计框图 音频振荡器 载波振荡器驱动输出电路 红外线接收电路 音频译码器 反相器双稳态触发器控制执行电路电路负载图1 总体方框图3 设计原理分析3.1 发射器电路的设计图2 发射电路红外发射电路由1KHZ音频振荡器，3KHZ音频振荡器，40KHZ载波振荡器和驱动输出电路组成如图2所示。1KHZ音频振荡器由四与非门集成电路IC1（D1-D4）内部的D1和电阻器R1、R2、电位器RP1、控制按钮S1组成。3KHZ音频振荡器由IC1内部的D2和电阻器R3电位器RP2、电容器C1，控制按钮S2组成。40KHZ载波振荡器由IC1内部的D3、D4和电阻器R4、R5、电容器C2组成。驱动输出电路由电阻器R6、晶体管V1和红外发光二极管VL组成。当按下红外发射电路中的控制按钮S1时，1KHZ音频振荡器振荡工作，产生1KHZ的指令信号，该信号经40KHZ载波振荡器调制后,通过V1驱动VL发射出红外光信号。当按下红外发射电路中的控制按钮S2时，3KHZ音频振荡器振荡工作，产生3KHZ的指令信号，该信号经40KHZ载波振荡器调制后,通过V1驱动VL发射出红外光信号。3.2接收与控制电路的设计图3 接收与控制电路红外接收控制电路由红外线接收头IC2、音频译码器、反相器、双稳态触发器（A1、A2）和控制执行电路组成，如图3所示。音频译码器由音频锁相环集成电路IC3、IC4和外围阻容元件组成。反相器由晶体管V2、V3和电阻器R8-R10、R13-R15组成。双稳态触发器由双D触发器集成电路IC5（A1、A2）担任。控制执行电路由电阻器R11、R16、晶体管V4、V5和继电器K1、K2组成。当按下红外发射电路中的控制按钮S1时，1KHZ音频振荡器振荡工作，产生1KHZ的指令信号，该信号经40KHZ载波振荡器调制后,通过V1驱动VL发射出红外光信号。红外接收头IC2接收到VL发射出的红外指令信号并对其进行放大和解调处理，解调后的指令信号经IC3译码、V2反相后去触发双稳态触发器A1，使A1翻转，V4饱和导通，K1吸合，其常开触头闭合，将第一路负载的工作电源接通。再按动一下S1，A1又翻转为另一种稳态，使V4截止，K1释放，第一路负载的工作电源被K1的常开触头切断。当按下红外发射电路中的控制按钮S2时，3KHZ音频振荡器振荡工作，产生3KHZ的指令信号，该信号经40KHZ载波振荡器调制后,通过V1驱动VL发射出红外光信号。IC2将接收到的红外光信号进行放大和解调处理后，得到解调后的指令信号，该信号经IC4译码，V3反相后使A2翻转，V5饱和导通，K2吸合，其常开触头接通，使第二路负载运行工作。再次按动S2后，则A2翻转为第一种状态，使V5截止，K2释放，第二路负载的工作电源被K2的常开触头切断。调RP1和RP2可分别改变1KHZ音频振荡器和3KHZ音频振荡器的工作频率，从而改变遥控的灵敏度。调试时按S1调RP1使K1动作，按S2调RP2使K2动作。3.3锁相环电路LM567是一个锁相环集成电路，内部包含了相位比较器、压控振荡器，正交相位检测器以及放大等功能，结合少量的外接元件能完成红外遥控的锁相环加密功能。它采用8脚双列直插塑封，其、脚外接的电阻和电容决定了内部压控振荡器的中心频率f2，f21/1.1RC。其、脚通常分别通过一电容器接地，形成输出滤波网络和环路单级低通滤波网络。脚所接电容决定锁相环路的捕捉带宽：电容值越大，环路带宽越窄。脚所接电容的容量应至少是脚电容的2倍。脚是输入端，要求输入信号25mV。脚是逻辑输出端，其内部是一个集电极开路的三极管，允许最大灌电流为100mA。LM567的工作电压为4.759V，工作频率从直流到500kHz，静态工作电流约8mA。LM567的内部电路及详细工作过程非常复杂，这里仅将其基本功能概述如下：当LM567的脚输入幅度25mV、频率在其带宽内的信号时，脚由高电平变成低电平，脚输出经频率/电压变换的调制信号；如果在器件的脚输入音频信号，则在脚输出受脚输入调制信号调制的调频方波信号。 图4 LM567内部集成电路4 总结与体会在设计之前，我到图书馆翻阅了大量的相关参考资料，从网络上也进行了查找，根据寻找的资料和自己认真的思考以及和老师、同学的交流，终于设计出了红外遥控开关电路。把以上电路稍微改动一下就可以实现多路遥控器，当然在接收电路也需要相应的改动，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(遥控的发射电路)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(遥控的接收电路)，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。在设计中我运用自己平时学到的一些知识，以及自己在课下所查找的进行设计，刚开始遇到很多困难，后来也请同学帮忙参考一下，最终找到了解决问题的答案，两周很快过去了，我感觉这两周是过得最充实的两周，别看题目简单，但是做起来就不是那么容易了，经过反复的加电路去电路最终才搞出来，自己真是很高兴。非常感谢学校给我们安排的课程设计，通过设计会增长我们的知识，特别是没有学到的，做过之后就知道其功能。参考文献