（电工理论与新技术专业论文）智能家电控制技术研究.pdf

a b s t r a c t a l o n gw i t ht h er a p i dd e v e l o p m e n to f3 ct e c h n o l o g y , t h er e g i o no fh o u s e h o l d a p p l i a n c e st a k e sp l a c ee n o r m o u s l yt h ei n t r o d u c t i o no fn e wt e c h n o l o g i e so fe l e c t r i c a p p l i a n c ef i e l d ，m a k e st h en e wg e n e r a t i o no fh o m ea p p l i a n c e sd e v e l o p i n gt o w a r d s n e t w o r k i n g , a n di n t e l l i g e n td i r e c t i o n t h es u b j e c te x p o u n d sm a j o rt e c h n o l o g ya n dd e v e l o p m e n tt r e n d so fp r e s e n t i n t e l l i g e n ta p p l i a n c e s a n ds p e c i f i ct o t h ed e v e l o p m e n to fac o m p a n yo fi n t e l l i g e n t h e a t i n gd e v i c ea s a ne x a m p l e ，f u l l yf o c u s e so nt h ec u r r e n tm i d l e v e lr a n g eo f i n t e l l i g e n tc o n t r o lt e c h n o l o g y t h es u b j e c tl i n e a rr e g u l a t o r st oc o m m o nd cp o w e rs u p p l yi m p r o v e m e n t ， d e s i g nd cp o w e ru s i n gt h ep r i n c i p l eo fr e s i s t i v ea n dc a p a c i t i v er e l i e f , s i m u l a t et w o d e s i g n e dc i r c u i t ，a n a l y s i sa n dc o n c l u d e st h ef u n d a m e n t a lp r i n c i p l eo fr e s i s t i v ea n d c a p a c i t i v er e l i e f , a n dp r o p o s e st h eg e n e r a lm e t h o d so fd e s i g n i n gd cp o w e rw i t ht h i s p r i n c i p l e i tr e d u c e st h ep r o d u c tc o s ta n di m p r o v et h ec o m p e t i t i v e n e s so f b u s i n e s s e s t h es u b j e c te x p o u n d e st h ep r i n c i p l eo fi n f r a r e dc o m m u n i c a t i o nt e c h n o l o g y i tf o c u s o ni n f r a r e dr e m o t ec o n t r o lt e c h n o l o g ya n dp r o p o s e st h em e t h o do fr e m o t ec o n t r o lb y u s i n gi re m i s s i o ni ca n d r e c e i v e rm o d u l ea n dm a i n l yr e s e a r c h st h ed e c o d i n g p r o c e s s v i e w i n gp i c 16 c 5 4m c uw i t hl i m i t e dr e s o u r c e s ，t h es u b j e c ta l s or e s e a r c h e st h e k e y b o a r de x p a n s i o na n di oc o m p o s i t eu s i n gt e c h n o l o g y , w h i c hr e s o l v e st h ei s s u eo f l i m i t e dr e s o u r c e s m e a n w h i l e ，i nr e s p o n s et ot h i sq u e s t i o nt h a tt h i ss c md o n o th a v ea i n t e r r u p t i o n ，t h ep a p e rp r o p o s e sam e t h o d ，w h i c ho n l yu s ei n q u i r i e st oc o m p l e t e dt h e r e q u i r e m e n t so fr e a l t i m ec o n t r 0 1 c o m b i n i n gw i t ht h ee x a m p l eo fh e a t i n gd e v i c e s c o n t r o lp r o c e d u r e s ，i te l a b o r a t e so nt h i sa p p r o a c h ，d e v e l o p m e n t i n gt h ew a yo f d e s i g n i n ga s s e m b l e r t h es e r i e so ft e c h n i cr e s e a r c h e do nt h i sp a p e ra r ea l ls u c c e s s f u l l ya p p l a y e dt o p r o d u c t i o np r a c t i c e ，a c h i e v e st h ea i mo fc a r r y i n go u tm i d - l e v e lr a n g eo fi n t e l l i g e n t w i t hl o wc o s t t h es e d e so fm e t h o d sp u tf o r w a r do nt h i sp a p t e rp r o v i d e sag o o d 1 1 1 f o u n d a t i o nf o rt h ef u t u r eu p g r a d e o f p r o d u c t s k e y w o r d s ：i n t e l l i g e n t ，h o m ea p p l i a n c e s r e s i s t i v ea n dc a p a c i t i v ep r e s s u r er e l i e f ， r e m o t ec o n t r o lt e c h n o l o g y ，1 1 0c o m p o s i t eu s i n g t e c h n o l o g y v 浙江大学形! i 学位论文 1 绪论 1 1 智能家电综述 i i 1 智能家电的概念 智能家电，是指将计算机技术、数字化技术以及信息技术应用于传统家电， 使家电具备智能化和信息网络功能。由于采用先进的控制技术，家用电器从一种 机械式的用具变成一种具有智能的设备，智能家用电器体现了家用电器最新技术 面貌。和传统的家电相比，智能家电主要有以下功能： 一网络化功能：智能化家电可以通过家庭局域网连接到一起，还可以通 过家庭网关接口同制造齑的服务站点相连。 二智能化：智能家电可以根据周围环境的不同自动做出响应，不需要人 为干预例如，智能空调可以根据f 二同的季节、气候及用户所在地域， 自动调整其工作状态以达到最佳效果。 三 节能化：智能信息家电可根据周围环境自动调整工作时i 日j 状态，从而 实现节能。 四易用性：山于复杂的控制操作流程已由内嵌在家电肇的控制器解决， 因此用户只需了解非常简单的操作。 困际k 对智能家电的研究起源于2 0 世纪7 0 年代，主要集中在发达国家。近几 年，在国内智能型家电也越来越受关注根据环境随意调节风量的空调、精确控 温的冰箱、感知衣量的沈衣机等等这些智能型家电，如今越来越受消费者欢迎。 1 1 2 目前智能家电主要智能技术 家电的智能化开发需要由硬件和软件西方而配合。硬件上，多采用荦片机作 为微控制器。山于单片机有体积小、功能强、可靠性高的明硅特点，故而可以构 成一个体积很小的控制器并嵌入到家用电器内部：软件上，需要自i 智能理论指导 进行软件编制这螳理论就是智能皋甜；理论。现阶段，可以嵌入到家电之中的主 要智能技术方法i 厂 纳如下： l 浙江人学硕f 学位论文 启发式搜索：启发式搜索是人工智能求解中开发出来的对目标求解的最优化 方法。它宅要依靠和任务无关的信息来简化搜索进程，但它可以从任务中得 到的启发信息来确定搜索方向，从而大大减少了优化时间。这种方法在洗衣 机的程序选择过程中是十分有用的。 模糊逻辑理论：模糊逻辑控制在家电指标控制中是一种极有效的智能化方 法。这种控制方法所用的技术指标或任务是模糊的，这是因为人在日常生活 中的感觉，包括触觉、嗅觉、视觉都是以模糊量描述的。以模糊控制方法控 制家用电器更适合人类的智慧思维及处理过程。 人工神经网络：人工神经网络控制最突 h 的功能是经验的学习。家用电器在 运行中其参数会随着时闽的迁移而变化，在神经网络不断运行中进行性能学 习，预测出家电变化的趋向，以及在参数变化后的最优控制方法，从而保持 家电始终处于一种优秀的工作状念。这种智能方法用f 有运行损耗的动力系 统【 最有效，例如沈衣机、沈碗机等。 遗传鲐= 法：遗传算法足一种模拟自然选择及遗传的随机搜索算法，它的原则 是适肯乍存，不适者淘汰。这种优化方法在家电中较适用丁进行状态参数最 优白l 合。在洗衣机中，- ，灯洗涤过程的n 适应优化；对电冰箱叶i 的制冷过程 自适应优化；空调机对外部环境包括摩外季节、室内人员情况的自适应优化 控制。 1 1 3 未来智能家电的发展趋势 多项智能：多项智能是指家用电器尽可能在其特有的工作功能中模拟多种人 的智能思维或智能活动的功能，例如多功能模糊电饭煲就有多种模拟人类智 能的功能。多项智能是未来钾能家电发展的一个方向。交互式智能控制未来 的智能家电可以通过家庭局域网连接到一起，还可以通过家庭网大接r 丁同制 造商的服务站点相连。这样，用户可以通过网络方便的进行远程控制，可以 通过各种主动式传感器( 如温度、声音、动作等) 实现智能信息家电的主动性 动作响应。用户还可以广i 已定义不同场景钾能信息家电的响应。例如你可以 在电话哩告诉窄凋：“晚上5 点设定n 2 5 度，1 2 点以后进入休眠状态。” 丌放性、兼容性：由于：用户家庭的智能家电可能来自不同的厂商。智能家电 2 浙江大学颀i 学位论交 平台必须具有开发性和兼容性，| 亓j 样地家电行业内也应有一种统一的标准， 使各个厂家推出的家电产品能够相互兼容。 节能、环保：智能信息家电町根据蒯嘲环境自动调整工作时间状念。从而 实现节能。例如。智能空调可以根据不同的季节、气候及用户所在地域。自 动调整其工作状态以达到最佳效果，在满足人们需要的前提下尽量实现节 能。由于现在能源越来越紧张，节能成为许多家电品牌的主要卖点。此外， 未来家电的环保功能也越来越受蕈视。在使用上。不应该给家庭带来更多的 诸如噪声、辐射等有害健康的不利排放。人们购买家电的目的是想生活得更 舒适一些绝对不能危害到身心健康。因而节能和环保也成为了智能家电发 展的一个趋势。 1 2 背景知识介绍 1 2 1 嵌入式微控制器t z i 微控制器，也就是单片机( m c u ) ，在8 0 年代进入中国。由于微控制器容 易学、容易用，倍受青眯。这种把中央处理器、存储器、外设器件及1 o 做在 同一块芯片j ：的器件总是作为应甩系统i 1 的控制部件使用。现在，做在微控制器 芯片上的外设部件越来越多，功能不断增强。针对具体的应用，利用微控制器可 以设计出十分复杂的系统，这种系统称作嵌入式系统。在杭州召开的9 9 全国单 片微机学术交流会暨多国单片微机产品展览会上，许多专家呼吁要提高对嵌入式 系统的认识 日前，在伞世界，嵌入式系统带来的i t 业年产值己超过l 万亿美兀。预计 在美国，单是使j j 嵌入式电脑的全数字电视产品每年将产牛1 5 0 0 亿荚元的新市 场。美国末束学家尼葛洛庞帝曾顶占，四、五年后，嵌入式智能：i ：具将足继p c 乖l 因特嘲后最伟人的发明。就目前目内微控制器的应用状况，全国微机单片机学 会理事长陈章龙教授说，从整体来讲，在中国，微控制器的应用水平还不商，主 要足用8 位微控制器，用譬也不大，绝大多数足用rl c 卡设备等仪器仪表和拧 制领域中。嵌入式系统的核心部件足各种类型的嵌入式处理器，据不完全统计， 全世界嵌入式处理器的品种已经过于，流行的结构订3 0 多种，其中以我们熟悉 浙江人学硕t 。学位论文 的p i c 系列结构的产品为最多。据中国单片机公共实验室高级工程师吕京建介 绍，嵌入式处理器分为两大类，一类是以通用计算机中的c p u 为基础的嵌入式 微控制器，另一类是微控制器。与微处理器相比，微控制器具有单片化、体积小、 功耗低、可靠性商、芯片上的个设资源丰富等特点，同静已成为嵌入式系统的主 流器件。嵌入式微处理器的软件足实现嵌入式系统功能的关键，为了提高执行速 度和系统的町靠性，嵌入式系统中的软件一般都固化在存储器芯片或微控制器 中。嵌入式系统是面向应用的，因此它可以应用在现代化工业的各个领域，如： 航天、航空、军事、家用消费商品、仪器仪表、各种控制系统及3 c 系统。尤其 在国内主要应用于家电消费类产品、通信和计算机外设等。 1 2 2p i c l 6 c 5 x 系列单片机i z p i c l 6 c 5 x 是美幽m i c r o c h i p 推f f j 的世界上第一种8 脚的超小型单片机系 列，体秘篮小却集成了很多功能特点，节省了很多别的单片机应用中必须外接的 元器件，所以它是日i m 最便自：的8 位o t p 单片机。加卜它小巧，所以它可以嵌 入几乎任何种电f 产品f | 1 ，特别足对。f - n 些使携式电子产品，如各种i c 卡、 电护身份牌、微型采爵机、j 像机，充电器、计时器、智能传感器、软件狗、灯 光调节器、电_ 丌关、儿章玩具等等，都已得到广泛应用。 p i c l 6 c 5 x 系列币片机是8 位单片机，c m o s 工艺制造。它的主要功能特点： 采用精简指令集( r i s c ) ，仅3 3 条指令。指令字长1 2 位，全部指令都是单 字节指令。除涉及p c 值改变的指令外( 如跳转指令等) ，其余指令都足单周 期指令。 工作频率位d c 一2 0 m h z 。 系统为哈佛结构。数据总线和指令总线各自独市分开，数据总线宽度为8 位， 指令总线宽度为1 2 位。 2 级子稗序堆栈。 工作电源 商用级：2 5 v - 6 2 5 v 令工业级：2 5 v - 6 2 5 v 夺军工级：2 5 v - 6 0 v 浙江人学颂 。学位论文 低功耗模式( s l e e p ) ，耗电小于1 0 u a 。 内带一个8 位定时器h - 数器( r t c c ) 1 2 2 0 根双向可独立编程i o 口。每根i o1 3 都呵由程序来编程决定其输入 输出方向。 低功耗 2 m a 5 v ，4 m h z 1 5 u a 3 v ，3 2 k h z o v 8 0 “随 j 一| ， ，j ： ：#斗 芦 口v f c 3 ：1 ： 寸一 一? 一一i 一一一? - 一l 一一一r j 一一一一一。一一 ：一一一：；： j ：一一j 一一 ： ；： ：； 。：， 一 f：i 。一? 。1 ：“：。一 斗： - - - i 一一* ；一- t ；i 一；：一一 l： ： ：!i i 0 0 m s2 0 0 1 b s3 0 0 m 8 t 1 瑚e 嘲2 7 小负载条件卜的输j 特性 1 7 浙江大学硕i 学位论文 可以看出，输出电压很快稳定在5 i v ，且实际工作电流为5 1 3 m a 。输出特 性比较好。 3 负载电流比较大，接近饱和 我们取负载电阻b 2 1 0 。q ，理沦负载电流k 论2 等等2 而5 1 = 5 l ，州 q o v s e l ，； 0 v 8 0 瑚a ：r 、r ：一 -一p 旷 dv f c 3 ：l 斗一； ：! 一】_ _ _ ： 1 _ _ ： t 1 孙e 阁2 8i 。作电流接近饱年 状态时的输出特性 可以看到，此时的电压特性曲线丌始产，纹波，但还是保持在5 1 伏，且实 际工作电流为5 1 m a ，电路【一作在这种负载条件下输出基本稳定，但电源产生了 微小的波动。 4 负载电流饱和状态 根据前面的分析，该电路的带负载能力为每微法电容3 0 m a ，所以，该电源 的理论负载饱和状态时的工作电流为2 5 u f x3 0 m a u f = 7 5 m a ，足= 5 1 v 7 5 m a = 6 7 q 。 根捌罔2 9 可以看出，该电路的实际输出电压约为4 8 5 v ，实际：1 ：作电流约 为7 3 m a 。而且，该电路的输出电压和工作电流都钉较大的波动，不过还是在稳 定的范【萌内。 浙江大学硕十学位论文 s e l o v e o r n a 0 a i j ： ： ：i 一 n0 ，r j ? 一鼍、i 、一鼍。u 、文? 、| 、 r 、广气、厂、。一u 、， 。，、i 、j i ： ，。一j 矿 口v ( c 3 ：1 l ：；：一 ：一。r f - 一- 7- d - t一一口0 、 。 f 斗一：f ll 0 81 u u m sz u u m 5j 0 0 m 8号0 0 m s5 0 0 m s - i f p 3 j t i r f l e 图2 9 饱和状态时的输出特性 5 过载负载电阻尼 ， 0 v ： i + j i ； 一t 一l a1 ! a 障。j p ，、ni ，、； 氏玲论硷、邸取玲黔 ：。n v vvvv vvy v ，、 j v 丫j ： 譬 l l h斗一 j 口v f ( 3 ：1 ，e _ 。j 0 s t 1 l n e 图2 1 0 过载时的输出特性 1 9 浙江人学硕卜芋位论支 时电压与电流的波动都比较大。 根据一系列仿真数据，得出该电路的负载电流一输出电压曲线关系： 图2 1 1 方棠i 的输出电j i 、一负载l 乜流曲线图 根捌仿真结果a r 以看出，在负载电流比较小到接近满负载这段区间内，该电 源输出比较甲稳的5 1 v 电压；当负载到达满载时，实际供给电压降到了4 8 5 v ， 以后随着负载的不断增大，输出电眶卜断减小。町见，该电路只能用作小功率电 源，负载电流有一个极限。 2 3 3 采用三端稳压器的稳压电源( 方案2 ) 仿真电路图如图所示，为了增强叮比性，本方案采用和上一个方案一样的电 路参数。并分析相同的负载点。 c 1 f r e q = 5 0 v a m p l = 3 1 1 v o f f = 0 幽2 ，1 2 仿真电路图 0 2 0 浙江人学硕1 学位论文 1 空载 此时r i = o o ，理论负载电流为0 。输出电压特性曲线如图2 1 3 所示 可以看到，窄载时，电压很快稳定在5 v ，而且非常稳定，实际的工作电流为0 m a 。 0 且 1 0 v s v s l 0 v 1 d r n 且 ：扛 ：； ： - 一 l 。 一_ _。 朔。 ： = = = 口v ( c 3 ：1 ) r i 一 - - j = = = e t 1 珀e 图2 1 3 空载时的输f i ；特性 一 一一搿： ： 口v f c 3 ：1 l ；引 一叫 。i ； ：。j ， l 2 负载电流比较小 圈2 1 4 小负载条仆f 的输 驸 酣 筑 s 性 。 特 浙江人学钡卜学位论文 我们取负载电阻蜀2 l k q ，理论负载电流，珲论。与芋5 妄= 5 蒯。 根据图2 1 4 可以看出，此时的实际工作电压为5 v ，工作电流为5 m a ，与理 论值吻合，且输出曲线非常平稳。 3 负载电流比较大，接近饱和 我们取负载电阻墨= l 。q ，理论负载电流，m 论2 与笋2 面5 = 5 蒯a - l l 立 一- ：# 一? i 。- 、气 一- i ，厂 j c p ：； 厂f _ 一 。： 口vc c3 ：1 f = = = | = = = 1 。 + 。 u s 5 0 m m1 0 u l n 51 s 0 “俘z o u l t o2 一i f r l ) t 1 m 图2 1 5 负载接近饱承l 时的输出特性 根据实际：1 二作曲线可以看出，本电路在接近饱和负载的时候输出电压和工作 电流还是很平稳，而采t j 稳j k 管的方案此时有纹波。且工作电压为5 v ，工作电 流5 0 m a ，与理论指吻合。 4 负载电流饱和 此时理论电流为2 5 u f 3 0 m a d u f = 7 5 m a ，r ，= 5 v 7 5 m a = 6 7 。 根据图2 1 6 的特性曲线可以看到，该电路在理论饱和处的实际输出电压为 4 7 5v ，工作电流为7 0 6 m a ，而且电压和电流曲线郡产，了纹波，不过基本稳定。 电路还是r 叮以工作。 浙江人学硕 i 学位论文 1 0 i z s v s l 0 v 1 0 0 z n 且 o h ； ； ；ll ； ，o 。o 。j 0 。- j i 0 一；j ；一o ，o - _ 一0 一一；i 。一。一一；j o 。一0 - + 牛。一 ；0 一 - - 一一。一j n ，、y 、一、，、，u ，、r 一、，、，l 工， f ；窿尊鬻誊鬻溺戮 = = lhj ；ii ；i li ；i ；f ；ii ； 口v f c 3 ：1 n r n f，气： 、一 、 1 1 、3氏n 事：、a 扛、；：、 ；一二，= 一 ： 一 。 - 一 ：、# f ， l u s1 u u 坤sz u u 瑚s3 0 0 m s q 0 0 m s! 一i ( r l t 1 m e 图2 1 6 饱和时的输出特性 5 过载负载电阻尼 0 v 1 0 0n 1 ：i 一一：一一j ：一j 一 1 几 。n j 五 江扛：羚：菇夯j 藤i蝴a ：7 小：a 卧：风论 a 队n zb ，、，v y _ 一l ： ：fvl ， 一f十一 。一一j ； dvc c 3 ：l 一il ? i j r ， j 。 一廿一一 一二。r 。+ 。：+ r + ： ：。： ， i 一一- 一岬 0 s t 1 n l e 圈2 1 7 过载时的输i f ；特性 浙江大学颂卜位论文 根据一系列仿真数据，得出该电路的负载电流一输出电压曲线关系： 图2 1 8 方案2 的输出电压一负载【乜流曲线 根据仿真结果i 叮以看出，在负载电流比较小到接近满负载这段目j 内，该电 源输n ；非常平稳的5v 电握；当负载到达满载时，实际供给电压降到了4 7 5 v ， 以后随着负载的小断增大，输出f 包压不断减小。呵见，该电路只能用作小功率电 源，负载电流有一个极限。 2 。4 对比与选择 对比两种方案，可以得出以下结论： 1 方案2 比方案1 稳压特性更好，在很大的l x | 问内都能维持稳定的5 v ，而后 者在电流较大时略有波动。 2 方案2 在负载接近饱和时仍然有平稳的电压输出，而方案一的输出电脏有波 动。 3 ，无论是方案2 还足方案l ，电路所能稳压供给的最大电流取决于降压电容的 大小，近似父系为每微法电容可提供3 0 m a 电流。当超过最人负载咆流时， 负载电流几乎不变( 略微增大，在7 5 m a 附近) ，但输出电压很快下降。 因此，我们选择方案2 做为系统的电源电路。 这罩我们使用集成稳压单元l m 7 8 0 5 作为电源的稳压环节。该电路专门用于 + 5 v 的稳压，具有电流大，过温保护，过流保护等j 力能。常温( 2 5 掇氏度) 状态下， 额定输入电压7 5 v 一2 0 v ，输出电压5 v o 2 v ，输出电流5 m a 一1 0 a ，最大额 2 4 浙江人学硕十学位论文 定功率1 5 w 。 l m 7 8 l 0 5 1 2 7 1 的输出端即为后继单片机控制电路的电源了。为了提高稳压的 可靠性和单片机的输入电压稳定，钉必要进i r 电路滤波和去耦合，一方面能去除 高频信号和电感的干扰，另一方面此时电容对：吝片有很好的蓄能作用。由于 l m 7 8 l 0 5 输出和单片机的输入电压是5 v ，前面整流后的滤波已经有部分作用， 因而这里对高频信号1 0 m h z 以t z 起作用。所以取滤波电容c - 1 0 矿1 0 0 u f ，而 耦合电容c = 1 0 4 p f 。 r 2 是降压电阻，与l m 7 8 0 5 串联，降低l m 7 8 0 5 的输入电压，从而降低它的 功率。同时，它相当于电路中的保险丝，2 w 是它的最大功率，由p = i * i * r 可知， 该电阻允许通过的最大电流为1 4 1 m a 。它的作用就是防止电网中出现浪涌，从 而保护l m 7 8 0 5 。防止被烧坏。 c 2 是滤波电容，滤波使大地的各种频率干扰要在此时得到净化，电容取值上， 一般几百微安上都能得到满足( 5 0 1 0 0 h z 频率电路) ，当然电容的反向耐压值必须 是在输入电压的1 5 倍石：右上确定的，也就是( 2 2 5 2 7 ) v ，结合两者综合考虑， 选择c 2 = 3 5 v 4 7 0 u f 。 2 5 本章总结 阻容降压，实际l 足将负载电路直接串联在2 2 0 v 输入电路中，根据串联分 压的原理来提供系统的电源。所以整个阻容降压电路的参数由后继负载决定。在 使用时，因注意以下儿点： 1 根据负载的电流人小和交流电的1 ：作频率选取适当的电容，而不是依据负载 的电压和功率。 2 限流电容必须采用尤极性电容，绝对不能采用电解电容。而且电容的耐f & 须 在4 0 0 v 以卜。最理想的电容为铁壳油浸电容1 5 1 。 3 电容降j 压不适合人范围内动态负载条件。 4 尽量采用半波整流，不要采用伞桥整流，因为全桥整流处于浮空状念，没有 接地，不安伞。 浙江人学帧f 。学位论文 5 由于负载和2 2 0 v 电源是直接串联，没有相应的电器隔离，所以在电路调试 和维修时要特别注意，小心不要触电。 采用阻容降压电路设计电源的步骤： 1 估算所有负载电路的总的工作电流。 2 根据负载电流选择合适的电容，使负载电流的变化范围尽量处于输出电压一 负载电流的稳压区。 3 当电路设计完毕后，实际调试电路，最终确定降压电容的取值。 浙江人学顾j 。学位论文 3 红外遥控输入技术 3 1 红外无线通讯技术 红外通讯是利用红外辐射束传送声音和编码信号的枝术。红外通讯亦称红外 光通讯，它分为二类，一类是以光缆为介质的有线光通讯，常称作红外有线通讯 或红外光纤通汛。另一类是以大气为个质的无线光通讯，办称红外大气光通讯或 红外无线通讯。 红外线是波长在7 5 0 n t o 至1 n l r n 之问的电磁波，它的频二筝高于微波而低于可 见光，是一种人的眼睛看不到的光线。 红外通讯一般采用红外波段内的近红外线，波长在o 7 5 u m 至2 5 u m 之问。红 外数据协会( i r d a ) 成立后，为了保证不同厂商的红外产品能够获得最佳的通 讯效果，红外通讯协议将红外数掘通讯所采用的光波波长的范围限定在8 5 0 h m 至9 0 0 n m 之内。 目前无线电波和微波已被广泛地应用在长距离的无线通讯之中，但由于红外 线的波长较短，对障碍物的衍射能力差，所以更适合应用在需要短距离无线通讯 的场合，进行点对点的直线数据传输。 遥控器发展初期多为超声波传输，但由于它易受干扰、不易编码，所以现在 多为红外线传输方式。红外线传输方式具有：调制方便、不易产生窜扰、反应速 度快、功耗小、造价低等优点。此外，传输指令采用低功耗、大输出的脉位调制 来传送信息，具有消耗功率不随数据内容变化的特点。 3 1 1 红外调制的原理t s 关于调制波的一般概念 设已知一高频信号，其瞬值由f 式确定 订( ，) = qs i n ( a ) t + t p ) = qs i n 矿 ( 3 一】) 式中，幅度口l 、角频率和相频率妒可以是常量或缓慢变化的量：是 时间为t 时信号的牛1 i 角。 浙江人学颀f 学位论文 如果珥、角频率和相频率妒是常数，则式( 3 一1 ) 表示一个简单的未调制 波( 简谐振荡) ，通称为载波，这个波形的角频率= 够称为载频。 如果q 或矿随信号发生变化，则信号q 则成了调制波。 使载波的某一参量( 如它的幅度，频率，相位等) 随消息信号按一定规律变 化的过程，叫做调制。按照调制参量的不同，调制分为两种主要形式：调幅a m 和调角。调角又分为两类：调频( f m ) 和调相( p m ) 。这两类调制之间有着紧密 的联系，它们的差别只是在同一调制函数作用下，相角毋随时问变化的性质不同。 式( 3 1 ) 所表示的调频j e 弦信号，只要有一个参数( 啡、缈或妒) 按调制信号 规律发生了变化，那么该信号就不再是荦- 一频率的形弦信号，而变成了一个由若 干个不同频率的i f 弦型信号( 以下我们把余弦信号和i f 弦信号统称为正弦型信号) 组合而成的信号。由此可见，调制波具有一个频谱，频谱的结构与调制信号的性 质以及调制的类型钉天。 存实际中常常会产牛混合调制，例如渊幅一调须和调幅一调槲。但此时往往 是其中有一种型式的调制是有益调制( j ：作调制) ，嘶另些则是附加在丰要调制 之上的寄，上调制这些寄生凋制或者足由于买现调制的方法奉身所造成的，或者是 由于调制波通过电路时，其频谱发生变形而产生的。 调制波的形式及其主要特征1 9 i 1 1 3 l 1 1 6 1 按照调制波的类型不同，调制方式大致呵以分为连续调制和脉冲调制两大类 一、连续波调制 用连续波( 例如正弦信号) 作载波的调制称为连续调制，它包括调幅、调频和 调相三种方式，其中调频和调相又称为调角。 ( 一) 调幅 使载波信号的振幅随消息而变化，就叫做凋幅。凋幅是最简单的调制方式， 在调幅波中，载波并不能传送有用信号，只有边频才能传送钉用信号，总功率中只 有三分之一被用来传送有用信号，能量利用效率较低。 在大信噪比条件下，调频系统的输出噪声功率等于输入噪声平均功率。这时 输出信噪比为输i 叶j 功率信噪比比输入功率信噪声比高一倍，所以调幅系统其有 浙江人学硕i 学位论丈 3 d b 的信噪声比增益( 指电压信噪比) i j i l 为虽然输入噪声平均功率相等，但输出有 用信号平均功率只。比输入有用信号平均功率只，高一倍，因此功率信噪比增益为 2 倍。 然而，在小信噪比条件下，当输入信噪比在某临界值以下时，有用信号就 会消失在噪声中，系统检测性能急剧变坏，以至检测有用信号成为不可能。调幅 的主要缺点限制了这种信号传输方式的应用范围。 ( 二) 调角 载波信号的相角即式( 3 一1 ) 中的中 按照调制信号的规律而变化，这种调制 称为调角调角波的一般表示式