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电气电子毕业设计论文
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毕业设计125电视系统遥控器的设计,电气电子毕业设计论文
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电视系统遥控器的设计 装 订 线 目 录 第一章 绪论 . 1 1.1 红外遥控技术的研究现状和成果 . 1 1.2 遥控器的发展现状 . 3 第二章 电视遥控系统 架构设计 . 5 2.1 遥控技术的种类 . 5 2.2 红外技术简介 . 7 2.3 方案比较 . 9 2.4 电视遥控系统的工 作原理 . 11 2.5 遥控器的控制功能 . 14 2.6 遥控电路的类型 . 16 2.7 红外遥控器电路图 . 16 第三章 系统电 路设计 . 18 3.1 器件选择 . 18 3.2 电路设计 . 23 3.3 遥控器的软件设计 . 27 第四章 键盘接口工作原理 . 30 4.1单片机直接驱动键盘的接口原理 . 30 4.2 1 4 按键的单片机键盘接口 . 30 4.3 4 16 按键的单片机键盘接口 . 31 4.4 大于 16按键的单片机键盘接口 . 32 结束语 . 34 致 谢 . 35 参考文献 . 36 附录 . 37 nts 电视系统遥控器的设计 共 38 页 第 1 页 装 订 线 第一章 绪论 1.1、红外遥控技术的研究现状和成果 随着电子技术的飞速发展，新型大规模遥控集成电路的不断出现，使遥控技术有了日新月异的发展。遥控装置的中心控制部件已从早期的分立元件、集成电路逐步发展到现在的单片微型计算机，智能化程度大大提高。近年来，遥控技术在工业生产、家用电器、安全保卫以及人们的日常生活中使用越来越广泛。 数字生活的实现将极大地改善人们的休闲生活环境乃至娱乐方式，让人们的娱乐生活更加丰富多彩。全新的办公方式将使人们的办公效率更高，沟通 更为方便，获取信息的渠道和内容更为丰富。人们将以家庭为中心进行电子交易、远程教育、数字化娱乐、远程保健、家庭监控等各种活动。在任何时间、任何地点让消费者随意享用任何内容。数字生活应用场景如图 1.1所示。 图 1.1 常用的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。它实际上是一只特殊的发光二极管；由于其内部材料不同于普通发光二极管，因而在其两端施加一定电压时，它便发出的是红外线而不是可见光。目前大量的使用的红外发光二极管发出的红外线波长为 940mm左右，外形与普通 5发光二极管相同，只是颜色不同。红外发光二极管一般有黑色、深蓝、透明三种颜色。判断红外发光二极管好坏的办法与判断普通二极管一样；用万用表电阻挡量一下红外发光二极管的正、反向电阻即可。红外发光二极管的发光效率要用专门的仪器才能精确测定，而业余条件下只能用拉锯法来粗略判判定。 接收部分的红外接收管是一种光敏二极管。在实际应用中要给红外接收二极管加反向偏压，它才能正常工作，亦即红外接收二极管在电路中应用时是反向运用，这样才能获得较高的灵敏度。红外发光二极管一般有圆形和方形两种。 由于红外发光二极管的 发射功率一般都较小（ 100mW 左右），所以红外接收二极nts 电视系统遥控器的设计 共 38 页 第 2 页 装 订 线 管接收到的信号比较微弱，因此就要增加高增益放大电路。前些年常用 pc1373H、CX20106A 等红外接收专用放大集成电路。最近几年不论是业余制作还是正式产品，大多都采用成品红外接收头。成品红外接收头的封装大致有两种：一种采用铁皮屏蔽；一种是塑料封装。均有三只引脚，即电源正（ VDD）、电源负（ GND）和数据输出（ VO或 OUT）。红外接收头的引脚排列因型号不同而不尽相同，可参考厂家的使用说明。成品红外接收头的优点是不需要复杂的调试和外壳屏蔽，使用起来如同一 只三极管，非常方便。但在使用时注意成品红外接收头的载波频率。红外遥控常用的载波频率为38kHz 这是由发射端所使用的 455kHz 晶振来决定的。在发射端要对晶振进行整数分频，分频系数一般取 12，所以 455kHz 12 37.9kHz 38kHz。也有一些遥控系统采用 36 kHz、 40 kHz、 56 kHz等，一般由发射端晶振的振荡频率来决定。 红外遥控的特点是不影响周边环境的、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。 由于各生产厂家生产了大量红外遥控专用集成电路，需要时按图索骥即可。因此，现在红外遥控在家电器、室内近距离（小于 10 米）遥控中得到了广泛的应用。多路控制的红外发射部分一般有许多按键，代表不同的控制功能。当发射端按下某一按键时，相应地接收端有不同地输出状态。接收端地输出状态大致可分为脉冲、电平、自馈、互锁、数据五种形式。“脉冲”输出是当按发射端按键时，接收端对应输出端输出一个“有效脉冲”，宽度一般在 100ms左右。“电平”输出是指发射端按 下键时，接收端对应输出端输出“有效电平”消失。此处的“有效脉冲”和“有效电平”，可能是高、也可能是低，取决于相应输出脚的静态状况，如静态时为低，则“高”为有效；如静态时为高，则“低”为有效。大多数情况下“高”为有效。“自锁”输出是指发射端每按一次某一个键，接收端对应输出端改变一次状态，即原来为高电平变为低电平，原来低电平变为高电平。此种输出适合用作电源开关、静音控制等。有时亦称这种输出形式为“反相”。“互锁”输出是指多个输出互相清除，在同一时间内只有一个输出有效。电视机的选台就属此种情况，其他如调光、调速、 音响的输入选择等。“数据”输出是指把一些发射键编上号码，利用接收端的几个输出形成一个二进制数，来代表不同的按键输入。一般情况下，接收端除了几位数据输出外，还应有一位“数据有效”输出端，以便以后适时地来取数据。这种输出形式一般用于与单片机或微机接口。 除以上输出形式外，还有“锁存”和“暂存”两种形式。所谓“锁存”输出是指对发射端每次发的信号，接收端对应输出予以“储存”，直至收到新的信号为止；“暂存”输出与上述介绍的“电平”输出类似 nts 电视系统遥控器的设计 共 38 页 第 3 页 装 订 线 1.2、 遥控器的发展现状 随着大规模集成电路和微电脑技术的迅猛 发展， 70年代末出现了彩色电视机的微电脑红外线遥控系统。遥控系统是彩色电视机主机以外的附属电路，它不能提高整机的主要性能指标，但便于操作，且取消进行选台调谐操作所需的机械触点，使整机工作稳定，使用寿命延长。 遥控系统主要由遥控发射器、遥控接收器和微处理器三大部分组成，其中微处理器是遥控系统的主体，用于处理和控制发射器所需发射的红外信号，微处理器和集成电路构成遥控发射器，也就是我们通常所说的遥控器，遥控接收器安装在电视机或电器设备内。 遥控器主要由形成遥控信号的微处理器芯片、晶体振荡器、放大晶 体管、红外发光二极管以及键盘矩阵组成。 显然，接收电路及 CPU也是与遥控器的编码一起配套设计的。编码是通过载波输出的，即所有的脉冲信号均调制在载波上，载波频率通常为 38K。载波是电信号去驱动红外发光二极管，将电信号变成光信号发射出去，这就是红外光，波长范围在 840nm到 960nm之间。 在接收端，需要反过来通过光电二极管将红外线光信号转成电信号，经放大、整形、解调等步骤，最后还原成原来的脉冲编码信号，完成遥控指令的传递，这是一个十分复杂的过程。 红外线发射管通常的发射角度为 30-45度之间， 角度大距离就短，反之亦然。遥控器遥控距离一般不超过 8.5米，而且中间不可以有障碍物。 由于中国的改革开放和经济建设工作富有成效，国民生活水平有了较大提高，中国大部分家庭已经拥有了家用电器，而其中又以电视机最为常见。本文的研究目的就是，结合红外等技术，以电视遥控为突破口，研究并适用于我国的电视系统遥控器。本研究项目的意义在于，通过研究如何在移动终端上实现最为实用的电视遥控为将来在智能手机中集成多种家电遥控功能做出有益的探索，推动我国数字生活及多网融合的进程，也进一步促进我国相关技术和产业的发展步伐。 本文分为五个章节，各章节主要内容及安排如下 : (1) 第 1章为背景知识介绍 ,介绍数字生活的发展和现状，再介绍项目所涉及到的技术，例如红外技术等。 (2) 第 2章为电视遥控系统架构设计。分析、对比、研究电视遥控相关的技术和产品，并针对其他产品的不足，提出本电视遥控系统的架构设计方案。 (3) 第 3、 4章为系统电路设计。介绍以及本人的研究重点内容。 nts 电视系统遥控器的设计 共 38 页 第 4 页 装 订 线 (4) 第 5章对全文进行总结，概括本人工作内容，归纳本电视遥控系统特点和缺点，并对今后的工作给出建议和意见 nts 电视系统遥控器的设计 共 38 页 第 5 页 装 订 线 第二章 电视遥控系统架构设计 2.1、 遥控技术的种类 电动常见的遥控电路一般有如下几种类型：声控、光控、无线电遥控、红外遥控等等。 2.1.1、声控方式 声控就是用声音去控制对象动作，一般采用驻极体话筒或压电陶瓷片作为传感元件来拾取声音，通过电路放大驱动后级电子开关动作。为防止外界音频干扰，可以采用超声波控制，但也有故意选用声频来进行控制的，比如用小孩发出的声音频率去控制声控玩具娃娃的哭笑动作等。 2.1.2、光控方式 简单的单通道光控电路是利用光敏管受光以后内阻发生变化使 电子开关的状态发生变化，传感器有光敏二极管、光敏三极管、光敏电阻、光敏电池等等（早期生产的玻璃壳封制晶体管，刮掉外面黑色遮光油漆后就是一个不错的光敏管。）。这个光源既可以是可见光，也可以是红外线等不可见光源，不同的光敏元件有着不同的光谱。复杂一些的光控电路则能够完成多通道开关或模拟量变化控制，应用极其广泛，可以说家家都有。因为带遥控的电视机、功放音响、 VCD录像机等家用电器的遥控器都是利用红外线光源进行遥控的典例。上海现在有许多居民楼的走廊照明灯都采用了光控与声控相结合的电路，利用路过的人发出的脚步声、谈话 声或其他声音去触发照明灯的声控电子开关，用光控电路使得照明灯在白天自动关闭停止响应。 2.1.3、无线电遥控方式 无线电遥控电路比起声控或光控电路复杂多了，但控制距离也更远是它的主要特点，光控、声控电路一般仅有几米到十几米的作用距离，而无线电遥控视不同的应用场合近可以是零点几米，远则可以超越地球到达太空！它由发射电路和接收电路 2部分组成，当接收机收到发射机发出的无线电波以后驱动电子开关电路工作。所以它的发射频率与接收频率必须是完全相同的。根据其发射的高频波形有等幅、调幅、调频、数字脉冲发射机，根据 其控制的开关数目有单通道遥控和多通道遥控等。 等幅发射只能用于单通道控制，线路简单发射效率高但是抗干扰性极差。用固定的音频频率 /b去调制高频发射波的 b幅度（所谓调制，就是使发射的高频电波随着音频频率的变化而产生相应变化的过程。），使发射的高频电波幅度随着音频频率的变化而产生相应变化，这就是调幅发射。它可以用不同的音频频率去控制不同的开关通道，所以可以做成遥控多通道控制电路。由于调幅波的高频发射功率不能被全部利用，所以高频发射效率比较低，但是因为它采用了音频调制的方法，所以大大提高了nts 电视系统遥控器的设计 共 38 页 第 6 页 装 订 线 抗干扰的能力 。 如果用固定频率的音频去调制高频发射波的频率，使得高频发射频率随着音频频率产生相应的频率偏移，这就是调频发射。因为调频发射发送的是高频等幅波（高频全功率发射），充分利用了高频发射功率，所以在发射机的高频发射功率相同的情况下，控制距离比调幅波远得多。由于自然界里的干扰电波多数是调幅波，所以调频波的抗干扰性能也远远优于调幅波，缺点是调频接收电路相对调幅接收电路来说比较复杂一些。 如果用于调制的音频不是固定频率，而是直接用人的话音频率去调制高频发射波，那就是无线电对讲机了，发送接收的基本道理都一样。 如果用数字信号去调制高频发射电波，那发射的就是高频脉冲波了。接收电镀虽然更复杂，但是各项技术指标均有提高，工作的可靠性、稳定性都是其他调制方式望尘莫及的。 由于发射功率过大会干扰和影响其他电子设备的正常工作（飞机上不允许乘客使用手机，就是怕手机的高频发射电波会干扰驾驶舱电子仪器的正常运行而产生事故。），所以每个国家都有专门的无线电管理委员会进行监督管理，对在不同场合、不同工作性质下使用的无线电波发射功率、发射频率均有严格的限制和规定。对于业余无线电爱好者，开辟有专门的业余波段提供使用。 遥控有效距 离与发射功率、接收灵敏度和工作频率有关。但由于上述发射功率、工作频率受到各种限制，一般可以从提高接收灵敏度、改善接收电路的抗干扰性能等方面入手去改进接收电路。 最初级的无线电遥控电路，接收采用简单的超再生电路，会产生“沙沙”的电路特有噪声，当接收到发射机发出的与接收频率相同的高频等幅波时，噪声立刻被抑制，使后级的低频放大电路的输入状态改变而驱动电子开关动作。由于它只有在打开或关闭发射机时产生对应的开关信号，所以只能工作在单通道遥控方式。而且当遥控距离拉长后，由于接收到的高频电波减弱，电路噪声将不能 被完全抑制，此时的电子开关就处于极不稳定的临界状态，或开或关，这可是遥控电路的大忌！所以此遥控电路应用范围很小。 调幅接收机接收到经过音频调制的高频调幅信号以后，通过检波级将音频信号截下送往后级放大电路。如果是多通道的接收机，一般用磁罐制作精密电感组成多级不同谐振频率的 LC 音频滤波电路，每级只允许与该级谐振频率相同的音频频率通过，经过处理转换成直流电平驱动后面的电子开关。接收机视遥控场合的不同要求可以是直放式、高放式、外差式等电路组合，抗干扰要求高的重要场所还可以增加二次变频电路加强安全系数。 无线电遥控电路的重点就是抗干扰和稳定性问题，所以电路里为了安全可能会设置了许多的附加电路。毕竟无线电遥控电路与无线电对讲机在安全要求方面大不一nts 电视系统遥控器的设计 共 38 页 第 7 页 装 订 线 样，对讲机一句话没听清楚可以要求对方再说一遍，说错了还可以纠正，用于重要场合的遥控器要是开关动作错了，也许就是人命关天的后果！ 2.1.4、红外遥控方式 红外遥控就是把红外线作为载体的遥控方式。由于红外线的波长远小于无线电波的波长，因此在采用红外遥控方式时，不会干扰其他电器的正常工作，也不会影响临近的无线电设备。同时，由于采用红外线遥控器件时，工作电压低，功耗 小，外围电路简单，因此它在日常工作生活中的应用越来越广泛。 红外线遥控是利用近红外光传送遥控指令的，波长为 0.76um1.5um。用近红外作为遥控光源，是因为目前红外发射器件 (红外发光管 )与红外接收器件 (光敏二极管、三极管及光电池 )的发光与受光峰值波长一般为 0.8um0.94um，在近红外光波段内，二者的光谱正好重合，能够很好地匹配，可以获得较高的传输效率及较高的可靠性。 红外遥控的发射电路是采用红外发光二极管来发出经过调制的红外光波；红外接收电路由红外接收二极管、三极管或硅光电池组成 ，它们将红外发射器发射雕红外光转换为相应的电信号，再送后置放大器。 发射机一般由指令键 (或操作杆 )、指令编码系统、调制电路、驱动电路、发射电路等几部分组成。当按下指令键或推动操作杆时，指令编码电路产生所需的指令编码信号，指令编码信号对载体进行调制，再由驱动电路进行功率放大后由发射电路向外发射经调制定指令编码信号。 接收电路一般由接收电路、放大电路、调制电路、指令译码电路、驱动电路、执行电路 (机构 )等几部分组成。接收电路将发射器发出的已调制的编码指令信号接收下来，并进行放大后送解调电路，解调电路将 已调制的指令编码信号解调出来，即还原为编码信号。指令译码器将编码指令信号进行译码，最后由驱动电路来驱动执行电路实现各种指令的操作控制（机构）。 2.2、红外技术简介 自然界中的一切物体，只要它的温度高于绝对温度 (-273r)就存在分子和原子内部不断地发射红外线。 1800年英国物理学家赫尔从热的观点来研究各色光时，发现太阳发出的光线中除可见光外，还有一种人眼看不见的“热线”，这种看不见的“热线”位于红色光外测，因而叫做红外线。红外线也常常被称为红外辐射线简称红外辐射。红外线的发现标志着人类对自然的又一 个飞跃。随着对红外线的不断探索与研究，已形成红外技术这个专门学科领域。 红外线是一种电磁波，其波长范围从 0.78微米到 1000微米 (I微米等于千分之一毫米 )。为了研究上的方便，红外线还可划分为以下三个波段 : 近红外 : 波长为 0.78 -3.0微米 ; 中红外 : 波长为 3.0 -20微米 : nts 电视系统遥控器的设计 共 38 页 第 8 页 装 订 线 远红外 : 波长为 20 -1000微米。 红外线 在 通过云雾等充满悬浮粒子的物质时不易发生散射，有较强的穿透能力。目前，大量的红外发光二级管其波长约 1微米为左右，处于近红外区。自然界中能量是以 电磁辐射即以电磁波的形式在空间传播。电磁波的频率范围为 lOSH z-10MHz，而光线只占其中很小的一部分。电磁波的性质取决于它们的波长。一般而言，频率越低，波长越长，所发射的能量越分散，援盖面越大，方向性越差。所以筱盖面和方向性是一对矛盾。为方便起见，将全部波谱分为若千个频段，例如宇宙射线、无线电波、紫外线、 X一射线等。由于在给定的一定波长范围内，电磁波的特性不会剧烈地突变，所以这些区段之间并没有严格和十分明确的界限。如图 2-2表示电磁波各区段的划分情况。 2.2.1、红外无线通信工作原理 红外无线通信以 红外线作为通信载体，利用红外技术实现两点间的近距离保密通信和信息转发。红外无线通信系统采用光传输及无线工作机制，其组成结构包括 :发射器部分，信道部分，终端部分。 1. 发射器部分 :目前己有红外无线数字通信系统的信息源包括语音、数据、图像等。其工作方式按发射 器 接 收器的布局不同可分为 LOS方式 (Light-of-Sight，直视方式 )，漫射 (diffuse)方式。 LOS方式是方向性的，它具有信道特性好等优点，但存在“阴影”效应，难于实现漫游功能 ;漫游方式的主要特点是非方向性，易于实现漫游功能，但 其信道质量有时不如 LOS方式。需传输的信 号 经 数宇化后 (被采样及 t化 )，一般砚耍进行荃带调制、传输调制 ;有时还进行信号源压缩编码 ;以上所得电信号驱动光电变换电路完成光信号发射。红外无线数字通信系统发射器中信源编码技术包括有幅度键控 (ASK)、正交相位键控 (QPSK)、脉冲位置调制 (PPM)等。在家电类遥控中常采用脉宽调制 (PWM)和脉冲位置调制 (PPM)这两种方法，而且有很多配套的集成芯片可以直接利用。为了提高传输速率，方便于异步串行口的连接及节省编解码的繁琐，我们采用了通过脉冲幅度来实现信号调制的脉幅 调制 (PAM)方法。即直接将异步串口的 TXD送出的数据信号进行 32.76 81(Hz脉冲幅度调制后经红外发射管 (二次调制 )发射。红外无线数字通信系统的工作范围与其光发射器的光功率空间分布、通信质量有关。一方面采用各种方法提高光发射功率，另一方面采用空间分集、全息漫射片等使其光发射器的光功率空间分布均匀。 信道部分 :红外无线数字通信的信道泛指发射器与接收器之间的空间。由于自然光及人工光源等背景光信号的介入，信源以及端设备中电学的、光学的噪声与干扰的影响，红外无线数字通信在有些场合质量较差，此时还需加入 信道编码部分。在红外无线通信系统中，不管是 LOS方式信道还是漫射方式信道，信道中红外辐射的发射及nts 电视系统遥控器的设计 共 38 页 第 9 页 装 订 线 反射特性常采用朗伯辐射源来近似，由于光信号的反射、散射及背景光噪声与干扰的影响等，红外无线数字信道中存在多径干扰及噪声，这是提高信道质量及进行高速率应用时应解决的问题。红外无线数字通信信道中常使用的光学元件主要有光学滤光片、聚光镜等，它们的作用是 :整形、滤波、视场变换、频段划分等，如可用透镜对发射光进行聚焦，利用光学滤光片滤除杂散光 ;利用透镜扩大光接收机的视场，还可利用光学元件进行链路的频分复用等。红外无线通信信 道中的光噪声有 :自然噪声 (太阳光 )及人为干扰 (荧光灯灯光 )等，可以由调制传输技术及加入滤光片等加以解决。 终端部分 :信道中的光信号由光接收部分实现光电变换，为了去除噪声及码间干扰 (ISO常需加入滤波和均衡 (如自适应 DFE)等功能。红外无线数字通信系统终端部分包括光接收机部分及后续的采样、滤波、判决、量化、均衡和解码等部分。红外无线光接收机常采用跨导放大器，并要求为带宽大，增益高，噪声低，干扰小，频率响应与信道脉冲响应匹配。为了滤去低频噪声及人为干扰需采用带通滤波器 ;为了与调制特性匹配，消除 ISI，常 采用均衡技术。为了获得大的光接收机工作范围及瞬时视场，常采用球形光学透镜。 2.2.2、红外无线通信的特点 无线通信的方式有很多种，利用红外光进行通信具有以下优点 : 1.频率高，波长短，所发射的能量集中 ; 2.红外线是人的肉眼看不见的光线，保密性强，选用它作为信息载体，装置工作时不存在视觉污染，对人体没有伤害 ; 3.传播范围不受局限，不存在频率干扰问题，与无线电波方式相比，不必就频谱资源问题向有关部门进行中请和登记，易于实施 ; 4.具有良好的指向性，当传送设备和红外接收端口排成直线，左右偏差不超过 15度的时候，红外 装 置 运 行 效果最好。 5.目前产生和接收红外信号的技术已经比较成熟，元件体积小，成本低 ;空间传播时的衰减系数小 ; 6.可保证信号的有效传送，制作简单、易于产生和调制等优势。 2.3.方案比较 根据任务书的要求，利用单片机设计一个电视遥控器发射电路，可以拟定以下的几种方案。 方案一： 简易红外遥控电路 在不需要多路控制的应用场合，可以使用由常规集成电路组成的单通道红外遥控电路。这种遥控电路不需要使用较贵的专用编译码器，因此成本较低 。 nts 电视系统遥控器的设计 共 38 页 第 10 页 装 订 线 红外发射部分如图 2.1： 图 2.1 考虑到本方案电路是简单的单通道遥控器，可直接产生一个控制功能的震荡频率 ，再通过红外发光二极管发射出去。 方案二：（利用红外遥控开关电路） 红外线发射 /接收控制电路均采用单片机来实现，输出控制方式可选择，实用性强。 红外发射方案结构图如图 2.2： 图 2.2 当按下遥控按钮时，单片机产生相应的控制脉冲，由红外发光二极管发射出去。 方案三：（利用红外遥控开关电路） 用单片机制作一个红外电器遥控器，可以分别控制 25 个功能按键，并且可对电视机进行开关控制。 红外发射部分结构如图 2.3： nts 电视系统遥控器的设计 共 38 页 第 11 页 装 订 线 图 2.3 当按下遥控按钮时，单片机产生相应的控制脉冲，由红外发光二极管发射出去。方案比较： 综上所述通过比较三套方案，方案一未采用单片机控制，功能过于单一，仅能对一路电器进行简单的遥控；方案二和方案三的 红外线发射电路采用单片机来实现，电路简单，实用性强。 方案二虽可虽可控制多个电器，但控制功能过于单调，仅能实现电器开关的控制，实用价值不大；方案三不仅可用控制键实现对电器的控制，而且可对一路电灯进行亮度控制，方便实用。且本设计用到的元器件较少，电路相对简单实用。所以本设计采用方案三作为设计 蓝本 2.4、电视遥控系统的工作原理 遥控器原理遥控系统一般由遥控器 (发射器 )、接收器和中央处理器 (ICPU)组成。 接收器和 CPU部分都在家电主机上。遥控器产生不同的编码脉冲，输出各种以红外线为媒介的控制脉冲信号，这些脉冲是计算机指令代码，用来控制中央处理器 (CPU)的操作。接收器将收到的红外信号进行放大、限辐、检波、整形后送到 CPU， CPU 根据不同的信号发出控制信号到相应的控制电路。如彩电则可以进 行频道转换，音量、模拟量的调整等；如空调则可以进行工作模式的转换，温度、风向、风量等调整。须注 意的是，接收端的 CPU 必须与发射器芯片配对使用。因为 CPU 是根据发射芯片的不同编码指令脉冲设计成相应的控制功能，这些功能是生产厂家预先设计好的，所以各种遥控器是 不能通用的。 2.4.1、 遥控发射器的组成原理 遥控器的种类很多，但电路原理相似。一般由三大部分组成：一是按键扫描矩阵，二是专用集成电路，三是红外线发射部分。 遥控器的基本组成如图所示，它主要有形成遥控信号的微处理器芯片、晶体振荡器、放大晶体管、红外发光二极管以及键盘矩阵组成，其工作原理如图 2.4下：nts 电视系统遥控器的设计 共 38 页 第 12 页 装 订 线 图 2.4 微处理器芯片 IC1 内部的振荡器通过 2、 3 脚与外部的振荡晶体 X 组成一个高频振荡器，产生高频振荡信号（ 480khz）。此信号送入定时信号发生器后产生 40khz 的正弦信号和定时脉冲信号。正弦信号送入编码调制器作为载波信号；定时脉冲信号送至信号发生器、键控输入编码器和指令编码器作为这些电路的时间标准信号。 IC1 内部的扫描信号发生器产生五种不同时间的扫描脉冲信号，由 5 9 脚输出送至键盘矩阵电路。当按下某一键时，相应于该功能按键的控制信号分别由 10 14脚输入到键控编码器，输出相应功能的数码信号。然后由指编码器输出指令码信号 ，经过调制器调制在载波信号上，形成包含由功能信息的高频脉冲串，由 17 脚输出经过晶体管 BG放大，推动红外线发光二极 D发射出脉冲调制信号。 红外线遥控器的作用是将接收到的红外线遥控信号，经过放大、解调和整形后输出功能指令信号，送至微处理器进行识别和处理。 1按键矩阵由集成电路的扫描输出、输入电路引脚组成横竖交叉矩阵。无键按下时，输入输出互不相连。输人口 (即 KI)为低电平，当某一键按下 时，相应的输入口即有信号送达，使专用集成电路得知哪一个按键被按下。每一只按键对应一组编码。如 NEC6121集成拍给输出口按时 序的先后顺序送出键盘 扫描信号。电路共有 32组不同的编码， NEC6122集成电路则有 64组不同的编码。在实际使用中，当两键同时按下时，不输出信号。当然，也有一些电路特 设双键，当指定的双键按下时，它会发出一种指定的信号。 2遥控器专用集成电路遥控器专用集成电路 (俗称发射块 )是遥控器的核心部分。一般情况下，一种型号的电路只对应一种格式。所谓格式，就是数据 码 l和 0的高低电平的脉宽及组成方式。一种 CPU只接收规定的一种格式。现在也有将多种不同格式编码集成在一块电路中，通过外部引脚的接线来挑选编码格 式，那 么它可以适用多种 CPU。至于万能遥控器的编码格式不是通过外部接线来选择，而是通过按键的输入nts 电视系统遥控器的设计 共 38 页 第 13 页 装 订 线 信号来设置。 (1)振荡电路任何遥控器都有外接振荡电路。一般彩电、音响类均用陶瓷谐振XT)，。晶振频率一般在 400kHz 480kHz左右 (OTP电路一般选用 4MHz)。振荡信号经过12次分频后产生 38kHz (480kHz分频为 40kHz， 455kHz分频为 38kHz)的载波信号，送到时基产生器和控制电路。 (2)时基产生器和控制电路由振荡电路送来的信号经过整形、分频等处理，产生了扫描用的时钟信号和 控制信号，使集成块内有关电路按统一节拍工作。 (3)键盘扫描信号输出电路 按时钟信号的节拍 给输出口按时序的先后顺序送出键盘扫描信号。 (4)键盘信号输入电路 根据输入信号的状态 和输出扫描电路的状态，可知哪个按键被按下。 (5)编码电路 根据扫描输入电路的信号，将相应的标准码从存储单元中取出送至输出控制电路。 (6)输出控制电路 将编码信号调制上载波，从发射脚送出。 3红外线发射部分该部分由晶体三极管提供功率放大，以足够的功率驱动红外线发光二极管，发射出红外线脉冲信号。 编码信号之所以要调制在 38kHz的载波信号上，因为驱动红外发射管工作的脉冲的最佳频率在 38kHz附近，调制后的编码脉冲占空比降低了，这 就使发射器工作的平均电流也变小了，从而降低了对电 池的消耗。不按键时，振荡电路不起振，此时静态电流在微安级。按国家部标不大于 3 A，所以遥控器不用 设置电源开关。 4.微处理器发出两种信号：一类是只有高、低电平的开关信号，用以控制相应电路的通断，例如主电源的开关控制 ;另一类信号是模拟信号，由微处理器发出一定形式的数字信息，经过接口电路转换为模拟信号去控制相应的电路，例如对比度、亮度、色饱和度及音量控制。 5.本机键盘控制。它是由本机键盘上的各种功能键来操作的，信号由导线送到控制中心。由于这些信号是二进制编码的指令信号，所以微处理器首先对指令进行解 码，然后根据结果再输出相应的脉冲信号，经过数模转换后去控制其他电路。 6.遥控。它是利用遥控器发出的控制信号来进行无线控制。遥控器中有一个编码器，它将键盘中各种不同功能遥控键的数码变为不同的二进制指令码，并进行高频调制、放大，然后加到红外发光管上，将电信号变成红外线脉冲信号。接收机经过放大、nts 电视系统遥控器的设计 共 38 页 第 14 页 装 订 线 解调后，将指令送入微处理器。 2.4.2、遥控接收器的基本组成原理 接收器的基本组成如图 2.5所示，它是由一个红外线光敏二极管 D、前置放大器于解调电路 IC及外围元件所组成。 图 2.5 当红外线 接收管 D 接收到红外线光照射，所产生的电流经过 IC 的 7 腿送入放大器形成信号电压。 ABLC(自动电平限制 )电路用来限制输入到放大器信号的电平幅度，防止过载； IC 的 3 脚外接的 IC 谐振回路频率为 40KHz，可将频率为 30KHz 50KHz范围以为的干扰信号滤除，提高高频信号的增益。放大后的高频信号经限幅后进入峰值检波器，把已经调制的高频信号重新还原为指令信号，再经过整形放大后由 IC 的1脚送入微处理器进行处理。 2.4.3、遥控控制中心的组成原理 控制中心是整个遥控功能的总指挥部，其核心是一个微处理器（ cpu）。控制中心的组成如图，它是由微处理器 IC、本机键盘、接口电路和存储器等组成如图 2.6。 图 2.6 2.5、 遥控器的控制功能 nts 电视系统遥控器的设计 共 38 页 第 15 页 装 订 线 遥控电路已经经历了由单项控制到多项控制，由电视机控制到 AV设备的控制，由单片控制到多机控制的发展过程。这里只说明一般控制功能。 2.5.1、 切换频道（选台） 为了选台，微机应能输出两种电压信号：其一是波段选择信号电压 UB，以确定电子调谐器的工作频段是 UHF 或 VHF（ L）和 VHF（ H）；其二是在一个波段内选择不同频道的调谐电压（通常是 0-32V 可调） UT ，具体数值取决于所选 频道和电子调谐器所配用的变容二极管。 变换频道的方式一般有两种：一是直接选台，即设有 1 12（或 30）个预置位置，标有信道数码，每一信道都可在 1 68个频道中任选一个预置。当按下信道的控制键时，电视接收机立即调谐到预置的频道上；二是搜索选台，遥控器上设有“频道（）”和“频道（）”两个键。当按下此键时，微处理机即自动控制接收信道由低到高或由高到低依次选台。这里所说的“信道”，是指遥控器上的预置位置编号，任何一个信道都可以选择 1 68个频道中一个。 2.5.2、 对比度调节 通过对比度增（） 与对比度减（ -）两个键，控制高、低变化的对比度电压来调节对比度。对比度控制电压是分级变化的。 2.5.3、 音量调节 控制电路输出信号为可变调整电压，可以使音量分为数十个等级（ 50 60 级）变化。通过音量增（）和音量减（）两个键，可准确地控制模拟输出电压的大小使音量加大或变小。 2.5.4、 屏幕显示 屏幕显示由相应的按键控制。此键按下时，遥控电路便开始输出预先写入内存中的字符信息，在屏幕上逐行显示。其信息有：信道标号、音量等级、定时剩余时间等。此键再按下一次，字符消失以免影响节目观看。屏幕 显示字符在选台时自动出现，一般约 3 5秒消失。此信号是按行频出现的脉冲信号，约占 30 40 余行，它可以直接显示，不需要数模变换。 2.5.5、 开关机及定时控制 键盘上的“电源开关”，一般是“双稳态”开关。若按下该键使主电源开启，全机工作；再按一次则主电源关闭，主机停止工作。若此键按的时间较长时，通过继电器控制还可实现交流关机。 定时关机通常在欲睡前使用。当按下“定时”键时，指示灯亮，此时微处理器进行秒脉冲计数，当达到预定时间时，自动关闭主电源。 2.5.6、 标准状态 “标准状态”也称 “正常调节”功能，用“”符号来表示。当表示。当按下此键nts 电视系统遥控器的设计 共 38 页 第 16 页 装 订 线 时，遥控电路输出标准电压。使伴音为最大音量的 30，对比度为 80、色饱和度为 50，它可帮助用户从调乱的状态迅速恢复到标准状态。 2.5.7、 伴音静噪 “静噪”亦称“消音”。按下此键，控制电路输出的音量控制电压突变为零，关闭伴音通道，伴音立即消失。再按一次此键，伴音自动恢复到原来的等级，不必重调。设置此功能的目的在于暂时中断伴音，以便倾听别人呼叫或谈话。这项功能在每次选台时都自动起作用，以防选台过程中的噪声干扰。 除以上各功能外，一般还 有亮度增、减控制，色饱和度增、减控制及自动调谐等功能。 以上所说的遥控功能，并非每一种及其都全有。对于一半普及型机器，都具有选台、音量控制、开关机、屏幕显示这四大功能。一些高档机器，除了上述列举的功能外，还增加了诸如 TV/VIDEO（电视视频转换），自动关机，数字 AFT等附加功能。 2.6、 遥控电路的类型 遥控系统从电路类型上分，主要有锁相环频率合成式和电压合成式两种。由于频率合成遥控电路选台输出为本阵频率值，而音量、对比度等其它控制功能的实现却是电压值，二者电路完全不同，所以结构复杂、造价高。 因此目前大多数遥控电路都才用电压合成式控制电路。 电压合成式遥控电路的组成主要由微处理器、接口电路及红外收、发装置等组成。其主要特点是：产生选台的调谐电压和音量、对比度、饱和度和亮度等控制电压的电路形式基本相同，这就减少了电路类型，统一了控操作方式，故电路简单，价格低廉。因而得到广泛应用。 2.7、 红外遥控器电路图 如图 2.7中所示其中第 1脚至第 7脚接 7个点触式的开关，第 1脚至第 5脚用来遥控电器电源开关，采用简单的 RC上复位电路， 15脚作为红外线遥控码的输出口，用于输出 40kHz 载波编码， 18,19 脚 接 12MHz 晶振。其中第 9 脚（ RST）所接的是一个最简单的 RC上电复位电路。 P3.5接一个三级管发光二级管利用红外光为介质，将控制信以红外光脉冲的形式发射出去，由接收电路再进行放大，解调，信号还原。 晶体三极管主要用于放大电路中起放大作用，本设计采用的是一个 NPN型的三级管 9013，为了得到更大的放大倍数，采用了类似共
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