红外感应LED亮度调节(附单片机程序)

1、西南科技大学毕业设计西南科技大学毕业设计第 1 页 共 19 页摘 要为了解决长明灯所造成的能源浪费而设计出了利用红外热释传感器控制楼道灯开关的电路。当白天光照很好时，不管有多少路过的行人，都不会使灯泡发亮。夜晚光暗，热释红外探测头就开始工作，只要检测到人体温度，就会自动亮为行人照明，过几十秒钟后又自动熄灭，并且在电路中加入亮度可选功能。这样的电路不但安全省电、结构简单而且安装方便、使用寿命也长。此电路由一块开关集成芯片(SM9100)、红外热释传感器探头、VT1-VT3 晶体管、继电器、逻辑门，光敏电阻、二极管、单片机（AT89C51） 、LED 等元器件组成。本设计对电路原理作出详细分析并

2、阐述元器件的作用及其实现功能的方式，介绍电路的组装与调试。关键词：红外热释传感器探头；晶体管；集成电路；单片机西南科技大学毕业设计西南科技大学毕业设计第 2 页 共 22 页目录摘 要 .1第 1 章 绪 论 .3第 2 章 系统框图及原理 .42.1 系统框图 .42.2 系统工作原理 .5第 3 章 单元电路设计 .63.1 电源电路设计 .63.1.1 变压器的选择.63.2 整流电路的原理与选用 .73.3 光控电路设计 .83.3.1 光敏电阻器的特性及主要参数.93.3.2 光控电路的工作原理 .103.4红外控制电路设计.103.4.1 小信号放大电路 .153.4.2 继电器

3、.163.4.3 红外模块与手动 PWM 调节模块电路.163.4.4 红外发射部分电路设计.173.4.5 手动 PWM 调节 LED .20致致谢谢 .22参考文献 .23西南科技大学毕业设计西南科技大学毕业设计第 3 页 共 22 页第 1 章 绪 论在学校、机关、厂矿企业等单位的公共场所以及居民区的公共楼道，长明灯现象十分普遍，这造成了能源的极大浪费。另外，由于频繁开关或者人为因素，墙壁开关的损坏率很高，增大了维修量、浪费了资金。为此我们设计了利用红外热释传感器控制的楼道灯开关。这是一种电路新颖、安全省电、结构简单、安装方便、使用寿命长的红外热释传感楼道灯开关。当白天光照好时，不管有多

4、少过路者，都不会使灯泡发亮。夜晚光暗，热释红外探测头就开始工作，只要检测到人体温度，就会自动亮为行人照明，过几十秒钟后又自动熄灭。并且根据需要还可以手动调节亮灯灯数，大大提高了能源利用率。在本设计中介绍了红外热释传感器楼道开关的组成、性能，适用范围及工作原理，给出各电路原理图及元件参数选择，节电效果十分明显，同时也大大减少了维修量、节约了资金，使用效果良好。其电路主要是由电源电路、声控电路、光控电路、开关集成电路、单片机可控电路和 LED6 大部分组成。在做电路设计时运用了模拟电子线路和单片机应用的基本知识。其知识的普遍性、实用性运用的非常好。各部分电路的结构清晰、明了、直观，这对电路的分析起

5、了很大的帮助。在电路的设计中，大部分采用了分立元件，便于检测和维修，同时还节约了成本。西南科技大学毕业设计西南科技大学毕业设计第 4 页 共 22 页第 2 章 系统框图及原理2.1 系统框图热释人体感应灯控制楼道灯电路主要由电源电路、光控电路、逻辑处理和开关集成电路组成。其框图如下：220V 图图 2-12-1 系统框图系统框图电源电路：220V 的电网电压进入电源电路就把 220V 的的交流电转换成 8V 的电压。光控电路：在白天光线很强时，其电路不工作。在晚上或者白天光线很弱的时候，电路开始工作，把光信号转换成电信号输出。红外热释传感器：当有人体接近时红外他侧区时，红外传感器探头输出微弱

6、的电信号，经过专用的集成芯片处理放大后输出标准的 TTL 电平信号，TTL 电平信号送到控制电路，控制等的亮灭。逻辑门电路：对光控电路和红外传感器电路输出的电平信号进行运算处理，达到最终想要的一个逻辑信号量。延时电路：逻辑电路判断到有人靠近后，为亮灯提供足够发时间。光控电路LED单片机控制模块红外探测逻辑电路延时电路电源电路西南科技大学毕业设计西南科技大学毕业设计第 5 页 共 22 页单片机控制模块:通过控制 LED，可根据亮度需要选择不同的亮度。2.2 系统工作原理对于系统的工作过程先要判断电网电压是否正常，不正常电路就不能工作，如果电网电压是正常的则对电网电压进行降压、整流、滤波、稳压。

7、当白天时，光线比较强，光电控制电路输出高电平，经过 74LS27 或运算后输出输出低电平，再经过 74LS04反相器反相输出高电平，此种请况下，不管有无人接近红外探测去，74LS04 始终输出高电平，电容不能充电，控制电路就不能被触发，灯就不会亮；当晚上光线较弱的时候，光电控制电路输出低电平，如果此时探测是否有人体接近，红外传感器就输出低电平， 74LS27 或非门两个输入端都为低电平经过或运算后输出输出高电平，再经过74LS04 反相器反相输出低电平，低电平信号送到延时电路，对电容 C 充电，并且此时控制电路工作两只 PNP 型三极管饱和导通，继电器通电闭合，向单片机输入高电位信号，经单片机

8、输出对应点亮高电平，由放大器后电路 LED；当人走开过后，红外传感器就输出高电平， 74LS27 或非门两个输入端不能同时为低电平经过或运算后输出输出低电平，再经过 74LS04 反相器反相输出高电平，此时电容只有放电来维持控制级两只三极管的饱和导通，随着时间的推移，当电容 C 的电压降到 0.7V 时，三极管截止，继电器线圈断路，继电器断开，单片机无信号输入，灯泡熄灭。当又有人接近时重复上面的过程灯泡又会亮起来，再熄灭。西南科技大学毕业设计西南科技大学毕业设计第 6 页 共 22 页第 3 章 单元电路设计3.1 电源电路设计 直流稳压电源由电源变压器 TR1、整流、滤波和稳压电路四部分组成

9、，其原理框图如图 2.1 所示。电网供给的交流电压(220V,50Hz) 经电源变压器降压后，得到符合电路需要的交流电压 u1，然后由整流电路变换成方向不变、大小随时间变化的脉动电压 u2，再用滤波器滤去其交流分量，就可得到比较平直的直流电压。但这样的直流输出电压，还会随交流电网电压的波动或负载的变动而变化。在对直流供电要求较高的场合，还需要使用稳压电路，以保证输出直流电压更加稳定最终的到 U=5V。图图 2.12.1 直流稳压电源框图直流稳压电源框图3.1.13.1.1 变压器的选择变压器的选择变压器是利用电磁感应原理工作的，变压器的主要部件是一个铁心和套在铁心上的两个绕组。这两个绕组具有不

10、同的匝数且互相绝缘，两绕组间只有磁的耦合而没有电的联系。其中，接于电源侧的绕组称为一次绕组；用于接负载的绕组称为二次绕组。经过分析计算查找选用 TRAN-2P3S 微型干式变压器，其功率小，耗能底，性价比高，且能满足此设计系统使用要求。干式变压器的性能特点： 西南科技大学毕业设计西南科技大学毕业设计第 7 页 共 22 页1、低压绕组除小容量采用铜导线以外，一般都采用铜箔绕制的圆筒式结构；高压绕组采用分段多层圆筒式结构，使之绕组的安匝分布平衡，漏磁小，机械强度高，抗短路能力强。 2、可配置低噪音的风冷装置，通过温控器对风扇的起动和关闭可以自动控制，由此可以使变压器增容 40%运行。本实验要求所

11、加在报警器上的电源电压为 220V，但报警器本身所用的电压为 12V直流电，这就要求 220V 电源电压必须经过变压以后才能加在实验电路上。此干式变压器的输出电压有 12V 和 8V 两种，所以本实验的变压器电路大致如下图所示： 图图 3.13.1 变压器变压器 TRAN-2P3STRAN-2P3S3.2 整流电路的原理与选用 整流电路是把交流电能转换为直流电能的电路。大多数整流电路由变压器、整流主电路和滤波器等组成。它在直流电动机的调速、发电机的励磁调节、电解、电镀等领域得到广泛应用。整流电路通常由主电路、滤波器和变压器组成。变压器设置与否视具体情况而定。变压器的作用是实现交流输入电压与直流

12、输出电压间的匹配以及交流电网与整流电路之间的电隔离（可减小电网与电路间的电干扰和故障影响）。整流电路按其组成器件可分为不控整流电路、半控整流电路和全控整流电路。后两种电路按其控制方式又可分为相控整流电路和斩波整流电路（见电力电子电路）。相控整流电路由于采用电网换相方式，不需要专门的换相电路，因而电路简单、工作可靠，得西南科技大学毕业设计西南科技大学毕业设计第 8 页 共 22 页到广泛应用。但相控整流电路在控制用 较大时，功率因数较低，网侧电流谐波含量较大。因而在大功率调速传动中，低速运行时，采用斩控整流电路可解决功率因数变坏的问题。图图 3.23.2 桥式整流电路桥式整流电路整流电路是电力电

13、子电路中最早出现的一种，它将交流电变为直流电，应用十分广泛，电路形式各种各样；按组成的器件可分为不可控、半控和全控三种，按电路结构可分为桥式电路和零式电路，按交流输入相数分为单相电路和多相电路，按变压器二次侧电流的方向是单相或双相，又分为单拍电路和双拍电路。因在安全及系统器件等方面需要，要对交流整流。用可控硅组成的可控整流相对用普通二极管组成的不可控整流系统价格较高，二极管组成的整流系统提供的直流电已满足此设计系统要求。为提高电压电流的输出平均值采用全桥整流。其组成主要有四个普通二极管组成。根据实验课题的要求，本实验的电源要求用 5V 直流电，所以经过变压后的 5V 交流电必须经过整流电路整流

14、后才能加到实验电路上。综合各方面的因素，本实验所设计的整流电路如图所示（其中 4 个二极管都选用 1N4007）3.3 光控电路设计在电子电路中，常用光敏器件构成光控电路。所谓光敏器件通常是指能将光能转变成为电信号的半导体传感器。常用的光敏器件有光敏电阻、光敏二极管和光敏三极西南科技大学毕业设计西南科技大学毕业设计第 9 页 共 22 页管。在次设计中利用光敏电阻和一个普通电阻、极性电容组成光控电路。3.3.1 光敏电阻器的特性及主要参数光敏电阻器是根据半导体的光敏导电效应制成的，使用时给它施加以直流或交流偏压。它是用硫化镉(CdS)或硒化镉(CdSe)材料制成的特殊电阻器，它对光线非常敏感。

15、无光线照射时呈高阻态，暗阻值一般可达 1.5M 欧姆以上;有光照时材料中变激发出自由电子与空穴，使其电阻减小，随着照度的增高，电阻值迅速降低，亮阻值可小至 1k欧姆以下。可见光敏电阻的暗值与亮阻值之比约为 1500 倍，暗阻愈高愈好。光敏电阻器的外型及符号如图所示。其结构特征是把条状的光敏材料封装在圆形管壳内，有的还用玻璃透明材料制成防护罩。和普通电阻器一样，它也有两根引线。光敏电阻器的主要参数见表：表 3-1 几种光敏电阻器的参数型号亮 阻/k暗 阻/k峰值波长/nm时间常数/ms极限电压/V温度系数/(C)工作温度 /(C)消耗功率/mV材料RG-CdS-A100520501001-408

16、0100CdSRG-CdS-B100520501500.5-4080100CdSRG-CdS-C100520501500.5-4080100-306030CdSJN54C6950最低 -100-60Cd西南科技大学毕业设计西南科技大学毕业设计第 10 页 共 22 页100203060S3.3.2 光控电路的工作原理光控电路是由光敏电阻 RG和电阻 R5、C3组成。如下图所示：在白天，光敏电阻 RG受光照阻值在 100K 欧姆以下，供电电压经 RG与 R5分压后加到 IC1 的 2 脚，由于该电压0.7V,故其 9 脚内的输出驱动管截止，使 8 脚输入的信号控制无效。当夜晚来临时，由于 RG无

17、光照阻值在兆欧级以上 IC1 的 2 脚电位0.7V,则其 9 脚内输出驱动管导通，此时 IC1 受其 8 脚输入信号的控制。C3 是用来控制在某些时候由于人为因素使光敏电阻无法正常拾取光信号而通过 C3 的充放电来延迟拾取光信号的时间。电路图所 3-8 所示。 图图 3.33.3 光控电路光控电路3.4红外控制电路设计红外线防盗报警器的设计主要运用了红外线感光原理和单片机的程序设计原理来实现的。(1)红外线报警器分类：红外线报警器分主动式和被动式两种。主动式红外线报警器需要发射红外光线，虽然这种光线人们直接用肉眼无法看到，但是用手机是可以观察到的，聪明的犯罪分子在盗窃时很有可能会用手机先观测

18、看看你的爱车的红外报警器安装在哪里，所以这样就体现不出红外报警器的隐蔽性，主动式红外报警器的工作原理是报警器主动发出红外线，红外线碰到障碍物，就会反弹回西南科技大学毕业设计西南科技大学毕业设计第 11 页 共 22 页来，被报警器的探头接收。如果探头监测到，红外线是静止不动的，也就是不断发出红线线又不断反弹的，那么报警器就不会报警。当有会动的物体触犯了这根看不见的红线的时候，探头就会检测到有异常，就会报警。主动式红外线报警器主要由红外线发射电路、红外线接收电路组成。被动式红外线报警器少了一项功能，就是发射红外线。被动式红外报警器最主要的是探测人体皮肤表面散发出的红外线。大家都知道当物体的温度高

19、的时候，就会发出红外线，换句话说任何物体都能发出红外线，只是发出红外线的强弱，而人体温度有 36 到 37.5 摄氏度之间，所以散发出的红外还算比较强，相对而言还比较好检测。红外线报警器对温度敏感,温度越高的物体辐射出的红外线越强,当感应到环境中存在高出背景强度的辐射时，就触发反警。而其后的原理，被动式报警器和主动式是一样的。被动式红外线报警器主要由红外线传感器、信号放大电路、电压比较器、延时电路和音响报警电路组成。(2)红外线报警器的选择因为主动动式红外线报警器，安装不便，隐蔽性相对热释红外传感器较差，检测范围较窄，而被动式红外线报警器的电路相对也比较较简单，成本低廉，安装简单，检测范围宽，

20、隐蔽性非常好，易于广泛的运用于现代大众生活中，所以在本论文中，我选择被动式红外线报警器的电路进行设计的。(3) 热释红外传感器简介当一些晶体受热时，在晶体两端将会产生数量相等而符号相反的电荷，这种由于热变化产生的电极化现象，被称为热释电效应。通常，晶体自发极化所产生的束缚电荷被来自空气中附着在晶体表面的自由电子所中和，其自发极化电矩不能表现出来。当温度变化时，晶体结构中的正负电荷重心相对移位，自发极化发生变化，晶体表面就会产生电荷耗尽，电荷耗尽的状况正比于极化程度，图3.4表示了热释电效应形成的原理。 西南科技大学毕业设计西南科技大学毕业设计第 12 页 共 22 页图图 3.43.4 热释电

21、效应形成的原理热释电效应形成的原理能产生热释电效应的晶体称之为热释电体或热释电元件，其常用的材料有单晶（LiTaO3 等） 、压电陶瓷（PZT 等）及高分子薄膜（PVFZ 等）2 热释电传感器利用的正是热释电效应，是一种温度敏感传感器。它由陶瓷氧化物或压电晶体元件组成，元件两个表面做成电极，当传感器监测范围内温度有 T 的变化时，热释电效应会在两个电极上会产生电荷 Q，即在两电极之间产生一微弱电压 V。由于它的输出阻抗极高，所以传感器中有一个场效应管进行阻抗变换。热释电效应所产生的电荷 Q 会跟空气中的离子所结合而消失，当环境温度稳定不变时，T=0，传感器无输出。当人体进入检测区时，因人体温度

22、与环境温度有差别，产生 T，则有信号输出；若人体进入检测区后不动，则温度没有变化，传感器也没有输出，所以这种传感器能检测人体或者动物的活动。热释电红外传感器的结构及内部电路见图 3.5 所示。传感器主要有外壳、滤光片、热释电元件 PZT、场效应管 FET 等组成。其中，滤光片设置在窗口处，组成红外线通过的窗口。滤光片为 6mm 多层膜干涉滤光片，对太阳光和荧光灯光的短波长（约 5mm 以下）可很好滤除。热释电元件 PZT 将波长在 8mm12mm 之间的红外信号的微弱变化转变为电信号，为了只对人体的红外辐射敏感，在它的辐射照面通常覆盖有特殊的菲涅耳滤光片，使环境的干扰受到明显的抑制作用。 西南

23、科技大学毕业设计西南科技大学毕业设计第 13 页 共 22 页图图3.53.5热释电红外传感器结构及内部电路热释电红外传感器结构及内部电路 图图3.63.6菲涅耳透镜菲涅耳透镜菲涅耳透镜（图3.6）根据菲涅耳原理制成，把红外光线分成可见区和盲区，同时又有聚焦的作用，使热释电人体红外传感器 （PIR） 灵敏度大大增加。菲涅耳透镜折射式和反射式两种形式，其作用一是聚焦作用，将热释的红外信号折射（反射）在PIR上；二是将检测区内分为若干个明区和暗区，使进入检测区的移动物体能以温度变化的形式在PIR上产生变化热释红外信号，这样PIR就能产生变化电信号。 如果我们在热电元件接上适当的电阻，当元件受热时，

24、电阻上就有电流流过，在两端得到电压信号。 （4） 、被动式热释电红外传感器的工作原理与特性 在自然界，任何高于绝对温度（-273K）的物体都将产生红外光谱，不同温度的物体释放的红外能量的波长是不一样的，因此红外波长与温度的高低是相关的，而且辐射能量的大小与物体表面温度有关。 人体都有恒定的体温，一般在37C左右，会发出10mm左右特定波长的红外线，被动式红外探头就是靠探测人体发射的红外线而进行工作的。红外线通过菲涅耳滤光片增强后聚集到热释电元件，这种元件在接收到人体红外辐射变化时就会失去电荷平衡，向外释放电荷，后经检测处理后就能产生报警信号。被动红外探头，其传感器包含两个互相串联或并联的热释电

25、元件，而且制成的两个电极化方向正好相反（如图2侧视图C） ，环境背景辐射对两个热释元件几乎具有相同的作用，使其产生释电效应相互抵消，于是探测器无信号输出3。 （5） 、被动式热释电红外探头的优缺点 不同于主动式红外传感器，被动红外传感器本身不发任何类型的辐射，隐蔽性好，器件功耗很小，价格低廉。 但是，被动式热释电传感器也有缺点，如： 信号幅度小，容易受各种热源、光源干扰； 被动红外穿透力差，人体的红外辐射容易被遮挡，不易被探头接收； 易受射频辐射的干扰； 环境温度和人体温度接近时，探测和灵敏度明显下降，有时造成短时失灵； 被动红外探测器的主要检测的运动方向为横向运动方向，对径向方向运动的物 体

26、检测能力比较差。 西南科技大学毕业设计西南科技大学毕业设计第 14 页 共 22 页（6） 、热释电红外探头处理芯片原理及应用 虽然被动式热释电红外探头有些缺点，但是利用特殊信号处理方法后，仍然使它在某些领域具有广阔的应用前景。因此，有很多生产商根据PIR传感器的特性设计了专用信号处理器，比如HOLTEK HT761X、PTI PT8A26XXP、WELTREND WT8072,BISS0001。本文对PTI（百利通电子有限公司）专用芯片PT8A26XXP作一个应用实例的介绍。 图4阴影部分是PIR信号处理部分，有两个运算放大器、一个窗口比较器、一个稳压器、一个系统振荡器和一个逻辑控制器。其它

27、是依赖处理结果的控制部分，这里重点介绍PIR信号处理部分，控制部分就简单略过。 由于PIR 信号变化缓慢、幅值小，针对该特点，专用信号处理器一般分为三步处理，具体处理步骤如下： 滤波放大 普通PIR传感器输出信号幅值一般都很小，大约几百微伏到几毫伏，为了后续电路能作有效的处理，考虑到传感器的信噪比，通常取增益72.5dB，通带0.3Hz7Hz。同时，由于是处理模拟小信号，所以为了保证放大器的工作稳定可靠，电路中特别集成了一个稳压器用于给传感器、放大器和比较器供电。 窗口比较器 经过放大后的信号通过窗口比较器后检出满足幅值要求的信号后，再转换成 一系列数字脉冲信号。西南科技大学毕业设计西南科技大

28、学毕业设计第 15 页 共 22 页图图3.73.7 热释电红外探头处理原理热释电红外探头处理原理噪声抑制数字信号处理 根据对人体运动特点以及传感器的特性的长期研究，用固定时间内计脉冲个数和测脉冲宽度的方法来甄别有效的人体信号，这里由系统振荡器提供时钟源（16kHz） 。具体判别方法如下4： 判别操作限制在2s内； 脉冲宽度低于24ms的都算作噪声，不予处理；单个有效脉冲：宽度必须大于340 ms；双脉冲，其中宽的必须大于160ms ，窄的大于 24ms ；三个脉冲有效，每个都必须大于 24ms 。 经过上述三步处理后就能准确、可靠地判断人体信号。根据具体应用场合实现既定控制，例如报警器自动告

29、警，自动开启某个设备。 PT8A26XX 系列主要是用于自动延时开关，其中延时可调，还可设定白天不工作。另外其它几个公司处理器功能都基本类似，在节能领域应用较广。 3.4.13.4.1 小信号放大电路小信号放大电路本电路小信号放大器主要采用两只 PNP 型三极管组成复合管放大电路。半导体三极管又称“晶体三极管”或“晶体管” 。在半导体锗或硅的单晶片上加上两个能相互影响的 PN 结，组成一个 PNP（或 NPN）结构。中间的 N 区（或 P 区）叫基区，两边的区域叫发射区和集电区，这三部分各有一条电极引线，分别叫基极 B、发射极 E 和集电极C，就能起放大、振荡或开关等作用的半导体电子器件。因为

30、三极管具有放大、开关等功能，所以在本设计中采用 NPN 型和 PNP 型两种三极管。用来控制信号的放大，以及信号的开关状态其放大电路如图（4-2）所示：西南科技大学毕业设计西南科技大学毕业设计第 16 页 共 22 页图图 3-83-8 放大电路放大电路3.4.2 继电器电磁式继电器一般由铁芯、线圈、衔铁、触点簧片等组成的。只要在线圈两端加上一定的电压，线圈中就会流过一定的电流，从而产生电磁效应，衔铁就会在电磁力吸引的作用下克服返回弹簧的拉力吸向铁芯，从而带动衔铁的动触点与静触点（常开触点）吸合。当线圈断电后，电磁的吸力也随之消失，衔铁就会在弹簧的反作用力下返回原来的位置，使动触点与原来的静触

31、点（常闭触点）吸合。这样吸合、释放，从而达到了在电路中的导通、切断的目的。对于继电器的“常开、常闭”触点，可以这样来区分：继电器线圈未通电时处于断开状态的静触点，称为“常开触点” ；处于接通状态的静触点称为“常闭触点” 。在本设计中需要电路自动控制电机的运作，所以采用继电器来控制电机的启动和停止。如图（1-14）所示：图图 3.93.9 继电器继电器3.4.3红外模块与手动 PWM 调节模块电路在红外模块与手动调节模块电路设计，主要采用 AT 公司的 89C51 单片机来作为核西南科技大学毕业设计西南科技大学毕业设计第 17 页 共 22 页心控制器件。AT89C51 是一种带 4K 字节 F

32、LASH 存储器（FPEROMFlash Programmable and Erasable Read Only Memory）的低电压、高性能 CMOS 8 位微处理器，俗称单片机。AT89C51 是一种带 4K 字节 FLASH 存储器（FPEROMFlash Programmable and Erasable Read Only Memory）的低电压、高性能 CMOS 8 位微处理器，俗称单片机。AT89C2051 是一种带 2K 字节闪存可编程可擦除只读存储器的单片机。单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除 1000 次。该器件采用 ATMEL 高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标

33、准的 MCS-51 指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能 8 位 CPU 和闪速存储器组合在单个芯片中，ATMEL 的 AT89C51 是一种高效微控制器，AT89C2051 是它的一种精简版本。AT89C51 单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。外形及引脚排列如图所示。图图 3-93-9 AT89C51AT89C51 单片机引脚图单片机引脚图3.4.4 红外发射部分电路设计1）红外接收模块红外发射模块的工作过程是：单片机模块检测按键的状态（是否有按键按下，有哪个键按下等）获取信息码，经过软件编码后由 P3.4 口输出控制码并进行放大，然后调制到 NE555 构成的多谐振

34、荡器产生的占空比为 1/3 的 38kHz 载波上，驱动红外发射西南科技大学毕业设计西南科技大学毕业设计第 18 页 共 22 页管工作，送出红外调光信号。NE555 多谐振荡器如图 3.10 所示，电阻 R1、R2 分别选用 20k（203）和50K（503）电位器。根据公式（6-1） 、 （6-2）可知，当 R1 调节为 12.65k、R2 调节为 25.31k 时，3 号引脚就能输出占空比为 1/3、频率为 38kHz 载波。图图 3-103-10 基于基于 NE555NE555 的多谐振荡器的多谐振荡器为了使信号能更好的被传输，发送端将二进制信号调制为脉冲串信号，通过红外发射管发射。发

35、射部分的信息码由 AT89C51 单片机的定时器 1 中断产生红外线方波信号，由P1.0 口输出经过三极管 C8050 放大。用 555 定时器，产生 38kHz 方波，经过三极管C8050 放大，由红外线发射管发送。红外线发射器须经调试后方能正常工作。首先是对红外线发射器的振荡频率进行调整，务必使它与红外线接收器的工作频率相吻合。调制电路如图 10-33 所示，其中三极管 Q1、Q2 分别用于放大和调制，D5 是红外发射二极管，D4 是状态指示二极管。经单片机编码后的控制信息码（data）经 Q1 放大后输入 Q2 的集电极，与 NE555 多谐振荡器注入的 38kHz 载波进行调制，然后通

36、过 D5 发射。西南科技大学毕业设计西南科技大学毕业设计第 19 页 共 22 页Q18050Q28050data38kHz 波波R11kR21kD5D4R3100VC C图图 3.113.11 红外发射信号调制电路红外发射信号调制电路红外发射编码的数据帧格式如图 3.12 所示。起始码为 9ms 高电平和 4.5ms 低电平，用于接收端判断是否有数据接收；16 位正反用户码用于选择正确的接收端；16 位正反数据码用于传送 LED 亮度调节信息，实现亮灭控制和亮度调节功能。9ms4.5ms用户码 8bits用户码 8bits数据码 8bits数据反码 8bits停止位13.5ms引导码18ms

37、 36ms27ms58.5ms 76.5ms图图 3.123.12红外遥控数据帧格式红外遥控数据帧格式2）红外接收模块红外接收模块采用红外一体化接收头 HS0038 实现，它将具有接收、放大、检波、整形等功能，并能输出 TTL 信号，因此可直接与 51 单片机兼容。基于 HS0038 的接收电路如图 10-36 所示，其输出脚（DATA）连接到单片机的中断输入脚（P3.4） ，便于采用查询或中断方式解码。西南科技大学毕业设计西南科技大学毕业设计第 20 页 共 22 页VC C2GN D1DA TA3HS 0038R1 10kR25.1kC14.7uF+5V图图 3.133.13红外接收电路原理图红外接收电路原理图红外解码原理如图 10-37 所示。由于发射端是通过脉冲宽度来实现信号调制，因此在接收端需利用单片机的定时器 0 来计算接收脉冲的时间间隔，当判出高电平的时长为 1.125ms 时，则解码为 0，若判出高电平的时长为的 2.25ms 时，则解码为 1。LED 亮度的控制可有正向工作电流调节方式和脉