红外遥控开关的设计与实现.doc

电子电路实验3
综合设计总结报告
题目：红外遥控开关的设计与实现
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摘要
随着科学技术的发展，各种电器，如电视机、DVD、加湿器等都用红外遥控器进行控制，使用起来不够方便，而且浪费资源。本实验江设计一套通用新的红外遥控装置来对家电进行控制。
红外光是波长介乎微波与可见光之间的电磁波,其波长比红外光长的非可见光.
红外遥控器原理比较简单。通过遥控器里红外发射管把控制信号转换成不可见的红外线发射出去。被遥控电器里的红外线接收头接受红外线后,转成控制信号来控制电器。红外遥控系统主要分为调制、发射和接收三部分.
调制：红外遥控发射数据时采用的调制方式即把数据和一定频率的载波进行与操作，这样可以提高法神效率和降低电源功耗.调制载波频率一般为30kHz-60kHz之间。大多数使用38kHz占空比为1/3的方波.
发射系统：目前有许多芯片实现红外发射，可以根据不同的选择，发出不同种类的编码.犹豫发射系统一般不提供电池供电，要求芯片功耗要低，芯片大多数都设计成处于休眠状态。党有案件按下时才工作，这样可降低功耗.
新片所用金针应该有足够耐物理撞击的能力不能选用普通石英晶体.一般选用陶瓷共鸣器.红外线通过红外发光二极管发射出去,一般最大正向电流为100mA，电流越大其发射波形强度越大。
接收：红外接收电路通常被厂家集成在一个元件中，成为一体化红外接收头。
二、设计任务
2.1设计选题
选题三红外遥控开关的设计实现
2。2设计任务要求
设计制作一款双路红外遥控开关，能够分别遥控两路负载，可用于控制灯具,电风扇，加湿器等常用家具电器。作用距离大于2cm.红外光峰值辐照度不得小于40μW/cm²。指向性要求：圆椎角不小于30°。欠压条件下的红外光峰值幅照度:遥控器所用电源电压为额定工作电压的80%时，遥控器的红外光峰值辐照度不小于20μW/cm²。指向性要求圆椎角不小于30°.静态工作电流不大于3μA
三、方案设计与论证
方案一：
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。
总体框图：
发射部分：
红外发射
调制放大
振荡器

接收部分：
红外接收
继电器
信号放大

方案二：
用单片机制作一个红外电器遥控器，可以分别控制5个电器的电源开关。
红外发射部分：

单
片
机
按键
控制
红外
发射

图1.3方案三红外发射部分示意图
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。
红外接收部分：

单
片
机
显示
红外接收
受控电器电源开关

图1.4方案三红外接收部分示意图
当红外接收器接收到控制脉冲后，经单片机处理由显示设备显示出当前受控电器的序号。
方案比较
综上所述通过比较两套方案，方案一未采用单片机控制，功能单一，但是技术难度低，实际操作更简单，而且元件成本低；方案二的红外线发射/接收控制电路采用单片机来实现，电路简单，但是对于单片机相关水平要求高，且设备元件成本高。故选择方案一来实现设计目的。
四、电路单元参数的选定和设计实现
4.1接收电路的设计
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

本实验中，四与非门电集成电路选用CD4011搭建。上亮图为CD4011芯片的功能图和引脚图.在焊接发射电路时，将D1的两个输入分配到1、2管脚，输出为3管脚；D2的两个输入为5、6管脚，输出为4管脚；D3的两个输入为8、9管脚，输出为10管脚；D4的两个输入为12、13管