基于單片機(jī)的紅外遙控電路設(shè)計(jì)

1 引言

紅外遙控器已被廣泛使用在各種類型的家電產(chǎn)品上，它的出現(xiàn)給使用家器提供了很多的便利。紅外遙控系統(tǒng)一般由紅外發(fā)射裝置和紅外接受設(shè)備兩大部分組成。紅外發(fā)射裝置又可由鍵盤(pán)電路、紅外編碼芯片、電源和紅外發(fā)射電路組成。紅外接收設(shè)備可由紅外接收電路、紅外解碼芯片、電源和應(yīng)用電路組成。通常為了使信號(hào)能更好的被傳輸發(fā)送端將基帶二進(jìn)制信號(hào)調(diào)制為脈沖串信號(hào)，通過(guò)紅外發(fā)射管發(fā)射。本設(shè)計(jì)采用Atmega8作為紅外發(fā)射編碼和接收解碼芯片。

2 系統(tǒng)功能分析

一個(gè)完整的照明燈的紅外遙控電路應(yīng)具有以下功能：

按下任意一個(gè)開(kāi)關(guān)能使相應(yīng)的燈實(shí)現(xiàn)亮滅的功能，按下總開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)所有燈的亮滅，按下相應(yīng)的定時(shí)關(guān)閉鍵能實(shí)現(xiàn)電燈在設(shè)定的時(shí)間內(nèi)關(guān)閉。

3 系統(tǒng)硬件的實(shí)現(xiàn)方案

3.1 系統(tǒng)原理圖

通用紅外遙控系統(tǒng)由調(diào)制、發(fā)射和接收三大部分組成，本系統(tǒng)以ATmega8單片機(jī)作為紅外發(fā)射編碼和接收解碼芯片，另外再以HS5104作為發(fā)射編碼芯片，5個(gè)鍵盤(pán)輸入模塊中的三個(gè)用于給3路電燈分別進(jìn)行亮滅操作，一個(gè)鍵盤(pán)輸入模塊用于操作所有燈的亮滅，最后剩下的一個(gè)鍵盤(pán)輸入模塊用于實(shí)現(xiàn)電燈在設(shè)定的時(shí)間內(nèi)關(guān)閉的功能。紅外遙控系統(tǒng)如圖1所示：

圖1 紅外遙控系統(tǒng)

（1）發(fā)射系統(tǒng)

發(fā)射系統(tǒng)一般用電池供電，這就要求芯片的功耗要很低，芯片大多都設(shè)計(jì)成可以處于休眠狀態(tài)，當(dāng)有按鍵按下時(shí)才工作，這樣可以降低功耗。紅外線通過(guò)紅外發(fā)光二極管（LED）發(fā)射出去，紅外發(fā)光二極管內(nèi)部材料和普通發(fā)光二極管不同，在其兩端施加一定電壓時(shí)，它發(fā)出的是紅外線而不是可見(jiàn)光。

圖2a 簡(jiǎn)單驅(qū)動(dòng)電路

圖2b 射擊輸出驅(qū)動(dòng)電路

如圖2a和圖2b是LED的驅(qū)動(dòng)電路，圖2a是最簡(jiǎn)單電路， 選用元件時(shí)要注意三極管的開(kāi)關(guān)速度要快，還要考慮到LED的正向電流和反向漏電流，一般流過(guò)LED的最大正向電流為100mA，電流越大，其發(fā)射的波形強(qiáng)度越大。

圖2a電路有一點(diǎn)缺陷，當(dāng)電池電壓下降時(shí)，流過(guò)LED的電流會(huì)降低，發(fā)射波形強(qiáng)度降低，遙控距離就會(huì)變小。圖2b所示的射極輸出電路可以解決這個(gè)問(wèn)題，兩個(gè)二極管把三級(jí)管基極電壓鉗位在1.2V左右，因此三級(jí)管發(fā)射極電壓固定在0.6V左右，發(fā)射極電流IE基本不變，根據(jù)IE≈IC,所以流過(guò)LED的電流也基本不變，這樣保證了當(dāng)電池電壓降低時(shí)還可以保證一定的遙控距離。

（2）接收系統(tǒng)

紅外信號(hào)接收系統(tǒng)的典型電路如圖3a所示：

圖3a 紅外線接收頭內(nèi)部電路

該電路包括紅外監(jiān)測(cè)二極管，放大器，限副器，帶通濾波器，積分電路，比較器等。紅外監(jiān)測(cè)二極管監(jiān)測(cè)到紅外信號(hào)，然后把信號(hào)送到放大器和限幅器，限幅器把脈沖幅度控制在一定的水平，而不論紅外發(fā)射器和接收器的距離遠(yuǎn)近。交流信號(hào)進(jìn)入帶通濾波器，帶通濾波器可以通過(guò)30khz到60khz的負(fù)載波，通過(guò)解調(diào)電路和積分電路進(jìn)入比較器，比較器輸出高低電平，還原出發(fā)射端的信號(hào)波形。注意輸出的高低電平和發(fā)射端是反相的，這樣的目的是為了提高接收的靈敏度。

以上電路被集成在一個(gè)元件中，成為一體化紅外線接收頭，如圖3b所示：

圖3b 紅外線接收頭

紅外線接收頭的種類很多，引腳定義也不相同，一般都有三個(gè)引腳，包括供電腳，接地和信號(hào)輸出腳。根據(jù)發(fā)射端調(diào)制載波的不同應(yīng)選用相應(yīng)解調(diào)頻率的接收頭。

紅外線接收頭內(nèi)部放大器的增益很大，很容易引起干擾，因此在接收頭的供電腳上須加上濾波電容，一般在22uf以上。有的廠家建議在供電腳和電源之間接入330歐電阻，進(jìn)一步降低電源干擾。