宋文龍

摘要：本次設(shè)計的紅外遙控開關(guān)，采用熱釋電傳感器結(jié)合單片機技術(shù)及外設(shè)繼電器和外接電路實現(xiàn)，具有 較好的靈敏度，當(dāng)傳感器感受到人體接近時，會發(fā)出一個邏輯電平給單片機，單片機會對信號經(jīng)行處理，然后通過控制繼電器等外設(shè)控制開關(guān)的啟動閉合，這樣就完成了紅外遙控開關(guān)的功能。

關(guān)鍵詞：紅外遙控;單片機;熱釋電傳感器

1 引言

本課題所要設(shè)計的紅外遙控開關(guān)主要就是要通過近紅外光信號來傳送我們需要的指令。由于當(dāng)前設(shè)計的紅外發(fā)射器中的紅外發(fā)光二極管發(fā)出的紅外信號與紅外接收器 接收到的紅外信號的峰值波長基本都會落在近紅外譜線的波段內(nèi)，并且它們相對應(yīng)的譜線正好重疊，可以非常好的匹配，這樣就能夠保證很高的傳輸效率和較好的準(zhǔn)確性。由于紅外信號是存在于自然界中的一種普通電磁輻射，是不可見光，所以對環(huán)境的影響基本很小。還有就是因為我們知道紅外光譜的波長很明顯比無線電的波長要小，所以平時使用紅外遙控開關(guān)時，干擾不到其周圍電器設(shè)備的正常使用和工作。最后，使用紅外遙控開關(guān)的時候，因為它的低電壓工作，體積小，耗能小，設(shè)計電路容易實現(xiàn)，所以具有非常廣的發(fā)展空間。

2 紅外遙控開關(guān)發(fā)射器設(shè)計

紅外遙控開關(guān)系統(tǒng)主要是由紅外信號發(fā)射系統(tǒng)和紅外信號接收系統(tǒng)兩大部分構(gòu)成，本設(shè)計也是如此。紅外遙控開關(guān)的發(fā)射系統(tǒng)的要用到的器件主要是紅外發(fā)光二極管，555定時器構(gòu)成的多諧振蕩器來當(dāng)方型波信號發(fā)生器。另外本課題發(fā)射器部分的電路我們選擇由通常為3V電源來完成供電。 這樣發(fā)射器系統(tǒng)就會有非常高的穩(wěn)定性能。紅外接收器部分我們選擇用雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路來對繼電器形成控制，進而通過繼電器的開關(guān)再對最后的負(fù)載電路進行控制。本課題紅外發(fā)射器選用的是簡單的555定時器組成的多諧振蕩器電路以及紅外發(fā)光二極管來構(gòu)成。我們知道555定時器的主要特點是使用成本較小，工作性能穩(wěn)定，通過外接幾個簡單電容、電阻，就完全可以完成我們需要的多諧振蕩器等脈沖電路。多諧振動器又被叫做無穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，就是說它沒有穩(wěn)定的輸出狀態(tài)，多諧振動器只有兩個暫穩(wěn)態(tài)。在其電路在某一暫穩(wěn)態(tài)之后，過一段時間后可自行觸發(fā)到另外一個暫穩(wěn)態(tài)狀態(tài)下。然后就是電路中的這兩個暫穩(wěn)態(tài)自行互相轉(zhuǎn)換時輸出一系列的矩形方波。所以多諧振動器可以作為我們的矩形波發(fā)射器來使用。

輸出方波的占空比為：

紅外發(fā)光二極管外加正向的偏置電壓向制作的PN結(jié)內(nèi)注入電流然后進而激發(fā)出紅外信號。紅外發(fā)光二極管要求在能夠適應(yīng)不同程度的電壓下正常工作，所以在它的電路回路中經(jīng)常要串有限制電流的電阻，來達到其正常工作的效果。 當(dāng)我們按下K按鈕時，電路中的電源立刻就會接通，使該電路處在工作狀態(tài)，同時，該電路會同時擁有可能出現(xiàn)的兩種工作狀態(tài)（即Q1導(dǎo)通狀態(tài)，或Q1截止?fàn)顟B(tài)），但事實上電路中的這兩種工作狀態(tài)都會是暫穩(wěn)態(tài)，再經(jīng)過電容C2的反向充電，讓Q1中的基極電壓就會持續(xù)的產(chǎn)生變化，令該電路完成自動翻轉(zhuǎn)，然后在這個電路每翻轉(zhuǎn)一次時，輸出的信號就會發(fā)生一次跳變，這樣就使得最后輸出的信號是矩形方波，在通過紅外發(fā)光二極管調(diào)制下，該信號變成不可見光形式的紅外信號然后發(fā)射出去。

3 紅外遙控開關(guān)接收器設(shè)計

紅外接收器系統(tǒng)主要是由簡單的雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器電路和簡單的繼電器驅(qū)動電路來實現(xiàn)的。所說的雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器是一種很常見的電器元件，是具有很強記憶功能的簡單邏輯單元電路，就是其可以儲存一位二進制編碼。普通的雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器通常具有兩個基本穩(wěn)定的工作狀態(tài)，它的工作方式就是經(jīng)過外加信號的觸發(fā)下使該電路就能夠從其中一種穩(wěn)定的工作狀態(tài)下快速的轉(zhuǎn)變到另外一種穩(wěn)定的工作狀態(tài)下。經(jīng)實際設(shè)計我們可以清楚看到雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路以及繼電器電路是構(gòu)成了該接收電路系統(tǒng)的主體，尤其是該系統(tǒng)電路中的兩個三極管Q2、Q3所構(gòu)成了簡單雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路。仔細(xì)觀察電路圖可知，電阻R2和R4是通過5V的電源然后與三極管Q3的基極相連。還有就是三極管Q2的基極則直接和三極管Q3中的集電極相互連接。我們給電源通上電時，因為電阻能夠分壓，即三極管Q3的基極由于電阻R2、R4的分壓大于三極管Q3的基極導(dǎo)通電壓，因此電路中三極管Q3經(jīng)過通電的基極就會因為變得導(dǎo)通然后變得飽和，進而 繼電器就會吸合。最后當(dāng)繼電器吸合后，三極管Q2中的基 極電壓會因為三極管Q3的飽和導(dǎo)通進而會被拉低，所以最后三極管Q2將會變得截止、三極管Q3會變?yōu)轱柡蛯?dǎo)通的暫穩(wěn)態(tài)。

當(dāng)電路中的紅外接收管在接收到來自紅外發(fā)射器發(fā)射出的紅外信號時，然后在該紅外信號經(jīng)過電路中的電容C3，C4時就會變?yōu)橐唤M尖脈沖形式（這是就是因為電路中給定的電容的阻值會非常小，這樣就能保證其充放電的過程會在瞬間完成，就是說接收到的信號波形將會被我們近似成一組尖脈沖形式）。然后被二極 管的隔離變成的脈沖波形只有低電平，把這組低電平脈沖波 形送到二極管D2、D3處，等到負(fù)脈沖過來了之后，三極管Q2因為處在截止?fàn)顟B(tài)而會沒有任何的反應(yīng)，但是這時處在導(dǎo)通狀態(tài)下的三極管Q3 卻會因為二極管D3的變得導(dǎo)通而其基極中的電壓被拉低使得三極管截止，所以電路中三極 Q3的集電極中的電壓會變高，拉高另一三極管Q2的基極中的電壓，將從截止?fàn)顟B(tài)變?yōu)閷?dǎo)通狀態(tài)，最后構(gòu)成另外一種穩(wěn)態(tài)。

4 系統(tǒng)測試

該紅外遙控開關(guān)的設(shè)計主要是用示波器來測量紅外發(fā)射器發(fā)出的紅外信號是不是方波。經(jīng)過調(diào)試，本次設(shè)計的紅外發(fā)射器發(fā)出信號的是方波。所以該紅外發(fā)射器電路已調(diào)試成功，可以用來系統(tǒng)的整體設(shè)計。因為紅外接收器最后是用繼電器電路來控制的，調(diào)試結(jié)果會非常的簡單明白，就不用專門的選儀器調(diào)試了。

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