宋振凱 趙婧 鄭洋 王宇 朱浩 林柏宇

摘 要：紅外遙控技術(shù)在各種家用電器和工業(yè)電子器件中的應(yīng)用逐漸普及，成為現(xiàn)代人生活工作中不可或缺的部分，尤其是紅外遙控可以遠(yuǎn)距離控制電器，大大方便了人們的生活。文章提出一種紅外遙控開(kāi)關(guān)的設(shè)計(jì)，采用單片機(jī)作為發(fā)射端核心，對(duì)電燈的開(kāi)關(guān)控制及亮度調(diào)節(jié);單片機(jī)作為接收端核心，接收端 IRLink組件將解調(diào)信號(hào)送入控制器，通過(guò)編寫(xiě)C程序，實(shí)現(xiàn)紅外遙控信號(hào)的收發(fā)。

關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī);IRLink模塊;紅外遙控控制;C語(yǔ)言

0 引言

隨著科技的不斷發(fā)展，紅外遙控家用電器幾乎已經(jīng)成為每個(gè)家庭日常生活中必不可失的一部分。紅外遙控是目前家用電器中應(yīng)用比較多的遙控方式，其優(yōu)點(diǎn)是不會(huì)影響周?chē)h(huán)境，不會(huì)干擾其他電器設(shè)備[1-2]。由于難以穿過(guò)墻壁，因此不同的房間的電器可使用同一的遙控器而不會(huì)相互干擾;電路調(diào)試較為簡(jiǎn)單，只要電路連接無(wú)誤，一般不需其他調(diào)試就可以投入工作;編解碼不難，可進(jìn)行多路遙控。紅外遙控在家用電器、近距離的遙控中得到了廣泛應(yīng)用。

本文設(shè)計(jì)利用紅外遙控的系統(tǒng)由數(shù)字電路及模擬電路兩部分組成?；趩纹瑱C(jī)的紅外遙控開(kāi)關(guān)，擁有用于控制用電器的電源、調(diào)節(jié)用電器的功率大小等多種功能，不僅可指定使用現(xiàn)有的任意一個(gè)紅外遙控器進(jìn)行控制[3]，還能進(jìn)一步設(shè)定具體用哪一個(gè)按鍵控制，具有學(xué)習(xí)記憶功能。

1 紅外遙控開(kāi)關(guān)電路設(shè)計(jì)

1.1 電路設(shè)計(jì)方案

整個(gè)系統(tǒng)由發(fā)射電路和接收電路組成。其工作流程，首先是由人按下按鍵發(fā)射信號(hào)，紅外信號(hào)會(huì)被接收電路采集，通過(guò)對(duì)所采集的信號(hào)的檢測(cè)和放大，輸出信號(hào)給單片機(jī)，通過(guò)單片機(jī)的指令來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)繼電器的控制;由發(fā)射電路發(fā)射的信號(hào)經(jīng)過(guò)光電耦合電路后發(fā)送給接收電路，接收電路檢測(cè)到輸出信號(hào)時(shí)，對(duì)外接LED燈進(jìn)行通斷和亮度的調(diào)節(jié)。

紅外遙控發(fā)射部分包括單片機(jī)、行列式鍵盤(pán)、數(shù)碼管顯示（見(jiàn)圖1）?？刂坪诵臑锳T89C52，單片機(jī)的定時(shí)器中斷產(chǎn)生38kHz紅外方波信號(hào)，其P3.6口輸出待發(fā)射數(shù)據(jù)。該數(shù)據(jù)和38k 載波信號(hào)調(diào)制后發(fā)射到接收電路，接收電路再通過(guò)光電耦合器即Proteus軟件自帶的IRLINK模塊調(diào)制后送到U2的外部中斷INTO。當(dāng)按下某一個(gè)鍵后會(huì)點(diǎn)亮LED燈，并產(chǎn)生具有不同的編碼數(shù)字脈沖，會(huì)發(fā)出對(duì)應(yīng)的編碼。

P1口作為鍵掃描端口，采用4X4矩陣鍵盤(pán)， PO口相接數(shù)碼管顯示的值是矩陣鍵盤(pán)的按鍵值。

紅外接收部分的控制核心為單片機(jī)，P2.0到P2.3輸出經(jīng)三極管放大后與對(duì)應(yīng)的繼電器連接。

1.2 矩陣鍵盤(pán)工作原理

此處用到的是4×4矩陣鍵盤(pán)，將16個(gè)按鍵排成4行4列，一行將每個(gè)按鍵的一端連接在一起構(gòu)成行線，第一列將每個(gè)按鍵的另外一端連接在一起構(gòu)成列線，將8根線連接到單片機(jī)的8個(gè)I/O端口上。檢測(cè)時(shí)先送一列為低電平，其余全為高電平，然后立即輪流檢測(cè)各行是否有低電平，若檢測(cè)到某一行為低電平，便可知道被按下的是哪個(gè)鍵。

2 光電耦合電路

光電耦合器是以光為媒介來(lái)傳輸電信號(hào)的器件，把紅外發(fā)光二極管與光敏二極管封裝在管殼內(nèi)。當(dāng)輸入端加電信號(hào)時(shí)發(fā)光器發(fā)出光線，光敏二極管接收后就產(chǎn)生光電流，從輸出端流出，從而實(shí)現(xiàn)光-電-光的轉(zhuǎn)換。

由三極管放大后的信號(hào)，接紅外發(fā)射接收一體化裝置光電耦合器，即Proteus 軟件自帶的IRLINK模塊，其接入了解調(diào)器，以實(shí)現(xiàn)對(duì)脈沖編碼信號(hào)調(diào)制的紅外光信號(hào)的接收。然后，對(duì)紅外信號(hào)的接收、放大、檢波、整形，得到TTL電平編碼，將信號(hào)解調(diào)后送到U2的外部中斷P3.2INTO口。

3 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)流程

在發(fā)射電路中使用12M集體振蕩器，按下開(kāi)關(guān)產(chǎn)生相應(yīng)的脈沖頻率，信號(hào)掃描后，會(huì)由三極管放大。本設(shè)計(jì)采用的是一個(gè)PNP型的三極管，采用共基級(jí)接法。

接收電路的信號(hào)由P3.2接口接收，LED燈連接至單片機(jī)的2.0，2.1，2.2，2.3，2.7接口，對(duì)來(lái)自4×4矩陣鍵盤(pán)的信號(hào)做出反應(yīng)。檢測(cè)到輸出電流時(shí)，電流通過(guò)繼電器即LED燈，可以通過(guò)觀察發(fā)光三極管和小燈泡是否亮起來(lái)判斷對(duì)應(yīng)繼電器電源是否接通，以此來(lái)確定控制是否成功。要完成遙控開(kāi)關(guān)的實(shí)現(xiàn)，需選與單片機(jī)配合的繼電器來(lái)實(shí)現(xiàn)具體功能，本設(shè)計(jì)選擇的是一個(gè)5 V額定電壓的電磁繼電器。

系統(tǒng)工作時(shí)，紅外遙控接收電路接收到發(fā)射電路的指令，外部中斷初始化，完成矩陣鍵盤(pán)掃描，按鍵檢測(cè)由相對(duì)應(yīng)的端口設(shè)置的高低電平來(lái)完成;而后根據(jù)按鍵碼找到相應(yīng)的紅外發(fā)射碼，信號(hào)在經(jīng)過(guò)三極管放大以后，經(jīng)光電耦合器即IRLINK模塊，因?yàn)橛薪尤虢庹{(diào)器，能夠接收脈沖編碼信號(hào)調(diào)制的信號(hào)。具體設(shè)計(jì)的整體流程如圖2所示。

4 結(jié)語(yǔ)

本文設(shè)計(jì)的是基于單片機(jī)的紅外遙控開(kāi)關(guān)，可很好實(shí)現(xiàn)通過(guò)發(fā)射紅外信號(hào)來(lái)控制外接開(kāi)關(guān)電路。其由發(fā)射電路和接收電路組成，系統(tǒng)操作簡(jiǎn)便，穩(wěn)定安全，成本較低，滿足日常生活的使用[4]?？蛇m用于智能家居、工廠機(jī)械設(shè)備等領(lǐng)域，其體積小，功耗低，適合疫情當(dāng)下的非接觸式需求。經(jīng)反復(fù)調(diào)試優(yōu)化后，測(cè)試其效果良好，安全可靠，靈活性較強(qiáng)，有一定的抗干擾能力，在10 m內(nèi)的短距離表現(xiàn)尤其良好。

[參考文獻(xiàn)]

[1]楊斌，楊延寧，杜永星.家庭照明智能遙控器開(kāi)關(guān)設(shè)計(jì)[J].電子世界，2017（20）：53-54.

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[3]謝維成，楊加國(guó).單片機(jī)原理與應(yīng)用及C51程序設(shè)計(jì)[M].北京：清華大學(xué)出版社，2006.

[4]向燕，余炳雄，呂理毅.智能紅外遙控開(kāi)關(guān)原理及設(shè)計(jì)[J].現(xiàn)代電子技術(shù)，2010（15）：163-165.

（編輯 王雪芬）