結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便的單片機(jī)紅外遙控?zé)纛^控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

紅外線是一種看不見的光線，因其在整個(gè)電磁波譜中處在可見光（紅光）外側(cè)而得名。他介于可見光和微波之間，既具有可見光的性質(zhì)，如：直線傳播、反射、折射等，又具有微波的某些特性，如：穿透力強(qiáng)，能穿過某些不透明物質(zhì)等。

借助于紅外線具有直線傳播的特性，利用紅外傳感器具有靈敏度高、響應(yīng)速度快和光譜范圍窄的性能，同時(shí)也利用單片機(jī)具有結(jié)構(gòu)緊湊、可靠性高、數(shù)據(jù)處理能力強(qiáng)、速度快、功耗小、成本低的特點(diǎn)，可以制作靈敏度高，抗干擾性能優(yōu)良的紅外遙控裝置。

本設(shè)計(jì)將單片機(jī)與紅外技術(shù)、電子技術(shù)相結(jié)合，設(shè)計(jì)出的通用家用燈頭遙控裝置具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，功能比較完善的特點(diǎn)。

1 紅外遙控系統(tǒng)的原理

紅外遙控電路的結(jié)構(gòu)形式一般分為3種，即：?jiǎn)瓮ǖ肋b控開關(guān)電路、單通道步進(jìn)式遙控電路和多通道遙控電路。本設(shè)計(jì)采用單通道遙控開關(guān)電路，這種紅外遙控系統(tǒng)一般由發(fā)射和接收兩大部分組成，發(fā)射部分一般包括脈沖發(fā)生器、脈沖功放和紅外發(fā)射，接收部分一般包括紅外接收、電壓放大、限幅放大、雙穩(wěn)觸發(fā)和繼電器，有的還采用專用遙控集成電路使結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化。本遙控系統(tǒng)主要由開關(guān)控制按鍵、定時(shí)數(shù)據(jù)輸入按鍵、亮度控制按鍵、定時(shí)控制電路、顯示電路、紅外發(fā)射電路、紅外接收電路、亮度控制及執(zhí)行電路等組成。

2 硬件電路

2.1 開關(guān)控制

該部分主要實(shí)現(xiàn)遙控開燈或關(guān)燈，為一個(gè)按鍵。當(dāng)按下按鍵時(shí)，紅外發(fā)射部分發(fā)射一紅外脈沖，經(jīng)紅外接收部分接收并使繼電器改變?cè)瓉淼臓顟B(tài)，使燈由開變?yōu)殛P(guān)或由關(guān)變?yōu)殚_。

2.2 定時(shí)部分

該部分主要包括：定時(shí)數(shù)據(jù)的輸入及處理、定時(shí)電路及時(shí)間顯示電路。

定時(shí)數(shù)據(jù)的輸入采用非編碼按鍵的工作方式，其中“0~9”為數(shù)字按鍵，“H”為小時(shí)按鍵，“Y”為確定按鍵。該部分電路圖如圖1所示。

圖1定時(shí)時(shí)間輸入

定時(shí)器采用減法計(jì)數(shù)器，輸入的初始數(shù)據(jù)由89C51的P0口的低4位給出，由P2.7和P2.0經(jīng)譯碼、反相后，鎖存在相應(yīng)計(jì)數(shù)器CD4069的置數(shù)端上，并由譯碼顯示器件CL002顯示出來，同時(shí)開始減法計(jì)數(shù)，調(diào)節(jié)RP約為2.4 M時(shí)，NE555將產(chǎn)生60 s脈沖，控?fù)?jù)的單位為min，左邊為低位。當(dāng)減到全為0時(shí)，計(jì)數(shù)停止，同時(shí)輸出一個(gè)低電平到紅外發(fā)射部分。發(fā)射部分發(fā)射紅外脈沖，由紅外接收部分接收使開關(guān)部分翻轉(zhuǎn)，從而改變燈泡原來的狀態(tài)而達(dá)到定時(shí)控制。定時(shí)電路如圖2所示。顯示部分為CL002，他是集寄存、譯碼、顯示為一體的CMOS-LED組合器件，功能相當(dāng)于1只CD4543或CD4511加上1只共陰極數(shù)碼管。使用該組合器件可使電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化。

圖2 定時(shí)電路

2.3 亮度控制電路

該部分的電路如圖3所示。他由紅外接收及前置放大、脈沖識(shí)別、電子模擬開關(guān)、電子模擬電位器等部分組成。

圖3 亮度控制電路

紅外接收及前置放大采用μPC1373專用集成電路。當(dāng)按下紅外發(fā)射電路的SB1鍵時(shí)，紅外發(fā)射電路會(huì)根據(jù)按鍵時(shí)間的長(zhǎng)短發(fā)射長(zhǎng)脈沖或短脈沖，脈沖由 BA5204接收，并在BA5204的第4腳輸出高電平，經(jīng)反相后送到μPC1373的第7腳進(jìn)行脈沖識(shí)別處理。脈沖識(shí)別電路采用集成六反相器 CD4069，其中由第1腳輸入、第4腳輸出的部分為短脈沖識(shí)別電路，短脈沖使亮度變小。由第13腳輸入第6腳輸出的部分為長(zhǎng)脈沖識(shí)別電路，長(zhǎng)脈沖使亮度變大。電子模擬開關(guān)采用四雙向模擬轉(zhuǎn)換開關(guān)CD4066.電子模擬電位器采用一只N溝道場(chǎng)效應(yīng)管VMOS管，他是一種電壓控制器件，利用柵極電壓控制漏極電流，也就是控制溝道電阻，利用此特性可以將場(chǎng)效應(yīng)管當(dāng)作1只受電壓控制的可變電阻。

2.4 紅外發(fā)射電路

該部分的電路圖如圖4（a）所示。紅外遙控發(fā)射器采用BA5104專用編碼集成電路，其中1，2腳為用戶碼選擇端，可避免別人的遙控。3腳與定時(shí)電路的輸出端74LS27的6腳相連，4腳和5腳分別接亮度和開關(guān)控制按鍵，3~5任意一個(gè)腳有低電平時(shí)，LED立即向外發(fā)射調(diào)制的紅外光，發(fā)射頻率受12， 13腳間的晶振控制。

圖4 紅外發(fā)射與接收電路

2.5 紅外接收部分

該部分的電路如圖4（b）所示。BA3502為一體化紅外接收頭。接收器中的BA5204是與發(fā)射器BA5104相配套使用的器件，其工作電壓為5 V，由不用變壓器的高輸入電壓、小輸出電流的線性穩(wěn)壓器LR6將220 V交流電變成10 V直流電后經(jīng)7805變?yōu)? V供電。當(dāng)BA5104的SB1，SB2中任意一個(gè)鍵按下或第3腳收到低電平時(shí)，對(duì)應(yīng)的BA5204的某一端口就輸出高電平，當(dāng)松開時(shí)，該端口恢復(fù)低電平。維持高電平的時(shí)間與按鍵的時(shí)間相同。圖中SK-II為聲控集成電路，BA5204的第3和第5腳輸出的信號(hào)由C2輸入SK-II，經(jīng)內(nèi)部電路放大、選頻、整形、延時(shí)后送入觸發(fā)器并使其翻轉(zhuǎn)，由9腳輸出低電平，該低電平使VT3導(dǎo)通，繼電器J吸合接通電源控制開關(guān)。當(dāng)?shù)诙问盏娇刂菩盘?hào)后，SK-II的 9腳輸出高電平，VT3截止，繼電器釋放，斷開電源。

3 軟件設(shè)計(jì)

軟件設(shè)計(jì)主要是設(shè)計(jì)按鍵處理程序。按鍵處理程序采用中斷方式，中斷采用外部中斷0.當(dāng)有按鍵按下時(shí)，將會(huì)引起單片機(jī)的中斷，由單片機(jī)執(zhí)行按鍵處理程序，判斷所按鍵的類型并做出相應(yīng)的處理。按鍵處理程序流程圖如圖5所示。

圖5 按鍵處理程序流程圖

4 結(jié) 語

基于單片機(jī)的紅外遙控?zé)纛^系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了對(duì)燈頭的開關(guān)、定時(shí)、亮度調(diào)節(jié)控制，更加方便了人們的生活，使得在某些情況下對(duì)燈頭控制的特殊要求得以實(shí)現(xiàn)。本遙控系統(tǒng)工作穩(wěn)定可靠，最大有效控制距離可達(dá)8~10 m，最長(zhǎng)定時(shí)時(shí)間為16 h.