红外接收系统的设计和应用 - 图文(2)

2019-06-17 09:35

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设备。

随着家用电器、视听产品的普及,自动化办公设备的广泛应用和网络化的不断发展,越来越多的产品具有了待机功能(如遥控开关、网络唤醒、定时开关、智能开关等)。产品的待机功能实现遥控操作,极大地方便了我们的生活,但也浪费了大量的能源。中国节能产品认证中心(CECP)调查显示,全球每个家庭处于待机状态下的家电相当于亮着一个15 W~30 W 的长明灯,仅一台彩电每年在“无用待机状态”下浪费电力近100°,在我国彩色电视机待机一项一年就浪费电力150 多亿度,相当于十几个大型火力发电厂白白发电。澳大利亚电器设备能源委员会新近的研究成果显示,不仅会耗费可观的电能,每月支付数额不小的“冤枉电费”,而且其

释放大量有害气体二氧化碳在一定程度上加速了气候的变暖。利用本系统可以良好的达到节能和环保的效果。同时在家庭或工业控制现场,一些手动操作不太方便的场合,可以使用现有遥控器通过设置代替手动操作,比如可以利用家中现有的彩电遥控器,控制其它没有遥控功能的电器(如电灯、计算机、音响、电脑、打印机、饮水机、热水器等),方便生活。

1.2.4 红外遥控技术的基本原理

红外遥控系统主要由遥控发射器、一体化接收头、单片机、接口电路组成,遥控器用来产生遥控编码脉冲,驱动红外发射管输出红外遥控信号,遥控接收头完成对遥控信号的放大、检波、整形、解调出遥控编码脉冲。遥控编码脉冲是一组串行二进制码,对于一般的红外遥控系统,此串行码输入到微控制器,由其内部CPU完成对遥控指令解码,并执行相应的遥控功能。

红外遥控的发射电路是采用红外发光二极管来发出经过调制的红外光波;红外接收电路由红外接收二极管、三极管或硅光电池组成,它们将红外发射器发射的红外光转换为相应的电信号,再送后置放大器。

发射机一般由指令键、指令编码系统、调制电路、驱动电路、发射电路等几部分组成。当按下指令键或推动操作杆时,指令编码电路产生所需的指令编码信号,指令编码信号对载波进行调制,再由驱动电路进行功率放大后由发射电路向外发射经调制定的指令编码信号。

接收电路一般由接收电路、放大电路、调制电路、指令译码电路、驱动电路、执行电路等几部分组成。接收电路将发射器发出的已调制的编码指令信号接收下来,并进行放大后送解调电路,解调电路将已调制的指令编码信号解调出来,即还原为编码信号。指令译码器将编码指令信号进行译码,最后由驱动电路来驱动执行电路实现各种指令的操作控制。

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图1.1红外遥控系统引脚图 图1.2 引脚中文图

图(1.1)和图(1.2)为红外遥控系统接收端的引脚图。

1.3 遥控器的发展历程

遥控器是一种用来远程控制机械的装置。现代的遥控器,主要是由集成电路电板和用来产生不同讯息的按钮所组成。

最早的遥控器之一,是一个叫尼古拉·特斯拉(Nikola Tesla)(1856-1943)的发明家(他曾经为爱迪生工作,同样被誉为天才发明家)在1898年时开发出来的。

最早用来控制电视的遥控器是美国一家叫Zenith的电器公司(这家公司现在被LG收购了),在1950年代发展出来的。一开始是有线的。1955年,该公司发展出一种被称为“Flashmatic”的无线遥控装置。但这种装置没办法分辨光束是否是从遥控器而来,而且也必需对准才可以控制。1956年罗伯.爱德勒(Robert Adler)开发出称为“Zenith Space Command”的遥控器,这也是第一个现代的无线遥控装置,他是利用超声波来调频道和音量,每个按键发出的频率不一样,但这种装置也可能会被一般的超声波所干扰,而且有些人及动物(如狗)听得到遥控器发出的声音。

图1.3 早期的遥控器

直到1961年,多功能遥控器的设想终于成为了现实。来自于美国的RCA Victor公司生产出了全球第一款无线遥控器,这款无线遥控器虽然外观比较粗糙,但是在功能方面,绝不输给后来的一些老遥控器产品,像常用的切换频道、声音大小调整、以及色彩、亮度等调节功能都具备。

在1980年,发送和接收红外线的半导体装置开发出来时,红外遥控器就慢慢取代了超声波控制遥控器。此后,红外遥控器就诞生了。红外线遥控是利用近红外光传送遥控

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指令的,波长为0.76um~1.5um。用近红外作为遥控光源,是因为目前红外发射器件(红外发光管)与红外接收器件(光敏二极管、三极管及光电池)的发光与受光峰值波长一般为0.8um~0.94um,在近红外光波段内,二者的光谱正好重合,能够很好地匹配,可以获得较高的传输效率及较高的可靠性。

图1.4 SONY早期的遥控器

2007年,索尼率先在其BRAVIA系列中开始采用新型的RF射频遥控器,预示着未来进入RF射频遥控器领域的无线通信标准。RF射频遥控器改变的并不是只是物理层介质,是以物理层的变更为开端,遥控器的形状、按钮种类、控制对象的种类等各个方面都可能发生改变。

1.4 遥控器未来的发展趋势和前景

由于目前主流的红外遥控的耗能大的问题,所以未来的遥控器的发展方向更加趋向于节能这一环节。蓝牙低功耗就可以解决这种问题。蓝牙低功耗架构实现了全新的用户体验,它有两种主要技术优势:极稳健的低功耗射频技术和基于服务的数据模型。

采用蓝牙低功耗技术的遥控器,消耗功耗仅为类型红外遥控器的10%甚至更低。发送一个单按键指令,射频传输仅需1毫秒,而一个标准的红外线遥控器则需约25毫秒。红外线遥控器带有一个高功耗的LED,而LED打开的时间明显较长,但却无法达到可靠或稳定的自适应频率调节以快速确认射频传输。采用蓝牙低功耗不仅仅意味着遥控器电池可以用更长的时间,一般遥控器电池的平均寿命约为2年,现在采用蓝牙低功耗的遥控器电池就能用上20年。这还意味着日后可以使用更小型的电池,在节省遥控器成本的同时,遥控器的大小和形状也可以有明显的变化,不再受制于感应位置、7号电池的大小和顶部的红外线窗口。从此可以拥有符合人体工学的遥控器 ——更薄且更优雅的造型。

目前,电视和其他设备处于待机状态时仍然需要为红外线接收器供电,并不是真正的关机。由于蓝牙低功耗所需功率极低,即使设备处于待机模式也可以完全切断主电源,使用一个小型充电电池或电容器就可以保持蓝牙低功耗射频的运行。在待机模式下,低

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功耗技术在消费电子设备的功耗接近于零,但仍然能够与低功耗的遥控器通讯,没有其它方法可以成就如此低功耗的运行模式。

最后,蓝牙低功耗架构令所有遥控器均使用同一标准设置的遥控代码,不再需要代码本。每个遥控器带有一个标准的通用操控服务,包含所有需要操控设备的代码。通过单一遥控器就能直接发送各项遥控代码到正确的设备,从而实现同时操控多个设备。更智能的遥控器会根据不同的按键指令而自动切换电视频道,控制播放音量,播放 DVD等。

由于蓝牙低功耗是一种双向传输技术,数据不仅可以从遥控器传送到所控制的设备,也可以从设备回传给遥控器。遥控器可以知道哪些设备处于开启或关闭状态,也知道哪些设备是控制音量和播放媒体的,还会在使用指定设备时选择适当的电视频道。蓝牙低功耗所采用的服务数据模型,使各设备能传送出它们的数据。在遥控器的电池需要更换时电视屏幕会显示信息,这都是因为一种标准方法可以报告低功耗设备的电量水平。 蓝牙低功耗是下一代遥控器的明智选择。它提供了低功耗模型,令遥控器的大小和形状可以从根本上实现全新设计。蓝牙低功耗的稳健性使每次按下遥控器的按钮都能成功发出指令,以操控设备。

当然,蓝牙低功耗也用于手机、平板电脑和其它家用设备,这也意味着它们还可以作为遥控器使用。当集成到家用自动化系统时,点击手机就可以播放DVD,手机不仅将与所有的设备做正确配置,还能关闭窗户和调暗灯光或提升房间温度,带来真正浪漫的体验。只有蓝牙低功耗可以提供这种家庭自动化,消费电子和移动设备的全面集成。

1.5 本课题的大致研究内容

1.5.1 研究目标

本课题主要使用STC90C51单片机,结合大学期间所学过的电路,模电,数电,51单片机,嵌入式等知识来完成一个多功能的红外遥控器,主要可以实现在数码显像管和液晶显示屏上数字解码和显示以及完成对音量的遥控控制。

1.5.2 研究意义

本课题主要的任务是把红外接受传感技术和遥控器结合起来,通过6122遥控器作为发射端发送信号到PC838红外接收头并且最终通过90C51芯片完成红外解码工作最终使得数码显示管上显示出相对应的数字。通过这个课题使我能够对当今的主流遥控技术有一个大致的了解和认识,并且也为今后更深入的研究工作做了一个良好的开端。 1.5.3 研究思路

1. 了解本次课题所需的STC90C51芯片的基本原理,大致原理图以及工作范围。

2. 就课题要用到的PC838红外接收头和WD6122遥控器以及数码显示管的大致工

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作原理,引脚图,引脚功能等进行一个完整的理解和认识。

3. 理解和弄清遥控器所代表的发射端和红外接收头所代表的接收端,显示屏之间的联系

4. 编写程序使信号通过遥控器发送到接收端并且最终转化成数字显示在数码显像管上。

5. 对显示屏解码和显示数字功能进行测试 6. 整体进行调试。

1.5.4 研究难点

1.要实现解码显示功能要进行大量编程。

2.开发板的条件限制使得能够实现的功能比较单调。

1.5.5 研究进程安排

2012~2013年第二学期1~4周:基础知识回顾,课题方向把握; 2012~2013年第二学期5~12周:投入课题设计研究; 2012~2013年第二学期13~15周:撰写论文及修改; 2012~2013年第二学期:16周准备毕业答辩


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