河南科技学院新科学院电子课程设计报告
题目：红外遥控开关的设计
专业班级：电子信息工程104
姓名：
时间：2012.05.30 ~ 2012 .06.06
指导教师：
完成日期：2012年06月06 日
红外遥控开关的设计任务书
1．设计目的与要求
设计一个红外遥控开关控制电路，要认真并准确地理解有关要求，独立完成系统设计，要求所设计的电路具有以下功能：
（1）采用红外遥控发射和接收；
（2）遥控距离要大于6米；
（3）采用锁相环等实现红外遥控操作的加密；
（4）输出负载可以为日光灯、白炽灯。
2．设计内容
（1）画出电路原理图，正确使用逻辑关系；
（2）确定元器件及元件参数；
（3）电路仿真；
（4）SCH文件生成与打印输出；
（5）PCB文件生成与打印输出。
3．编写设计报告
写出设计的全过程，附上有关资料和电路图，有总结体会。
4．答辩
在规定时间内，完成叙述并回答问题。
目录
1 引言 (1)
2 总体设计方案 (1)
2.1 设计思路 (1)
2.2 总体设计框图 (2)
3 设计原理分析 (2)
3.1 红外发射装置的设计 (2)
3.1.1 红外发射原理图 (3)
3.1.2 内部电路分析 (3)
3.1.3 红外发射电路仿真分析 (4)
3.2 接收与控制电路的设计 (5)
3.2.1 红外接收原理图 (5)
3.2.2 内部电路分析 (6)
3.2.3 前置放大电路仿真分析 (6)
3.2.4 红外接收电路仿真分析 (7)
4 总结与体会 (7)
参考文献 (8)
附录一 (9)
附录二 (9)
红外遥控开关的设计任务书
摘要：该设计是一路单路红外遥控开关,它可以控制一路负载,可用于控制灯具,电风扇、排风扇等家用电器，我设计了可控制1KHZ的红外遥控开关，除具有一般红外遥控的发射、接收及控制外，还特别设计了利用锁相环实现加密的功能。另外，用于使用的器件以及电路的性能都比较好，它的干扰性也是很好的，特别适用于对发射和接收要求高的场合。
关键词：发射器；接收器；锁相环电路；红外遥控开关
1 引言
随着科学技术的飞速发展，人们的物质、文化生活水平日益提高，各种各样的家用电器走进了千家万户，其中，遥控器的发明，使人们的生活大大方便了。遥控器有很多优点，相对于电源开关。电源开关广泛应用于汽车、通讯、电脑、家用电器、玩具工厂、仓库、家庭居室以及办公室等场所。传统的机械式电源开关存在接触电阻大、易磨损、可靠性低以及寿命短等缺点，而红外遥控开关可以解决这一问题。红外遥控开关是无触点电子开关，不产生电火花，安全、方便、在可燃气体等场所使用尤为安全；用电视机的遥控器就可以实现开关操作，安装和代换都很方便，可以用它代换家居中非常普及的墙壁开关，在小家电领域具有广泛的实用价值；将它用于石油存储、液化气、天然气等化工设备中，大大提高了设备的工作安全性与可靠性。我们设计的这个红外遥控开关，不仅是要让人们明白红外遥控的工作原理，还要使他们能更深刻的把握电器性能好坏，相信通过这个设计大家也能对红外遥控开关的工作原理有进一步的了解。本设计的目的，就是建立在红外遥控器的诸多优点上。
2 总体设计方案
2.1 设计思路
红外遥控开关就是对住宅内德各种家用电器进行智能管理与控制的开关,跟传统开关相比,它主要可以实现一键场景,一对一遥控及分区灯光全开全关等管理,并可以用多种控制方式实现以上功能,最主要的控制方式为无线控制,定时控制,集中控制,甚至远程控制等,从而创造舒适、节能、方便、安全、环保的居住灯光效果。我们想要解决的问题是，用手中的红外线发射器去发射红外信号，将此红外信号经过某一点路，以控制开关的通断，从而实现对电路的控制。
红外遥控开关系统一般分发射和接受两个部分，发射部分的主要元件为红外发光二极管以及555芯片，接收部分的红外接收管是一种光敏二极管以及锁相环lm567(是一种音频解码电路)可实现加密功能。接收电路中还设计了电源电路，以适应不同电路的供电需求，同时还有光电耦合器组成的隔离电路，主要用于高低压隔离保护。
2.2 总体设计框图
图1总体设计框图
3 设计原理分析
3.1红外发射装置的设计
发射电路的组成,主要是以555芯片为核心组成多谐振荡器，多谐振荡器又称为无稳态触发器，它没有稳定的输出状态，只有两个暂稳态。我们可以通过改变振荡器的工作频率来调节红外发射器件的工作频率，且可以通过调节电阻来减小红外信号的占空比，从而尽可能地增加红外传输距离。 在电路处于某一暂稳态后，经过一段时间可以自行触发翻转到另一暂稳态。两个暂稳态自行相互转换而输出一系列矩形波。多谐振荡器可用作方波发生器。
图2多谐振荡器电路 图3工作波形
音频振荡器
载波振荡器
驱动输出电
红外接收电
信号处理
开关驱动显
3.1.1红外遥控开关发射电路原理图
图4红外发射电路原理图
3.1.2内部电路分析
接通电源后，假定是高电平，则T截止，电容C充电。充电回路是VCC—R1—R2—C—地，按指数规律上升，当上升到时（TH、端电平大于），输出翻转为低电平。是低电平，T导通，C放电，放电回路为C—R2—T—地，按指数规律下降，当下降到时（TH、端电平小于），输出翻转为高电平，放电管T截止，电容再次充电，如此周而复始，产生振荡，经分析可得
输出高电平时间T=(R1+R2)Cln2
输出低电平时间T=R2Cln2
振荡周期T=(R1+2R2)Cln2
输出方波的占空比为
D=Tph/T=(R1+R2)/(R1+2R2)
刚接通电源时,C1来不及充电,2,6端均为低电平,输出为高电平,二极管截止,这是电源经过R1R2 对C1充电,C1呈指数规律上升,当到达(3\2)Vcc时，3端输出低电平,发光二极管导通发射,其振荡频率为f=1.43/[(R1+2R2)C]，由R和C就可以确定它的振荡频率，从而控制其发射距离。此电路的载波频率为35khz。
3.1.3红外发射电路的仿真分析
图5发射电路仿真图
3.2接收与控制电路的设计3.2.1红外接收原理图
图6红外接收装置
3.2.2内部电路分析
红外接收电路(图七)主要由光电信号转换电路，前置放大器，译码电路，高低压保护电路，继电器，以及电源电路组成。Led以及R1构成了光电信号转换电路，R2R3以及4069构成了前置放大，用于放大音频信号，而lm567构成了译码电路，光电耦合器，R4R5R6构成了高低压隔离电路，JDQA，4007，vt1构成了驱动电路，r，s，c8构成了负载电路，T，D2，7805以及外围电容构成了供电电路。当接收端接收到光信号的时候，led开始工作，将其接收到的光信号转换为相应的电信号，由于信号比较微弱，所以送至前置放大器，对信号进行放大，然后送给lm567的3脚，当送给lm567的频率与其内部的频率一致时，其内部电路工作，将想要的信号解调出来，然后经光电耦合器送给继电器，从而驱动负载工作。供电电源部分，经过220V的整流滤波之后，输出12V的直流电压送给驱动端，再由经7805输出5V的直流电压，加至隔离保护端。其中LM567是带有锁相环的音频译码电路，专门用来解调某一频率的单音信号，这里的中心频率设置为35KHZ。
3.2.3前置放大电路仿真分析
图7前置放大输出波形图
3.2.4红外遥控开关接收电路仿真分析
图8接收电路仿真图
4 总结与体会
在设计中我运用自己平时学到的一些知识，以及自己在课下所查找的进行设计，刚开始遇到很多困难，后来也请同学帮忙参考一下，最终找到了解决问题的答案，但本次课程设计我们收获颇多，我们总结了这些收获，从表和里两方面来谈。表就是红外遥控开关这个电路的设计焊接调试，而里则是我认为更加关键的，也是老师想要告诉我们的，是一中“以弱控强”的思路，让我们通过实践这个遥控电路，来理解以弱控强这中思维。次课程设计中，我们参考借鉴了大量从老师那里、网上以及参考书籍中获得的电路设计。通过仔细分析比较，我们最终设计制作了这一电路。从开始查找资料，学习了解有关红外控制电路的相关知识，到初步制订设计方案，再到不断实验调试改进方案，到最终完成设计，制作完成最终的电路，我们经历了一个较为漫长的过程。
在刚开始设计电路时，由于对于红外遥控电路、数字电路的了解几乎为零，加之急于求成的心理，我们想直接找一参考电路作为设计。但随着认识的深入和设计过程的进展，我们发现这一想法基本不可行，原因有二：其一，无论是网上还是相关资料上的电路，大都存在较多错误，有的是由于印刷造成的，更多则是由于参考电路基本没有经过实际验证，很多元件的选取以及元件数值都存在各种问题，在实际运用中根本无法达到设计要求。另外由于部分书籍编者并没认真校对所有电路，导致一些电路设计本来就存在严重的理论错误，完全没有可行性。其二，由于书籍资料的产生时间不一，很多参考
电路虽然没有理论问题，但仿真测试中产生的干扰较强。以上两点原因在整个课程设计过程中消耗了我们大量的时间精力，造成设计电路的多次更换。在以后的电路设计过程中，完全避免这两点应该比较困难，但此次设计过程中总结出的宝贵经验，如对参考电路的认真查正，相信一定会为今后的学习工作提供很多帮助。最终才搞出来，自己真是很高兴。非常感谢学校给我们安排的课程设计，通过设计会增长我们的知识，特别是没有学到的，做过之后就知道其功能。
参考文献
[1] 康光华.电子技术基础(数字部分)第五版［M］.高等教育出版社,2005
[2] 田泽正.电路CAD实用教程［M］. 化学工业出版社,2005.5
[3] 陈永甫.红外探测与控制电路[M].机械工业出版社
[4] 叶挺秀.应用电子学[M].浙江大学出版社
[5] 崔建明.电子与电路技术仿真[M].中国水利水电出版社,2009.9
[6] 刘福太.黄版电子电路511例[M].科学出版社,2007.10
附录一： 红外遥控开关接收电路PCB 图
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C O M M O N
N O 1
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图9红外遥控开关发射电路PCB 图
附录二： 红外遥控开关接收电路PCB 图
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图10红外遥控开关接收电路pcb 图