红外线发射和接收原理
红外线遥控是目前使用最广泛的一种通信和遥控手段。由于红外线遥控装置具有体积小、功耗低、功能强、成本低等特点，因而，继彩电、录像机之后，在录音机、音响设备、空凋机以及玩具等其它小型电器装置上也纷纷采用红外线遥控。工业设备中，在高压、辐射、有毒气体、粉尘等环境下，采用红外线遥控不仅完全可靠而且能有效地隔离电气干扰。
1 红外遥控系统
通用红外遥控系统由发射和接收两大部分组成，应用编/解码专用集成电路芯片来进行控制操作，如图1所示。发射部分包括键盘矩阵、编码调制、LED红外发送器；接收部分包括光、电转换放大器、解调、解码电路。
2 遥控发射器及其编码
遥控发射器专用芯片很多，根据编码格式可以分成两大类，这里我们以运用比较广泛，解码比较容易的一类来加以说明，现以日本NEC的uPD6121G组成发射电路为例说明编码原理。当发射器按键按下后，即有遥控码发出，所按的键不同遥控编码也不同。这种遥控码具有以下特征：
采用脉宽调制的串行码，以脉宽为0.565ms、间隔0.56ms、周期为1.125ms的组合表示二进制的“0”；以脉宽为0.565ms、间隔1.685ms、周期为2.25ms的组合表示二进制的“1”。
上述“0”和“1”组成的32位二进制码经38kHz的载频进行二次调制以提高发射效率，达到降低电源功耗的目的。然后再通过红外发射二极管产生红外线向空间发射，UPD6121G产生的遥控编码是连续的32位二进制码组，其中前16位为用户识别码，能区别不同的电器设备，防止不同机种遥控码互相干扰。该芯片的用户识别码固定为十六进制01H；后16位为8位操作码（功能码）及其反码。UPD6121G最多额128种不同组合的编码。
遥控器在按键按下后，周期性地发出同一种32位二进制码，周期约为108ms。一组码本身的持续时间随它包含的二进制“0”和“1”的个数不同而不同，大约在45～63ms之间，图4为发射波形图。
当一个键按下超过36ms，振荡器使芯片激活，将发射一组108ms的编码脉冲,这108ms 发射代码由一个起始码（9ms）,一个结果码（4.5ms）,低8位地址码（9ms~18ms）,高8位地址码（9ms~18ms）,8位数据码（9ms~18ms）和这8位数据的反码（9ms~18ms）组成。如果键按下超过108ms仍未松开，接下来发射的代码（连发代码）将仅由起始码（9ms）和结束码（2.5ms）组成。
代码格式（以接收代码为准，接收代码与发射代码反向）
①位定义
②单发代码格式
③连发代码格式
注：代码宽度算法：
16位地址码的最短宽度：1.12×16=18ms 16位地址码的最长宽度：2.24ms×16=36ms （周期为1.125ms的组合表示二进制的“0”；周期为2.25ms的组合表示二进制的“1”）
易知8位数据代码及其8位反代码的宽度和不变：（1.12ms+2.24ms）×8=27ms
∴32位代码的宽度为（18ms+27ms）~(36ms+27ms)
1．解码的关键是如何识别“0”和“1”，从位的定义我们可以发现“0”、“1”均以0.56ms的低电平开始，不同的是高电平的宽度不同，“0”为0.56ms,“1”为1.68ms,所以必须根据高电平的宽度区别“0”和“1”。如果从0.56ms低电平过后，开始延时，0.56ms以后，若读到的电平为低，说明该位为“0”，反之则为“1”，为了可靠起见，延时必须比0.56ms长些，但又不能超过1.12ms,否则如果该位为“0”，读到的已是下一位的高电平，因此取（1.12ms+0.56ms）/2=0.84ms最为可靠，一般取0.84ms左右均可。
2．根据码的格式，应该等待9ms的起始码和4.5ms的结果码完成后才能读码。
接收器及解码
一体化红外线接收器是一种集红外线接收和放大于一体，不需要任何外接元件，就能完成从红外线接收到输出与TTL电平信号兼容的所有工作，而体积和普通的塑封三极管大小一样，它适合于各种红外线遥控和红外线数据传输。
38khz红外发射与接收 38khz红外发射与接收 红外线遥控器在家用人的眼睛能看到的可见光,若按波长排列,依次(从长到短)为红,橙,黄,绿,青,蓝,紫,如图1所示. 由图可见,红光的波长范围为0.62μm～0.76μm,比红光波长还长的光叫红外线.红外线遥控器就是利用波长0.76μm～1.5μm之间的近红外线来传送控制信号的. 红外线的特点是不干扰其他电器设备工作,也不会影响周边环境. 人们见到的红外遥控系统分为发射和接收两部分.发射部分的发射元件为红外发光二极管,它发出的是红外线而不是可见光,如图2所示. 常用的红外发光二极管发出的红外线波长为940nm左右,外形与普通φ5mm发光二极管相同,只是颜色不同.一般有透明,黑色和深蓝色等三种.判断红外发光二极管的好坏与判断普通二极管一样的方法.单只红外发光二极管的发射功率约100mW.红外发光二极管的发光效率需用专用仪器测定,而业余条件下,只能凭经验用拉距法进行粗略判定. 接收电路的红外接收管是一种光敏二极管,使用时要给红外接收二极管加反向偏压,它才能正常工作而获得高的灵敏度.红外接收二极管一般有圆形和方形两种.由于红外发光二极管的发射功率较小,红外接收二极管收到的信号较弱,所以接收端就要增加高增益放大电路.然而现在不论是业余制作或正式的产品,大都采用成品的一体化接收头,如图3所示.红外线一体化接收头是集红外接收,放大,滤波和比较器输出等的模块,性能稳定,可靠.所以,有了一体化接收头,人们不再制作接收放大电路,这样红外接收电路不仅简单而且可靠性大大提高. 图3是常用两种红外接收头的外形,均有三只引脚,即红外接收头的主要参数如下: 工作电压:4.8～5.3V 工作电流:1.7～2.7mA 接收频率:38kHz 峰值波长:980nm 静态输出:高电平 输出低电平:≤0.4V 输出高电平:接近工作电压 3.红外线遥控发射电路 红外线遥控发射电路框图如图4所示. 框图4是目前所有红外遥控器发射电路的功能组成,其中的编码器即调制信号,按遥控器用途的编码方式可以很简单,也可以很复杂.例如用于电视机,VCD,DVD 和组合音响的遥控发射的编码器,因其控制功能多达50种以上,此时的编码器均采用专用的红外线编码协议进行严格的编程,然而对控制功能少的红外遥控器,其编码器是简单而灵活.前者编码器是由生产厂家的专业人员按红外遥控协议进行编码,而后者适用于一般图4中编码器的编码信号对38kHz的载波信号进行调制,再经红外发射管D向空间发送信号供遥控接收端一体化接收头接收,解调输出,再作处理.
首先介绍一下热传递的三个方式 热高温低。这是一个原则。方法有三种传热方式(传导，对流和辐射)。传热实际执行的形式，这三种方法的组合比例。 ①传导传热（需要介质） 热逐渐铁棍的一端被加热时，并最终变得炙手可热。它被称为传导传热，热传输是通过这种方式的材料。热导率是由不同的材料。金属是热的良导体。气体一般是低的热传导体。因此有许多小孔的材料，热传导变得较低。 ②对流传热（需要介质） 当从底部加热液体和气体，例如水和空气的对流换热，温暖的一部分上升，因为它的密度，扩大减轻。另一方面，冷上部下降。多次执行这些操作，总的温度上升。在这种方式中，移动液体和气体的传热方法被称为对流。 ③辐射传热（不需要介质） 传热的方法，不需要介质，被称为辐射传热，太阳能经过太空真空，又经过地球大气层，热直接到达地球温暖地面。这种方式的传热方式就是辐射传热，热量被直接吸收材料在电磁波的形式和材料的温度升高。 远红外线的传热形式是辐射传热，由电磁波传递能量，因为没有介质，中间不需要损耗能量。在远红外线照射到被加热的物体时，一部分射线被反射回来，一部分被穿透过去。当发射的远红外线波长和被加热物体的吸收波长一致时，被加热的物体吕量吸收远红外线，这时，物体内部分子和原子发生“共振"——产生强烈的振动、旋转，而振动和旋转使物体温度升高，达到了加热的目的。
烧烤炉的远红外加热方式有两种：一是燃气远红外加热方式：另一种是电热管远红外加热方式。只是能源不同，而产生的远红外线都是同一种特殊物质。远红外线本身是一种能量传递的电磁波。在红色光谱的外侧，介于红色与不可见光谱之间,所以谓之远红外线。波长在0.47—400微米之间。远红外线的传热形式是辐射传递热能，由电磁波传递能量。在远红外线照射到被加热的物体时，一小部分射线被反射回来，绝大部分渗透到被加热的物体之中。由于远红外线本身是一种能量，当发射的远红外线波长和被加热物体的吸收波长一致时，被加热的物体内分子或原子吸收远红外线能量，产生强烈的振动并处使物体内部分子和原子发生“共振.物体分子或原子之间的高速磨擦产生热量而使其温度升高。从而达到了加热的目的。 科学实验证明，远红外线加热时不需要传热介质。其具有很强的穿透能力，这样，远红外线加热与常规传导方式相比，具有热传递直接简单,生产热效率高，卫生环保,杀菌消毒,烧烤食物快捷，干净，卫生，质量佳，口感好。大大节省能源，制造简单，易推广等优点。 辐射传递的热量与温度成四次方正比，加热时不需要传热介质，具有一定的穿透能力，这样，远红外线加热与常规传导方式相比，具有生产效率高，干燥质量好，省能量，安全，卫生，设备简单，易推广等优点。 参考：中国远红外网https://www.doczj.com/doc/7d7321500.html, （注：文档可能无法思考全面，请浏览后下载，供参考。）
第一章无线电波的发射与接收 我们在物理学的学习中知道，通有交流电的导线，会在它周围产生变化的磁场，变化的磁场又能在它周围引起变化的电场，而变化的电场还将在它周围更远的空间引起变化的磁场。这种不断交替变化，由近及远传播的电磁场就叫电磁波。无线电技术中使用的电磁波叫无线电波。 无线电广播、电视广播都是利用无线电波进行传播信号的。现代通讯离不开无线电波。本章将介绍无线电波的波长、频率、波段划分，以及它的发射与接收。 第一节无线电波的波长、频率与波段划分 一、无线电波波段的划分 表1-1无线电波波段的划分 理论和实验都可以证明，无线电波在真空中的传播速度跟实验测得的光速相等，即 C=3.0×108m/s 无线电波在一个振荡周期T内传播的距离叫做波长。波长、频率和无线电波传播速度c的关系为 λ=c/f
式中：λ一无线电波的波长，单位m ； c 一无线电波的传播速度，单位m/s; f 一无线电波的频率，单位H Z 无线电波的波长从不到一毫米到几十千米（频率范围由几十千赫到几十万兆赫）。通常根据波长〔频率）把无线电波划分成几个波段，如表1-1所示。 二、无线电波的传播 无线电波是横波，即电场和磁场的方向都跟波的传播方向垂直。在无线电波中各 处 的电场强度和磁感应强度的方向也总是互相垂直的，如图1-1所示。不同波长的电磁波，传播特性不相同；其传播方式大致可分为地波、天波和空间波三种形式。 (一）地波 沿地球表面空间向外传播的无线电波叫地波，如图1-2(a)所示。波具有衍射特性，当无线电波的波长大于或相当于山坡、建筑物等障碍物的尺寸时，它可以绕过障碍物继续向前传播。 地球是导体，地波沿地面传播时，地球表面因电磁感应而产生感应电流，因此要消耗能量，并且能量损耗随频率升高而增大。考虑到能量损失，只有中、长波才利用地波方式传播。由于地波传播稳定可靠，在超远 程无线电通讯和导航等方面多采用中长波。 图1-1无线电波传播示意图 (二)天波 依靠电离层的反射作用传播的无线电波叫做天波，如图1-2(b 〕所示。在地球表面的大气层中，大约在60km 到400km 的范围内，由于太阳光的照射，气体分子分解为带正电的离子和自由电子，这就是电离层。电离层一方面可以反射无线电波，反射本领随频率增大而减小。实践表明，波长短于10m 的微波会穿过电离层飞向宇宙，它只能反射短波或波长更长的无线电波。电离层另一方面要吸收无线电波，吸收本领随频率减小而增大，中波和中短波一部分被吸收，因此，只有短波多采用天波方式传播。 天波传播受外界影响较大，它与电离层强度、太阳辐射强度等多种因素有关，.由于这些原因，收音机夜晚收到的电台比白天多， (三）空间波 沿直线传播的无线电波叫做空间波，它包括由发射点直接到达接收点的直射波和经地面反射到接收点的反射波，如图1-2(C 〉所示。
西南科技大学 自动化专业方向设计报告 设计名称：红外光通信装置 姓名：杨 * * 学号: 2 0 1 0 5 7 8 9 班级：自动 1 0 0 4 班 指导教师：武丽 起止日期： 2013年10月15日--11月9日 西南科技大学信息工程学院制
方向设计任务书 学生班级：自动1004 学生姓名：杨* * 学号：20105789 设计名称：红外光通信装置 起止日期：2013年10月15日---11月9日指导教师：武丽 方向设计学生日志
红外光通信装置 摘要：基于2013年电子设计大赛红外光通信装置题目的要求，设计了具有实际运用价值的红 外光无线扩音装置。该装置由音频放大滤波电路，SPWM音频信号比较调制器，红外载波信号发生器，红外接收器，功率放大电路，LC低通滤波等模块构成。由模拟电路搭建的红外光通信信道传送经过处理的连续的音频信号，并由后级电路还原传送出来的音频信号，让喇叭发出原始音频信号。该系统能够完整的将频率范围为300Hz-8KHz的音频信号通过红外光传送4m以 外并接收还原。 关键词：红外光通信；音频传送；SPWM载波 Design of Infrared Communication Device Abstract:The infrared communication device is based on the National Undergraduate Electronic Design Contest of 2013 , but it has more practical application value . This appliance contains an amplifier , SPWM modulator audio signal comparator , an infrared carrier signal generator , IR receiver , Power amplifier circuit , LC low-pass filter . The analog circuit structures of the infrared light transmitted through the communication channel continuous audio signal processed by the post-stage circuit to restore the audio signal sent out , so that the original audio signal horn . The system can be a complete frequency range of 300Hz-8KHz audio signals transmitted by infrared light and receive reduction up to 4m , temperature detection and transmission display . Keyword: Infrared light transmission ; Audio transmission ; SPWM 0 引言 现在市面上使用较为广泛的无线技术有红外光无线以及无线电技术。无线电技术是通过无线电波传播声音或其他信号的技术，无线电波是在自由空间（包括空气和真空）传播的射频频段的电磁波，频率为300MHz-300GHz的电磁波称为微波，也称为“超高频电磁波”。其特点是：只能进行可视范围内的通信；大气对微波信号的吸收与散射影响较大；主要用于几公里范围内，不适合铺设有线传输介质的情况，而且只能用于点到点的通信，速率也不高，一般为几百Kbps。红外是一种无线通讯方式，可以进行无线数据的传输。自1974年发明以来，得到很普遍的应用，如红外线鼠标，红外线打印机，红外线键盘等等。
无线电发射与接收电路
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简易无线遥控发射接收设计--- 315M遥控电路 OOK调制尽管性能较差，然而其电路简单容易实现，工作稳定，因此得到了广泛的应用，在汽车、摩托车报警器，仓库大门，以及家庭保安系统中，几乎无一例外地使用了这样的电路。 早期的发射机较多使用LC振荡器，频率漂移较为严重。声表器件的出现解决了这一问题，其频率稳定性与晶振大体相同，而其基频可达几百兆甚至上千兆赫兹。无需倍频，与晶振相比电路极其简单。以下两个电路为常见的发射机电路，由于使用了声表器件，电路工作非常稳定，即使手抓天线、声表或电路其他部位，发射频率均不会漂移。和图一相比，图二的发射功率更大一些。可达200米以上。 图一 图二 接收机可使用超再生电路或超外差电路，超再生电路成本低，功耗小可达100uA左右，调整良好的超再生电路灵敏度和一级高放、一级振荡、一级混频以及两级中放的超外差接收机差不多。然而，超再生电路的工作稳定性比较差，选择性差，从而降低了抗干扰能力。下图为典型的超再生接收电路。
超外差电路的灵敏度和选择性都可以做得很好，美国Micrel公司推出的单片集成电路可完成接收及解调，其MICRF002为MICRF001的改进型，与MICRF001相比，功耗更低，并具有电源关断控制端。MICRF002性能稳定，使用非常简单。与超再生产电路相比，缺点是成本偏高（RMB35元）。下面为其管脚排列及推荐电路。 ICRF002使用陶瓷谐振器，换用不同的谐振器，接收频率可覆盖300-440MHz。MICRF002具有两种工作模式：扫描模式和固定模式。扫描模式接受带宽可达几百KHz,此模式主要用来和LC振荡的发射机配套使用，因为，LC发射机的频率漂移较大，在扫描模式下，数据通讯速率为每秒2.5KBytes。固定模式的带宽仅几十KHz，此模式用于和使用晶振稳频的发射机配套，数据速率可达每秒钟10KBytes。工作模式选择通过MICRF002的第16脚（SWEN）实现。另外，使用唤醒功能可以唤醒译码器或CPU，以最大限度地降低功耗。
红外线发射与接收电路图 由455KHZ的晶振CRY，反相器74HC04及电阻、电容构成的振荡器产生455KHZ的方波信号。经脉冲分频器74LS92，六分频成为75.83KHZ的脉冲信号。再经过D触发器构成的2分频/整形电路变成38KHZ的方波信号。由单片机的异步串行口TX输出的串行数据信号，送到与非门74HC00的输入端。与非门的另一输入端接38KHZ的载波信号。与非门的输出信号用来控制三极管的开通或关断，从而控制红外发射管发送信息。这样就达到了用串行口TX输出的串行数据信号直接调制载波，进行红外数据传输的目的。发射电路的调制采用的是时分制幅度键控调制方式。因单片机在复位后，TXD脚为高电平，为满足同步的要求，采用低电平同步脉冲，经与非门(Ｕ3)后变成高电平同步脉冲。所以单片机TXD 发送的编码应是反码。 据说，发送数据"0"的载波脉冲个数不少于14个，这样发送速率不高于1200b 设计中采用一种高效能的红外接收器——德律风根TFMS5380。德律风根所开发的微型接收器TFMS5380是近期市场上最高效能的红外接收器。同一组件内已装上了接收二级管和前置放大器。TFMS5380特点：(1)单一的接收器和前置放大器的组合。(2)超敏感度和传送距离。(3)内置PCM频率过滤器。(4)无外置组件需要。(5)特强光及电场干扰屏蔽。(6) TTL及CMOS兼容，适用于微处理器操作控制。(7)可选频率由30KHZ至56KHZ。(8)低功耗。(9)ISO9000认可。TFMS5380适用于数据传送、电视机、录像机、组合音响及
卫星接收器等。TFMS5380的内部框图及构成的接收电路。如图3所示。 红外二极管就和普通的发光二极管原理一样，就是在半导体PN结区域电子和空穴复合发光。发光的波长和半导体的禁带宽度有关。 光敏红外二极管和普通的光敏二极管也是一样的。在PN结附近由于光照产生的激子被结电场拉开成为电子-空穴对，分别流向不同的电极。一般光敏管反向偏置，有光时反向电阻会变化。 一般红外管用来通信，比如电视机的遥控器。或者测距，比如自动冲水马桶
红外线接收控制制作
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红外线接收控制器的制作 在生活中，我们常用到红外线控制各类电器，如彩电、空调、电风扇等，为我们带来较多的方便，但有时我们仍感到不方便。如看完电视后，用遥控器只能关掉电视主电源，电视仍处于待机状态，使用者还得走到电视跟前，按下电视电源开关方能放心。若想看电视，还得动身开电视，显得很麻烦，尤其是冬天躺在床上看电视，上上下下，深感不便。本文以利用红外遥控器来遥控风扇的制作方法为例（可任选一只红外线遥控器，能调速，软件稍作改变，可增加定时功能等），来介绍红外线接收控制器的制作方法，如果制作电视交流电源的开、关控制器，可与电视共用一只遥控器，制作也较简单些。 制作思路 红外遥控发射器是利用红外线作载体传送信息的，发射周期不等的经过调制后串行码，该串行码一般由引导码、用户识别码、操作码组成。经红外接收头解码后得到一串周期不等的矩形波，如示意图1。 不同型号的遥控发射器的波形宽度不同，即周期T1、T2……不同，在不知手头遥控发射器的波形周期的情况下，首先要制作一个检测红外线周期的工具。根据测得的周期规律来制作红外线接收控制器。 制作方法 检测红外周期的器件制作，见图2。 当红外接收头没有接收到发射器发送来的红外线，其输出端输出高电平（约+5V）。当接收到红外线，输出端电平变低，送到单片机AT89C2051的外部中断1口即INT1，使其发生中断而进入中断服务：启动定时器1并开始计数，
相当于在图1的A点，1个周期后即C点，单片机第二次中断，关定时器1，记下周期T1（实际上只记下TH1的数值，TL1的值可以丢弃），然后清TH1、TL1，再启动定时器1重新计数，第二个周期完后，同样会引起单片机发生中断，再记下周期T2……，如此记下40-50个周期（一般红外编码为4字节，即32BIT，之前还有引导码，又因接收到的红外数据不一定是从引导码开始，要分析一次完整的串行码，应尽可能多记下红外矩形波周期数）,接收完后，通过按轻触开关将各记下的各周期的TH1在数码管显示出来以作分析（每按一次轻触开关，显示下一个周期数）。 编程方法 #define CNT 50//预测50个红外线周期 DATA Byte value_h[CNT];//记录周期的变量（数组） DATA Byte count=0;//接收到的周期数 code Byte arr[][2]={0x90,0x6f, //0，尽可能按键0、键1……的先后顺序放，以符合习惯 0x00,0xff, //1 0x10,0xef, //9 0xd0,0x2f //power 13 }; /*在接收红外线的外部中断1函数中编写如下的键码转换语句：*/ DATA Byte arrtmp[4]; DATA Byte Keytmp; //转换后的键值寄存变量 DATA Byte Keyval=NOKEY; bit KeyOk;// 键值转换完成与否的标志 bit d_Ok;//接收到一个完整的键码标志 void int1(void) interrupt 2 { if(TH1==TL1&&TL1==0) //判断是否是第一次接收到红外数据 { TR1=1; } else { TR1=0; value_h[count]=TH1; TH1=TL1=0; TR1=1; count++; if(count==CNT) { EX1=0; count=0; }
红外遥控系统原理及单片机 红外线遥控是目前使用最广泛的一种通信和遥控手段。由于红外线遥控装置具有体积小、功耗低、功能强、成本低等特点，因而，继彩电、录像机之后，在录音机、音响设备、空凋机以及玩具等其它小型电器装置上也纷纷采用红外线遥控。工业设备中，在高压、辐射、有毒气体、粉尘等环境下，采用红外线遥控不仅完全可靠而且能有效地隔离电气干扰。 1 红外遥控系统 通用红外遥控系统由发射和接收两大部分组成。应用编/解码专用集成电路芯片来进行控制操作，如图1所示。发射部分包括键盘矩阵、编码调制、LED红外发送器；接收部分包括光、电转换放大器、解调、解码电路。 图1 红外线遥控系统框图 2 遥控发射器及其编码 遥控发射器专用芯片很多，根据编码格式可以分成两大类，这里我们以运用比较广泛，解码比较容易的一类来加以说明，现以日本NEC 的uPD6121G组成发射电路为例说明编码原理（一般家庭用的DVD、VCD、音响都使用这种编码方式）。当发射器按键按下后，即有遥控码发出，所按的键不同遥控编码也不同。这种遥控码具有以下特征：采用脉宽调制的串行码，以脉宽为0.565ms、间隔0.56ms、周
期为1.125ms的组合表示二进制的“0”；以脉宽为0.565ms、间隔1.685ms、周期为2.25ms的组合表示二进制的“1”，其波形如图2所示。 图2 遥控码的“0”和“1” （注：所有波形为接收端的与发射相反）上述“0”和“1”组成的32位二进制码经38kHz的载频进行二次调制以提高发射效率，达到降低电源功耗的目的。然后再通过红外发射二极管产生红外线向空间发射，如图3示。 图3 遥控信号编码波形图 UPD6121G产生的遥控编码是连续的32位二进制码组，其中前16位为用户识别码，能区别不同的电器设备，防止不同机种遥控码互相干扰。该芯片的用户识别码固定为十六进制01H；后16位为8位操作码（功能码）及其反码。UPD6121G最多额128种不同组合的编码。 遥控器在按键按下后，周期性地发出同一种32位二进制码，周期约为108ms。一组码本身的持续时间随它包含的二进制“0”和“1”的个数不同而不同，大约在45～63ms之间，图4为发射波形图。
《低频电子线路》课程设计 题目：设计红外控制5 学院：物理与电子技术学院 专业：电子信息工程 班级： 班级学号： 姓名： 指导教师： 完成日期：年月日 红外控制 摘要：
红外控制的设计总体思路，包括NE555的介绍还有它所产生的震荡电路，以及红外接收，红外发射装置的辨别与使用。以及实验过程中所要注意的事项一一列举在报告之中。 关键字： NE555 震荡电路 红外的接收与发射 信号输出 1设计内容及要求： 设计一个红外控制装置，要求用NE555震荡电路产生大约38KHz 到40KHz 信号电压，通过红外发射信号，并由红外接收放大信号，最后从LED 的亮灭体现控制。并且完成从设计电路图，电脑绘制PCB 图，转印，腐蚀，打孔，焊接到最后调试的全过程。掌握基本的电子设计基础，培养动手能力。 2设计信号流程方向： 2.1原理图： 2.2 PCB 图：
2.3NE555震荡频率及周期的计算： 震荡周期：T=0.7*（R1+2R2）C 震荡频率：f=1.43/（R1+2R2）C 2.4工作原理： 由图可见，振荡频率由C1、R2、C2与R3决定，当按下发射开关SB时，电路立即起振，串联在电极回路里的红外发光二极管LED就发出一束受振荡频率调制的红外光脉冲，使接收器产生动作当其3脚的输入信号电压大于门限电压且频率落入固有频率f0的捕捉宽带内时，8脚即可逻辑低电平，第2脚对地接电容C2为相位比较器输出的低通滤波器，那么5脚就输出一个固有频率f=40kHZ为中心的调制信号。当外界信号的频率在其固有频率f的捕捉宽带内时，T1的发射极将会导通，此时发射管和接收管将会工作，T2发射极导通工作，信号将会通过电容送回到3脚，然后电路将会实现。当信号不在要求频率范围内时，电路将不会工作。要使音乐片正常工作，就要给G端一个下降沿，即当3脚为低电平时，二极管才会亮。电路不工作时，3脚始终保持高电平。因此电路不工作时，二极管不会亮 3元件的识别： 3.1电阻的识别： 电阻的大小直接用万用表测出阻值即可。 3.2电容的识别： 一般电容在原理图大小都是用乘方数表示，前2位为容量，第三位为乘方数，乘方
附件1 无线电发射设备管理规定 （征求意见稿） 第一章总则 第一条为加强无线电发射设备管理，防止和减少无线电干扰，维护空中电波秩序和保障良好的电磁环境，促进无线电技术应用和产业发展，根据《中华人民共和国无线电管理条例》和相关法律、行政法规，制定本规定。 第二条无线电发射设备的研制、生产、进口等活动应当遵守本规定。 本规定所称无线电发射设备是指为开展各类无线电业务而发射无线电波的设备。辐射无线电波的非无线电设备不适用本规定，但其产生的电磁辐射水平应当符合国家标准和国家无线电管理的有关规定。 第三条研制无线电发射设备使用的无线电频率，应当符合国家无线电频率划分规定。 第四条国家无线电管理机构负责无线电发射设备型号核准和监督管理，按照国家有关规定发布和调整无线电发射设备型号核准目录，制定型号核准有关规定和技术要求。 省、自治区、直辖市无线电管理机构依照本规定负责本
行政区域内无线电发射设备的临时进关批准和监督管理。 第二章无线电发射设备型号核准 第五条除微功率短距离无线电发射设备外，生产、进口在国内销售、使用的其他无线电发射设备，应当向国家无线电管理机构申请型号核准。 第六条申请无线电发射设备型号核准，应当符合下列条件： （一）申请人有相应的生产能力、技术力量、质量保证体系； （二）无线电发射设备的工作频率、功率等技术指标符合国家标准和国家无线电管理的有关规定； （三）申请人及其法定代表人未被列入无线电发射设备型号核准失信名单。 第七条申请无线电发射设备型号核准，应当向国家无线电管理机构提交下列申请材料： （一）经法定代表人或者其委托人签署的书面申请和承诺书； （二）加盖申请人签章的营业执照副本或者事业单位法人证书复印件，境外申请人提供加盖申请人签章的组织机构说明材料；
本科实验报告 实验名称： 红外遥控发射/接收器的设计
一、设计任务和主要技术指标 设计一个八路红外遥控器电路，主要技术指标为： 1．码元速率：400bit/S 2．调制方式：幅度键控，载频40kHz。 二、设计方案选择 利用MC145026／MC145027、NE555和CX10206A等芯片设计制作一个八路红外遥控器。 总体设计框图如下： 红外传输 三、电路原理与设计 1、MC145026编码器 MC145026由时钟振荡器、分频器、地址编码/数据编码输入电路以及数据选择与缓冲器等几部分组成。时钟振荡器和分频器向编码电路提供基准时钟。地址编码/数据编码输入电路，将不同的地址和控制数据码编为相应的信号。编码方式是以不同的脉冲宽度组合，表征不同的地址码和控制数据。数据选择与缓冲电路将编码电路的并行码变为串行码输出。 MC145026共有9条地址线A1～A9，最多有512个不同地址；其中4条与地址复用的数据线D6～D9，使用4位编码输入，16种编码状态。编码以串行方式由Dout脚(引脚15)输出。如果MC145026与译码器MC145027配对使用，则只能采用“5位地址线及4位数据线”的固定编码传送模式。
该器件的地址线和数据线采用并行编码复用输入，码状态为1、0和开路三种状态，通常仅使用前两种编码状态，每个编码的码元宽度对应编码器部的8个时钟周期，主要靠脉冲占空比大小区分编码状态，三 种状态编码波形如图1所示。 MC145026部振荡频率的典型运用围一般选择为：4kHz ～9kHz 。外接阻容元件R S 、R TC 、C TC 的参数值决定了部时钟频率，原则上要求部振荡频率围为：1kHz≤f osc ≤400kHz 。其中应满足R S =2 ~5R TC ，一般情 况当R S ≥20kΩ、R TC ≥10kΩ、400pF ＜C TC ＜15μF 时，通常遵循以下原则确定部振荡频率：' 3.21 TC TC osc C R f =，式中，pF C C TC TC 20' +=。 MC145026编码器电路原理图和参数设计如下： 1位编码间隔 编码器 内部时钟CK 编码“1”波形 编码“0”波形 编码“开路”波形 图1 编码器工作波形 D out 脚串行输出 D out 脚串行输出 D out 脚串行输出
红外接收头一般是接收、放大、解调一体头，一般红外信号经接收头解调后，数据“0”和“1”的区别通常体现在高低电平的时间长短或信号周期上，单片机解码时，通常将接收头输出脚连接到单片机的外部中断，结合定时器判断外部中断间隔的时间从而获取数据。重点是找到数据“0”与“1”间的波形差别。 3条腿的红外接收头一般是接收、放大、解调一体头，接收头输出的是解调后的数据信号（具体的信号格式，搜“红外信号格式”，一大把），单片机里面需要相应的读取程序。 红外通信是利用红外技术实现两点间的近距离保密通信和信息转发。它一般由红外发射和接收系统两部分组成。发射系统对一个红外辐射源进行调制后发射红外信号，而接收系统用光学装置和红外探测器进行接收，就构成红外通信系统。 先讲一讲什么是红外线。我们知道，人的眼睛能看到的可见光按波长从长到短排列，依次为红、橙、黄、绿、青、蓝、紫。其中红光的波长范围为0.62～0.76μm；紫光的波长范围为0.38～0.46μm。比紫光波长还短的光叫紫外线，比红光波长还长的光叫红外线。红外线遥控就是利用波长为0.76～1.5μm之间的近红外线来传送控制信号的。 常用的红外接收头有以下外形：更多… IRM38A系列???????? IRM138S系列????????? IRM38B系列?????????????? MN系列???????????????? IRM338系列 相关的规格书请到这里下载：红外接收头规格书 红外遥控系统 常用的红外遥控系统一般分发射和接收两个部分。发射部分的主要元件为红外发光二极管。它实际上是一只特殊的发光二极管，由于其内部材料不同于普通发光二极管，因而在其两端施加一定电压时，它便发出的是红外线而不是可见光。目前大量使用的红外发光二极管发出的红外线波长为940nm左右，外形与普通发光二极管相同，只是颜色不同。红外发光二极管一般有黑色、深蓝、透明三种颜色。判断红外发光二极管好坏的办法与判断普通二极管一样：用万用表电阻挡量一下红外发光二极管的正、反向电阻即可。红外发光二极管的发光效率要用专门的仪器才能精确测定，而业余条件下只能用拉距法来粗略判定。 接收部分的红外接收管是一种光敏二极管。在实际应用中要给红外接收二极管加反向偏压，它才能正常工作，亦即红外接收二极管在电路中应用时是反向运用，这样才能获得较高的灵敏度。红外接收二极管一般有圆形和方形两种。 由于红外发光二极管的发射功率一般都较小（100mW左右），所以红外接收二极管接收到的信号比较微弱，因此就要增加高增益放大电路。前些年常用μPC1373H、CX20106A等红外接收专用放大电路。最近几年不论是业余制作还是正式产品，大多都采用成品红外接收头。成品红外接收头的封装大致有两种：一种采用铁皮屏蔽；一种是塑料封装。均有三只引脚，即电源正（VDD）、电源（GND）和数据输出（VO或OUT）。红外接收头的引脚排列因型号不同而不尽相同，可参考厂家的使用说明。成品红外接收头的优点是不需要复杂的调试和外壳屏蔽，使用起来如同一只三极管，非常方便。但在使用时注意成品红外接收头的载波频率。红外遥控常用的载波频率为38kHz，这是由发射端所使用的455kHz晶振来决定的。在发射端要对晶振进行整数分频，分频系数一般取12，所以455kHz÷12≈37.9 kHz≈38kHz。也有一些遥控系统采用36kHz、40kHz、56kHz等，一般由发射端晶振的振荡频率来决定。 红外遥控的特点是不影响周边环境、不干扰其它电器设备。由于其无法穿透墙壁，故不同房
用AT89S51单片机制作红外电视遥控器 一般红外电视遥控器的输出都是用编码后串行数据对38～40kHz的方波进行脉冲幅度调制而产生的。 当发射器按键按下后，即有遥控码发出，所按的键不同遥控编码也不同。这种遥控码具有以下特征： 采用脉宽调制的串行码，以脉宽为、间隔、周期为的组合表示二进制的“0”；以脉宽为、间隔、周期为的组合表示二进制的“1”。 上述“0”和“1”组成的32位二进制码经38kHz的载频进行二次调制，然后再通过红外发射二极管产生红外线向空间发射。一般电视遥控器的遥控编码是连续的32位二进制码组，其中前16位为用户识别码，能区别不同的红外遥控设备，防止不同机种遥控码互相干扰。后16位为8位的操作码和8位的操作反码，用于核对数据是否接收准确。 根据红外编码的格式，发送数据前需要先发送9ms的起始码和的结果码。 遥控串行数据编码波形如下图所示： 接收方一般使用TL0038一体化红外线接收器进行接收解码，当TL0038接收到38kHz红外信号时，输出端输出低电平，否则为高电平。所以红外遥控器发送红外信号时，参考上面遥控串行数据编码波形图，在低电平处发送38kHz红外信号，高电平处则不发送红外信号。 单片机红外电视遥控器电路图如下： C51程序代码： #include <> static bit OP; //红外发射管的亮灭 static unsigned int count; //延时计数器 static unsigned int endcount; //终止延时计数 static unsigned char flag; //红外发送标志
char iraddr1; //十六位地址的第一个字节 char iraddr2; //十六位地址的第二个字节 void SendIRdata(char p_irdata); void delay(); void main(void) { count = 0; flag = 0; OP = 0; P3_4 = 0; EA = 1; //允许CPU中断 TMOD = 0x11; //设定时器0和1为16位模式1 ET0 = 1; //定时器0中断允许 TH0 = 0xFF; TL0 = 0xE6; //设定时值0为38K 也就是每隔26us中断一次 TR0 = 1;//开始计数 iraddr1=3; iraddr2=252; do{ delay(); SendIRdata(12); }while(1); } //定时器0中断处理 void timeint(void) interrupt 1 { TH0=0xFF; TL0=0xE6; //设定时值为38K 也就是每隔26us中断一次 count++;
红外接收头生产过程 红外线接收模块，又叫红外线接收头，简称接收头，英文名称：Infrared receive module，缩写IRM。由IC 、PD、支架等主要原材料组成，而将各种原材料组装起来，形成接收头成品，类似于这种类型的工厂有个名称叫“封装厂”，如珠海市万州科技有限公司。 整体的生产工艺流程分为4个环节，分别是，固晶、邦定、封装（压模）、后处理（后工序）。各工序都有不同的功能，都是必不可少的。 固晶工序又叫DIE BOND，就是将芯片（IC、PD）固定到支架上面。本工序所使用的材料有IC、PD、支架、银胶，IC是接收头的处理元件，主要由硅晶和电路组成，是一个高度集成的器件、主要功能有滤波、整形、解码、放大等功能。PD是光敏二极管，主要功能是接收光信号。 支架是接收头的引脚部分，将IC功能脚外接，固定芯片等作用。银胶的组成主要是银粉和环氧树脂以及其他的原料，主要作用是导电和固定。 支架，我们公司主要用到的支架分两种，一种是带屏蔽的支架，另外是不带屏蔽的支架。 . 银胶，属于高温固化银胶，理论固化温度是170度1小时，因考虑支架的因素，现在执行150度2小时的固化条件。 焊线介绍 焊线工序又叫WIRE BOND,是将IC和PD各功能点用金线连起来，本工序涉及到的材料主要是金线。本工序的好坏直接关系到产品的成品质量，以及产品的稳定性。
封装介绍 封装工序是固定外形的，我们公司现有三种封装模式两种外形，一种是灌胶鼻梁型，二是模压球形，三是灌胶球形。三种模式各有利弊，主要以灌胶鼻梁进行生产。该工序是产品成形关键，一经封装，就不容许再进行返工，所以在封装之前应对固焊工序进行严格的检验。 主要用到的材料有液态环氧树脂、固态环氧树脂、04色素、08色素等。 颜料04的滤光范围是830-1050,08色素的滤光范围是750-1150，范围越宽，接收头的接收灵敏度越好，但抗干扰越差，滤光范围越窄，抗干扰越好，但接收效果会稍差，为了满足不同客户的需求，对该两种色素进行不同比例的搭配，以满足客户要求。 后处理 主要有装壳、焊壳、冲筋、测试、二切、包装等环节，除装壳是根据客户要求作业之外，其他都必须要完成。目前的测试只是单纯对接收距离进行测试，其他参数没有进行检测，有一定风险性，正在进行改善。高危工序是冲筋工序，切记要按照作业指导进行检查和作业。本工序涉及到的模具都是简单的冲筋模具，重点关注模具的公差范围。 涉及到的材料主要有铁壳，铁壳的原料是0.3mm马口铁，这种不需要电镀，但裸露的存放时间比较短，一般不超过1个月，另外还有普通0.3mm的铁材，需要进行镀锡，这种工艺的存放时间很长也不会生锈，考虑到成本的因素，普通的铁壳均用马口铁制成。 可靠性试验要求 可靠性试验主要有冷、热、冷热循环、电老化、镀锡等另外有的客户还要做电击试验。 冷冻试验的条件是-25度、-45度，一般存放1个小时左右再进行测试，或在试验温度下进行测试，批量测试时，不用在试验温度下测试，可以上机台测试。试验温度下测试适用于试样或抽检。 热试验，试验条件灌胶产品是140-150度，模压150-160度，一般采用整体测试，在高温箱内的带机器测试问题一般在75-80度，还要兼顾其他材料的耐温特性。 冷热循环，主要是对产品进行冷热冲击，骤冷骤热来检测产品胶体、焊接等对其耐荷性，这是判断产品优劣的关键试验项目。 电老化试验是对接收头进行超过48小时的通电，主要检测焊线工序的可靠性，通常有些虚焊、或其他的存在隐患的焊接不良品是经不住考验的。 镀锡实验，是对接收头进行模拟客户现场使用条件进行的实验，来验证产品对焊接条件的适应性。常规实验条件是280度10秒。
简易无线电发射与接收电路 OOK调制尽管性能较差，然而其电路简单容易实现，工作稳定，因此得到了广泛的应用，在汽车、摩托车报警器，仓库大门，以及家庭保安系统中，几乎无一例外地使用了这样的电路。 早期的发射机较多使用LC振荡器，频率漂移较为严重。声表器件的出现解决了这一问题，其频率稳定性与晶振大体相同，而其基频可达几百兆甚至上千兆赫兹。无需倍频，与晶振相比电路极其简单。以下两个电路为常见的发射机电路，由于使用了声表器件，电路工作非常稳定，即使手抓天线、声表或电路其他部位，发射频率均不会漂移。和图一相比，图二的发射功率更大一些。可达200米以上。 图一 图二 接收机可使用超再生电路或超外差电路，超再生电路成本低，功耗小可达100uA左右，调整良好的超再生电路灵敏度和一级高放、一级振荡、一级混频以及两级中放的超外差接收机差不多。然而，超再生电路的工作稳定性比较差，选择性差，从而降低了抗干扰能力。下图为典型的超再生接收电路。
超外差电路的灵敏度和选择性都可以做得很好，美国Micrel公司推出的单片集成电路可完成接收及解调，其MICRF002为MICRF001的改进型，与MICRF001相比，功耗更低，并具有电源关断控制端。MICRF002性能稳定，使用非常简单。与超再生产电路相比，缺点是成本偏高（RMB35元）。下面为其管脚排列及推荐电路。 ICRF002使用陶瓷谐振器，换用不同的谐振器，接收频率可覆盖300-440MHz。MICRF002具有两种工作模式：扫描模式和固定模式。扫描模式接受带宽可达几百KHz,此模式主要用来和LC振荡的发射机配套使用，因为，LC发射机的频率漂移较大，在扫描模式下，数据通讯速率为每秒 2.5KBytes。固定模式的带宽仅几十KHz，此模式用于和使用晶振稳频的发射机配套，数据速率可达每秒钟10KBytes。工作模式选择通过MICRF002的第16脚（SWEN）实现。另外，使用唤醒功能可以唤醒译码器或CPU，以最大限度地降低功耗。MICRF002为完整的单片超外差接收电路，基本实现了“天线输入”之后“数据直接输出”，接收距离一般为200米。
红外遥控器的基本原理红外线的特点人的眼睛能看到的可见光，若按波长排列，依次(从长到短)为红、橙、黄、绿、青、蓝、紫，红光的波长范围为0.62μm～0.7μm，比红光波长还长的光叫红外线。红外线遥控器就是利用波长0.76μm～1.5μm之间的近红外线来传送控制信号的。 红外线的特点是不干扰其他电器设备工作，也不会影响周边环境。电路调试简单，若对发射信号进行编码，可实现多路红外遥控功能。 红外线发射和接收 人们见到的红外遥控系统分为发射和接收两部分。发射部分的发射元件为红外发光二极管，它发出的是红外线而不是可见光。 常用的红外发光二极管发出的红外线波长为940nm 左右，外形与普通φ5mm 发光二极管相同，只是颜色不同。一般有透明、黑色和深蓝等三种。判断红外发光二极管的好坏与判断普通二极管一样的方法。单只红外发光二极管的发射功率约100mW。红外发光二极管的发光效率需用专用仪器测定，而业余条件下，只能凭经验用拉距法进行粗略判定。 接收电路的红外接收管是一种光敏二极管，使用时要给红外接收二极管加反向偏压，它才能正常工作而获得高的灵敏度。红外接收二极管一般有圆形和方形两种。由于红外发光二极管的发射功率较小，红外接收二极管收到的信号较弱，所以接收端就要增加高增益放大电路。然而现在不论是业余制作或正式的产品，大都采用成品的一体化接收头。红外线一体化接收头是集红外接收、放大、滤波和比较器输出等的模块，性能稳定、可靠。所以，有了一体化接收头，人们不再制作接收放大电路，这样红外接收电路不仅简单而且可靠性大大提高。红外遥控器的协议鉴于家用电器的品种多样化和用户的使用特点，生产厂家对红外遥控器进行了严格的规范编码，这些编码各不相同，从而形成不同的编码方式，统一称为红外遥控器编码传输协议。了解这些编码协议的原理，不仅对学习和应用红外遥控器是必备的知识，同时也对学习射频（一般大于300MHz）无线遥控器的工作原理有很大的帮助。 到目前为止，笔者从外刊收集到的红外遥控协议已多达十种，如：RC5、SIRCS、SONy、RECS80、Denon、NEC、Motorola、Japanese、SAMSWNG 和Daewoo 等。我国家用电器的红外遥控器的生产厂家，其编码方式多数是按上述的各种协议进行编码的，而用得较多的有NEC协议。 红外遥控器的结构特征红外遥控发射器由键盘矩阵、遥控专用集成电路、激励器和红外发光二极管组成。遥控专用集成电路(采用A T89S52 单片机)是发射系统的核心部分，其内部由振荡电路、定时电路、扫描信号发生器、键输入编码器、指令译码器、用户码转换器、数码调制电路及缓冲放大器等组成。它能产生键位扫描脉冲信号，并能译出按键的键码，再经遥控指令编码器得到某键位的遥控指令(遥控编码脉冲)，由38KHZ 的载波进行脉冲幅度调制，载有遥控指令的调制信号激励红外二极管发出红外遥控信号。 在红外接收器中，光电转换器件（一般是光电二极管或光电三极管，我们这里用的是PIN 光电二极管）将接收到的红外光指令信号转换成相应的电信号。此时的信号非常微弱而且干扰特别大，为了实现对信号准确的检测和转换，除了高性能的红外光电转换器件，还应合理地选择并设计性能良好的电路形式。最常用的光电转换器件是光电二极管，当光电二极管PN 结的光敏面受到光照射后，PN 结的半导体材料吸收光能，并将光能转换为电能。当光电二极管上加有反向电压时，二极管中的反向电流将随入射光照强度的变化而变化，光的辐照强度越大，其反向电流越大。也就是说，光电二级管的反向电流随入射的光脉冲作同频率的变化。 红外遥控器的应用红外遥控器由于受遥控距离、角度等影响，使用效果不是很好，如采用调频或调幅发射接收编码，则可提高遥控距离，并且没有角度影响。红外遥控发射和接收模块可以用在室内红外遥控中，它不影响周边环境、不干扰其它电器设备。由于其无