红外线遥控开关设计.doc

1、河南科技学院机电学院电子课程设计报告题目：红外线遥控开关设计 专业班级：应用电子技术教育 092姓名： 张荣坤 时 间：20011.12.5 20011.12.23指导教师： 徐涛 张 伟 邵 锋 完成日期：2011年12月 22 日 红外遥控开关设计任务书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： 采用红外遥控发射和接收； 遥控距离要大于6米； 采用锁相环等实现红外遥控操作的加密； 输出负载可以为日光灯、白炽灯。2. 设计内容 画出电路原理图，正确使用逻辑关系； 确定元器件及元件参数； 电路仿真； SCH文件生

2、成与打印输出； 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，附上有关资料和图纸，有心得体会。4.答辩5.在规定时间内，完成叙述并回答问题 目录1引言 42 总体设计方案 42.1 设计思路 42.2总体设计框图53 设计原理分析 53.1 发射器电路设计53.2红外接收电路工作原理63.3锁相环电路74总结和体会85.1参考文献8 附录18附录29红外遥控开关的设计摘要：该设计是一种红外遥控开关，可用于控制灯具、电风扇、排风扇等家用电器，设计介绍了可控制1KHZ和40KHZ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，由于使

3、用的器件以及电路的性能都较好，它的抗干扰性也是很好的，特别适用于对发射和接收要求高的场合而且性能较好，被广泛应用。关键词：发射器;接收器;锁相环电路;红外遥控开关1 引言随着人们生活水平的提高，人们对这种电器设备的要求也在增强。一些家用电器开关在使用的时候非常的麻烦，为了方便大家使用，现在社会上也设计出了各种各样的控制开关，其中包括红外遥控开关，红外遥控是目前家用电器中用得较多的遥控方式。我们这个设计既具有红外遥控的一般通用特性，也设计了一种具有自己独特性能的部分，让人们更好的使用家用电器。以下介绍红外遥控的特点：它不影响周边环境的、不干扰其他电器设备。由于其无法穿透墙壁，故不同房间的家用电器

4、可使用通用的遥控器而不会产生相互干扰；电路调试简单，只要按给定电路连接无误，一般不需任何调试即可投入工作。由于红外线遥控装置具有抗干扰能力强、操作简单等诸多优点，已经广泛应用于彩色电视机、VCD、DVD、空调、组合音响等各种家用电器上。设计的这个红外遥控开关控制电路，不仅要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的性能好坏，相信通过这个设计也能对红外遥控开关的工作原理有进一步的了解。2 总体设计方案2.1 设计思路跟传统开关相比，它主要可以实现对白炽灯的调光、一键场景、一对一遥控及分区灯光全开全关等红外遥控开关，就是对住宅内的各种家用电器进行智能管理与控制的开关，管理，并可以用多种

5、控制方式实现以上功能，最主要的控制方式为无线遥控、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。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，接收部分的红外接收管是一种光敏二极管，如果需要其具有加密功能，这就需要使用锁相环路。（1）发射器电路由3V电源供电。低频信号、40KHZ的载波形成皆用与非门加外部元件实现，具有较高的稳定性，这部分电路用到了一个与非门集成电路。（2）接收器电路又有几部分组成。使用了LM567集成块实现锁相环加密功能，用双稳态电路对继电器进行控制，利用继电器的开关对负载实现控制。2.2 总体设计框图红外发

6、射电路1KHZ方波振荡器40KHZ方波振荡器发射控制电路3 设计原理分析3.1 发射器电路的设计 图2 发射电路发射控制电路是由电源流浪，两个电阻，两个电解电容和一个开关组成。普通干电池作为电源，大约输出3v左右的直流电压供后级电路使用。再有控制按钮S1、电阻器R1,R2和电容器C2组成。S1的导通与断开会引起R2上端电平的变化，从而控制方波振荡器是否作用。 1KHZ方波振荡器主要是由两个与非门U1A,U2B和R3,R4电容器C3组成。该电路本身就是一个振荡电路，与非门D1接发射电路的输出端，当前边的电路输出高电平时，与非门导通。方波振荡器自身振荡，产生1KHZ的方波，控制后边与非门U3C的通

7、断了。40KHZ的方波振荡器是由两个与非门U3C,U4D和电阻器C4组成的，该电路在1KHZ方波振荡器产生振荡波时产生40KHZ的振荡波。红外发射电路由晶体管V1,电阻器R7,R8和红外发光二极管VL1组成。当R7左边是高电平时，晶体管V1导通，发光管和R8上有点流通过，使二极管发光，而R7左边是低电平时，晶体管V1截至，二极管不发出红外光。因此40KHZ是振荡波就产生了40KHZ的红外光脉冲信号。 红外发射电路的工作原理为当按下控制按钮S时，1KHZ的方波振荡器和方波振荡器处于停振状态，U2B和U4D的输出均为低电平，V和VL1处于截至状态，按下S1时，C2通过R2和S充电，使R2上的电压升

8、高，1KHZ的方波振荡器和4OKHZ的方波振荡器均振荡工作，U4DS输出收1KHZ方波脉冲调制的40KHZ脉冲信号，该脉冲信号经v1放大后，驱动VL1发出调制红外光脉冲。3.2 红外接收电路工作原理 遥控开关接收装置电路见附录。 在红外接收电路中，有红外电信号处理集成电路CX20106型，它可以接收到的电信号进行放大，限幅，选频，检波及整形。锁相环音频译码电路在可以接收到一定的频率输出端输出的一低电平触发信号。按动开关按钮S,DV1发射的调制红外光，并将其转换为电信号，送到红外接收电路中进行放大，限幅，选频，检波及整形后产生1KHZ是音频信号，该信号进过LM567是解调处理后，产生一个低电平的

9、触发脉冲信号，使双稳态触发器反转，触发器的Q端（1脚）输出高电平，使V2饱和导通，VL2发光，VT受触发而导通，负载通电设备工作。再按一次控制开关S时，LM567又产生一个低电平触发信号，使双稳态触发器翻转，触发器的Q端输出的低电平，V2和VT截至，同时VL1熄灭，指示负载已断电。3.3锁相环电路LM567是一个锁相环集成电路，内部包含了相位比较器、压控振荡器，正交相位检测器以及放大等功能，结合少量的外接元件能完成红外遥控的锁相环加密功能。它采用8脚双列直插塑封，其、脚外接的电阻和电容决定了内部压控振荡器的中心频率f2，f21/1.1RC。其、脚通常分别通过一电容器接地，形成输出滤波网络和环路

10、单级低通滤波网络。脚所接电容决定锁相环路的捕捉带宽：电容值越大，环路带宽越窄。脚所接电容的容量应至少是脚电容的2倍。脚是输入端，要求输入信号25mV。脚是逻辑输出端，其内部是一个集电极开路的三极管，允许最大灌电流为100mA。LM567的工作电压为4.759V，工作频率从直流到500kHz，静态工作电流约8mA。LM567的内部电路及详细工作过程非常复杂，这里仅将其基本功能概述如下：当LM567的脚输入幅度25mV、频率在其带宽内的信号时，脚由高电平变成低电平，脚输出经频率/电压变换的调制信号；如果在器件的脚输入音频信号，则在脚输出受脚输入调制信号调制的调频方波信号。4 总结与体会 三周的课程

11、设计实习快要结束了，设计也在进行的差不多了。在这段时间中更是加深我对本的实习让我了解兵学习了很多本专业的知识软件，在实习过程中需要将每个环节弄懂，就得学会很多知识，我也在图书馆借了几本基础书查阅，在网上也了解不少软件，原件的功能作用。更重要的是开拓了我是视野，拓展了我的思路，。也使我意识到很多难的，复杂的东西都是有很多简单的基础上繁衍出来的， 在实习中也加强了我对本专业的了解，把以前已经遗忘或者不会的东西从新得到巩固和了解。在实习中发现自己对自己专业了解的太少，懂得的只还是皮毛罢了。也认识自己有很多不足的地方，这次实习将以前感觉没有多么重要或者自己以前偷懒没有学好的软件等加强了学习。将理论与实践联系在一起的时候发现自己需要补全的知识很多在完成设计的过程中，我深刻体会到我学到的书本知识还是不够，需要继续加深理论知识，拓展自己的知识层面，最后，在课程设计中掌握知识的同时，更收获了不少的知识。参考文献1 康华光.电子技术基础(数字部分)第五版.北京：高等教育出版社,20062 洪志良.模拟集成电路的分析与设计北京：科学出版社，20053 路 勇.电子电路实验及仿真.北京：清华大学出版社，20044 王玉萍, 邵锋.电工电子实验报告河南:河南科技学院出版社,20065 余小平.电子系统设计基础篇北京:北京航天大学出版社,2007附录1 发射电路PCB图 附录2 遥控开关接收装置电路9