红外遥控开关报告.docx
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红外遥控开关报告.docx
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红外遥控开关报告
国家电工电子实验教学中心
电子技术课程设计
设计报告
设计题目:
红外遥控开关
学院:
电子信息工程学院
专业:
通信0806
学生姓名:
谷俊杰
学号:
08211146
指导教师:
李赵红
2020年01月14日
1设计任务要求………………………………………2
2设计方案及论证……………………………………2
3制作及调试进程…………………………………10
4系统测试…………………………………………11
5系统利用说明……………………………………12
6试探题……………………………………………13
7总结………………………………………………14
8参考文献…………………………………………14
1设计任务要求
一、实验目的:
(1)把握电子电路设计的大体方式;
(2)把握各类红外收发器件;
(3)把握红外遥控的收发方式;
(4)把握红外遥控的编码解码方式;
二、设计要求及技术指标:
基础部份:
(1)红外遥控器采纳现成的家用电器的红外遥控器;
(2)遥控距离不小于5米;遥控开关接收端的工作电源为6v直流电源;
(3)遥控开关接收端利用发光二极管指示有无6v直流电源及当前是不是同意到遥控信号;
(4)遥控开关能够操纵一盏6v小灯泡亮灭,按一次亮,再按一次灭。
发挥部份:
(1)自制红外遥控器,包括至少8路遥控按键,且独立;
(2)距离8米以上
(3)遥控器不按键,电路不工作不耗电。
3.设计任务
(1)设计、安装、调试所设计的电路;
(2)画出完整电路图,详细说明电路原理,写出设计总结报告。
2设计方案及论证
任务分析
1.工作原理及设计思路
红外遥控开关的组成框图(如图1)。
第一需要了解红外信号编码的特点,红外信号有几种不同的编码方式,例如能够利用不同的脉冲宽度代表0和1,也能够利用信号沿的转变代表0和1,可是红外遥控信号老是由一串脉冲所组成的。
按下红外遥控器不同的按键以后发出的编码不同。
若是将脉冲串进行单稳整形,就能够够取得一个脉冲,用它来操纵一个触发器就能够够实现一个单路的遥控开关;若是将脉冲串进行解码,就能够够实现多路遥控开关。
图1红外遥控开关组成框图
2.设计框图
图2红外发射系统组成框图
红外遥控发射器由指令器、信号产生电路、调制电路、驱动电路及红外线发射器组成,如图2所示。
当指令键被按下时,指令信号产生电路便产生所的操纵指令信号。
那个地址的操纵指令信号是以某些不同的特点来区分经常使用的区分指令信号的特点和码组特点,即用不同的频率或不同编码的电信号代表不同的指令。
这些不同的指令信号由调制电路进行调制后,最后由驱动电路驱动电路驱支红外线发射器件,发出红外线遥控指令信号。
红外接收器的组成
图3红外接收系统组成框图
接收器由红外线接收器件、前置放大电路、解调电路、指令信号检出电、经历及驱动电路、执行电路组成,如图3所示。
当红外线接收器件接收到发射器的红外指令信号时,它将红外光信号变成电信号并送入前置放大器进行放大,再经解调后由指令信号检出电路将指令信号检出,最后由经历及驱动执行电路,实现各类操作。
方案比较
红外线遥控开关,本身是比较简单的,可是多路的实现,却实在要费很多情形。
总的来讲,一共有四种方案:
一、编码区分
二、频率区分
3、脉冲计数
4、幅度区分
通过查阅资料和多方的考虑,咱们最后决定走编码的道路。
缘故如下:
幅度区分并非适用于这次设计,很明显会受传输距离专门大的阻碍;尽管在电路操纵的开关数较少的情形下,脉冲计数接收简单,不易受干扰,可是咱们仍是排除那个方式,主若是考虑到定量脉冲的产生设计有些困难;频率区分的确是一个很成心思的方法,刚终止《信号与系统》课程的咱们对分频有着浓厚的爱好,但咱们仍是没有选择分频,第一不论从发射端的不同频率产生到接收端的多路滤波,都需要重复性的焊很多近乎枯燥的电路,而且每一部份都需要调剂。
同时,电路的大部份为模拟电路部份,稳固性很值得疑心,不如数字逻辑来的稳当。
方案一:
采纳频分制多通道红外遥控发射和接收系统。
频分制的频率编码一样采纳频道编码开关,通过改变振荡电路的参数来改变振荡电路的振荡参数和频率。
当按下不同的编码键时,振荡器就会输出不同频率的指令信号。
这些指令信号经驱动级放大后对高频载波进行调制,并驱动红外发光管发出红外光脉冲信号。
红外接收操纵电路的组成框图包括红外接收光电转换器、前置放大器、频率译码电路、驱动级和执行机件等。
当红外光电检测器接收到发射器发来的红外编码指令后,光电检测管随即将其转换成相应的电信号,再通过前置电压放大器放大后,加至频率译码电路和选频电路,选出不同指令的频率信号,并加至相应的驱动级及执行机件。
对应每一频率的指令信号,应有一个相应的选频电路。
在频分制红外遥控电路中,代表操纵指令信号的频率一样为几百赫兹至几十千赫兹。
发射电路中的频率编码开关的位号应与接收电路中的选频电路的位号相对应,以选出不同频率的指令信号。
红外接收、译码电路由红外接收器、前置放大器、解调器、指令译码器、经历和驱动级组成。
红外光电二极管将接收到的红外光信号转变成相应的电脉冲信号,再经高倍数电压放大后加至解调器进行解调,然后由指令译码器解码出指令信号。
指令译码器是与指令编码器相对应的译码器,用于脉冲指令信号译出。
译出的指令信号加至相应的经历和驱动级,驱动执行机件动作,实现红外光遥控。
图4:
方案一的方框图
方案二:
采纳码分制多通道红外遥控发射和接收系统。
码分制的遥控指令信号是由编码脉冲发生器(一样由数字集成电路和少量外围元件组成)产生的。
码分指令是用不同的脉冲数量或不同宽度的脉冲组合而成的。
指令编码器由大体脉冲发生电路和指令编码开关组成。
当按下S1—Sn中的某个指令键时,指令编码器将产生不同编码的指令信号。
该编码信号经调制器调制后变成编码脉冲调制信号,再经驱动电路功率放大后加至红外发射级,驱动红外发射管发出红外编码脉冲光信号。
图5:
方案二的方框图
系统结构设计
方案选择
频分制红外光遥控电路比较简单,通常应用在遥控通道数量不太多的操纵系统中。
当频道数量较多时,选频电路和相应电路的数量加多,电路复杂,且各频道间的彼此干扰加重,致使误控或误报。
采纳高品质因数的LC振荡器或选频回路,可提高选频精度和稳固度,但会使LC回路的体积加大,电路便得复杂,调试困难,本钱也加大。
因此,这次咱们设计的是8路遥控,遥控数量较多,因此不宜采纳频分制而采纳码分制遥控方式。
5104/SM5032C红外遥控电路
BA5104/SM5032C均采纳CMOS工艺制成,静态功耗极低。
载波频率设计为38kHz,工作电压范围为。
其中BA5104为编码电路,其引脚排列如图13,C一、C2为用户编码端。
接地代表“1”,悬空代表“0”,因此能够编成4个密码。
K1~K8为遥控按键输入端,内部设有下拉电阻。
OSC二、OSCl为外接455kHz晶振端。
LED外接发光管作工作状态指示。
Do为载波信号输出端。
SM5032C为译码电路.其引脚排列如图13,DI为遥控信号输入端。
HP1~HP6为脉冲输出端。
CP一、CP2为双稳态互锁输出端。
C二、C1为用户编码端,与BA5104对应0SC为38kHz振荡外接RC元件端,一样R=39~43k,C=1000p。
图13BA5104/SM5032C引脚排列
BA5104参数表
SM5032C参数表
具体电路设计
一、原理框图
发送端原理框图
接收端原理框图
二、发射端电路图:
图中编码IC为BA5104。
K1~K8是遥控按键输入端,内接下拉电阻。
当按下K1~K8的任一遥控键时,由BA5104的1二、13脚所接内部时钟电路与外接455kHz晶振、C一、C2组成的振荡电路起振工作,经电路内部整形分频产生38kHz载频。
IC将K1~K8及C一、C2输入的数据进行编码。
由15脚DO端串行输出,经三极管Q一、Q2复合放大后驱动红外发射管发送出调制载波红外线脉冲信号。
14脚为发射状态显示输出端。
有高电平输出时。
LED1亮。
反之不亮。
①、②脚(CIC2端)为用户编码输入端。
每一脚可任意设定“1”(接地)或“0”(悬空)两种状态。
从而能够设定4种不同编码。
16脚VDD接正电源5V。
⑧脚VSS接地。
发射输出波形如以下图所示。
发射输出波形
在实际的焊接进程中,由于9013、9014和S8050管脚排列是直线型的,因此咱们在实际的焊接中,用9013代替了D1581
9013管脚图
发射端元器件:
1.发射器中的XL应选用455kHz陶瓷振荡器或遥控电视用的455kHz晶振。
2.电容C一、C2选用100pF瓷片电容。
为光二极管。
~KEY8可选用小型微动开关或导电橡胶按键。
5.三极管Q1为2SC9014,Q2为2SC8050。
用红外发射管,LTE——5208A,也可选用其它型号的。
3、接收端电路图:
遥控接收电路如上图所示。
红外信号由通用红外接收器SM5032C完成前置放大、载波选频、脉冲解调。
当有红外脉冲信号到来时,SM5032C输出低电平。
经Q1反相后,作用于解码电路SM5032C的DI端(②脚)。
输入信号经SM5032C内部进行比较、解码后,由③~⑩脚(HP/CP端)输出相应的操纵信号。
SM5032C的HP1~HP6端输出持续电平信号。
当按下发射器KEY1~KEY6任一键时。
。
在HP6端加接D触发器,那么变成双稳态输出。
HP1输出第一个脉冲时,IC3的Q端由低变高,D6发光。
HP6输出第二个脉冲时,Q端变成低电平,D6熄灭。
CP一、CP2端为反相电平输出端(自锁)。
当按下发射器KEY7、KEY8中某一键时,SM5032C相应CP端输出电平翻转,即“1”变成“0”或“0”变成“1”。
从而操纵继电器的开关和发光二极管D9的亮与灭。
每按一次。
输出电平即翻转一次。
Cl、C2端(1二、11脚)为用户码输入端,每位可设定“1”(接地)或“0”(悬空)。
可设定4个用户编码。
要求与BA5104中的C一、C2端设定的编码相同。
电容Cl、电阻R2与13脚内部电路组成时钟振荡器,频率为38kHz。
14脚VDD接正电源3V。
①脚VSS接地。
SM5032C直流特性见SM5032C参数表所示。
,输出波形如以下图所示
输出波形
接收端元器件:
1.接收器中,通用红外接收头BA5302可用索尼公司的CX20206或其仿造品KA2184,也可用NEC公司的uPCI373H或三洋公司的LA7224。
2.三极管Q均用2SC9014,要求β>100。
二极管D均为1N4148。
3.电容C1用1000pF瓷片电容,容值误差<5%。
管脚图:
5.继电器JRC-23F管脚图:
3制作及调试进程
制作与调试流程
本次实验,初看去原理图很简单,而且整体焊接也没有花费太多时刻,可是反复的调试却费了专门大的功夫。
第一是发射部份芯片输出端电压有矩形波形,可是发射二极管两头却没有波形的转变,通过度析芯片输出端的放大电路是由两个三极管连成的,基极与发射极之间压降达到时三极管才能导通,使其处于放大状态,而芯片输出电压最高只有,因此在芯片输出电压翻转为高电平常,两个三极管仍然处于截止状态,因此没有放大后的信号。
于是咱们去掉了一个三极管,以后发射管两头便有38kHz的信号了。
第二,接收端开始同意不到信号,后来通过万用表蜂鸣挡测试发觉接收头的电源没有接好,再次调整后有七路能够正常工作,不工作的一路通过检查并无问题。
改换芯片后坏的一路能够正常工作,但还有三路工作不正常。
后来借到一块BA5204的代替品SM5032换上以后八路工作均正常,后来发觉咱们在同一个地址买的BA5204都或多或少的存在必然的问题,于是决定用SM5032。
第三是电源的问题,接上220V交流电源后,咱们输出的波形有专门大的交流成份,调试了好久都不能解决,后来咱们找到同窗的一块良好工作的板子,将咱们的电路逐级断开测试波形,并与那块正常工作的的板子对照,不同主若是在接电容以后,后来咱们发觉那个电容不能正常滤波,而且经电桥输出的波形峰值在左右,而220uF电容的耐压值只有16V,因此疑心是电容被击穿了,后来换了一个耐压值为25V的220uF电容以后,输出波形仍然不是直流,咱们检查了好久,芯片也换了一遍,输出结果仍然跟以前一样,后来想到,被胶带粘住的变压器一直没有检查就私下胶带查了一遍,原先是将地线误接至输出端,而厡应接地线的没有接上地线。
悔改以后输出就正常了。
另外,还有一些小错误,如本应接Vcc的导线接到地线,本计划好拖焊的部份后来又忘记拖焊,如此各类。
4系统测试
测试方式
(系统各项功能及指标的测试方式及流程,应附测试仪器与电路的连接示用意。
)
遥控功能:
直接调试,无需其它器件。
一端发送,另一端接收;
静态耗电:
静止状态下,万用表别离测量各工作点电压。
距离测算:
慢慢拉长收发装置距离,直至无法遥控,记录距离。
测试数据
接收数据>8米
操纵电路8路
7个led灯
5系统利用说明
系统外观及接口说明
发送端电路
接收端电路
系统操作利用说明
按一次1到7开关,对应的led灯亮,再按一次,对应led灯灭。
按8开关灯泡亮,再按下,灯泡灭。
按下任意开关,发射端指示灯亮。
6试探题
1编码信号通过发射管发射之前,什么缘故需要用载波信号进行调制?
答:
低频信号容易受到干扰,经载波调制后的信号频率更大,适合在无线信道中传输,收发成效好
2红外遥控的距离与什么因素有关?
答:
遥控距离取决于发射管本身的发射功率,视角,外加光学透镜及接收管性能,另外红外线具有可见光的散射特性,在通过一段距离后它的发射面积增大,使操纵信号的能量分散,单位面积上的能量量度减弱,因此失去操纵功能。
3利用电子开关操纵强电设备时,需要考虑哪些问题及参数指标?
答:
强电设备工作电压高,功率大,操纵进程中要考虑平安电压,最大电流及功率。
操纵时应注意电流的限制,接必要的爱惜装置,如电阻,压降二极管等。
开关需接放大装置以启动强电设备。
4若是同时有几套遥控开关电路工作,应如何设计电路以幸免因彼此干扰造成电路误动作?
答:
发射机部份电路可采纳自动计算转变编码电路及专用集成芯片;接收机部份电路用解调本振放大时采纳抗干扰接收及防泄波扰它电路,选频放大并校对,三级放大电路,识别密码电路,动态转动查对识别电路,解码电路,触发自选择电路,阻进出干扰触发电路,晶闸调剂大小与开关电路,抗进出干扰电源电路,应该能够解决干扰问题,不易引发误控。
7总结
本人所做工作
1、购买元器件
2、焊接电路板
3、电路板的调试进程
4、撰写研究报告
收成与体会
我在这次实验中要紧参与了焊接电路板与调试的进程。
在认真钻研过了组员设计的电路图后,要紧由我来着手焊接大部份电路。
将专业所学投入到实践中的那个进程让我收成颇丰。
焊接电路锻炼了我的稳重和定力,而反复的调试进程,寻觅错误——对照资料检查电路——纠正错误,不仅极大的锻炼了我的耐心细致,也在不知不觉中温习与巩固了专业知识。
一个很明显的提升是,这次电路板的错焊漏焊情形相较上一次实验有明显的减少。
尽管很遗憾,最终没有实现预期功能,但在此进程中收成了大量体会教训,提升了专业素养,增进了和同窗的交际,这些关于往后的进展都是无价的。
缺点与不足
这次的实验设计:
第一,使我熟悉到自己在专业知识上的欠缺,由于基础知识体系略有欠缺,致使实际运历时不能驾轻就熟,电路图有一些原理上的缺漏,致使设计走了些没必要要的弯路。
错焊漏焊的错误或许很容易检查出,但原理上的错误往往是当局者迷,常要走过许多弯路才能转头。
第二,在元器件的选择上缺乏对照调查,购买的电容和继电器功能不尽人意,以至于反复调试仍未顺利实现功能,最终仍是经同窗提示,替换了部份优质元件才看见曙光。
但由于时刻所限,不能无穷制的调试。
第三,未能合理的计划时刻。
尽管咱们预留了3天时刻用来纠错和调试,但由于前面各类,最终仍是未能完全排清错误。
对本课程的建议
希望该课程能够多开辟一些自主创新的空间。
8参考文献
一、侯建军.电子技术基础综合设计实验与课程设计北京:
高等教育出版社,2007
二、肖景赵健.红外线热释电与超声波遥控电路北京:
人民邮电出版社,2005
3、王俊峰薛鸿德.现代遥控技术及应用.北京:
人民邮电出版社,2005
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