1、紅外多路遙控發(fā)射接收系統(tǒng)2.2.1方案一用專用調制、解調芯片組成的紅外發(fā)射、接收系統(tǒng)的核心一一編碼、解碼電路。代碼產生電路由按鍵與其它元器件組成。本設計 通過VD5026對鍵盤電路產生的控制信號 進行并/用轉換，由17腳輸出編碼數(shù)據(jù)，再將編碼數(shù)據(jù)通過脈調制電路調制在較高的載 波上通過紅外光發(fā)射。紅外接收管將光信號轉換為電信號，由解碼器進行解調，再由 VD5027對解調出來的申行數(shù)據(jù)進行解碼，使其成為控制代碼去控制各電路。3,4其原理框圖如圖1。_TL_n_ Jiiiiiii2.3系統(tǒng)總體原理框圖紅外多路遙控發(fā)射、接收系統(tǒng)原理方框圖如下所示,（b）紅外接收電路原理框圖圖3紅外發(fā)射、接收系統(tǒng)原理方

2、框圖各個部分功能：鍵盤及代碼產生電路：由輕觸開關組成的鍵盤陣列電路實現(xiàn)。編碼電路：對控制信號代碼（由鍵盤陣列產生）和地址代碼（本設計預先設定， 也可改變地址段）進行編碼，并轉換成一定格式的申行數(shù)據(jù)，在電路中我們選用專用編1 / 17碼模塊VD5026實現(xiàn)該功能（VD5026在后面介紹）。調制電路：調制電路由與非門構成的低頻脈沖調制器組成，工作原理是該振蕩電 路在有控制信號時產生40KHz的振蕩信號，沒有控制信號是停止振蕩，對其進行脈沖調 制，形成ASK信號。紅外信號發(fā)射電路：該電路的功能是將經調制后的信號進行功率放大，并轉換成 紅外信號發(fā)射出去，發(fā)射管采用 SE303。紅外信號接收電路：將接收

3、到的紅外光信號轉換成電信號，并放大將接收到的紅 外信號解調后轉換成一定格式的申行數(shù)據(jù)傳送給解碼電路。解碼電路：將解碼電路傳送過來的串行數(shù)據(jù)按照預定規(guī)則轉換成對某個地址段和 某路設備的控制信號，這部分功能主要由與 VD5026配套使用的譯碼芯片VD5027完成,譯碼電路：譯碼電路是將解碼器輸出的四位二進制控制信號代碼譯為與發(fā)射端相 應的控制信號。終端設備控制電路：對受控設備進行開/關控制2.4系統(tǒng)硬件電路設計鍵盤及其代碼產生電路設計鍵盤及其代碼產生電路的功能是產生 6個控制信號，并將這6個控制信號進行BCD 編碼，形成控制代碼，其電路如圖 4所示。圖中S1-S6是按鍵式鍵盤開關，依次表1-6路控

4、制信號，開關按下有效。若開關沒有被按下，則電阻R1-R4形成高電平ViHo ViH應大與3.5V,可以輸出四位并行數(shù)據(jù)傳給編碼電路18VCC AOD OUT A1OSC1 A2OSC2 A3TEA4AH/Dj A5A10/D2 A6A9/D1 A7AaTO VSSn2 “163100k15I ,.114，二1131211丁10gOUTU1VD502&圖4鍵盤及編碼電路編碼電路設計2 / 17由VD5026組成的編碼電路如圖4所示。編碼器把得到的并行數(shù)據(jù)轉換成出行數(shù)據(jù) （Dout）出輸。A1-A7是地址線，A8/D0-A11/D3是地址數(shù)據(jù)復用線，即 VD5026對四位 并行輸入數(shù)據(jù)進行編碼，并

5、在收到傳輸啟動信號（ 正）時，輸出串行數(shù)據(jù)。 在是傳輸 啟動信號輸入端。當 定為低電平時，器件開始啟動傳輸過程；花為高電平時，器件完全被阻塞，無信號輸出。Dout是串行數(shù)據(jù)輸出端，依次送出經過編碼的串行數(shù)據(jù)。R5為編碼器VD5026的振蕩電阻，它和配對的解碼器 VD5027的振蕩電阻應該取相同的阻 值，以保證時鐘頻率一致，否則將不能譯碼。振蕩頻率由（1）式中R5 （圖5RS）決定。fosc =10000kHz/Rs（K-）（1）VD5026內部結構如圖5所示，振蕩器輸出經4分頻電路送至并/用電路作為時鐘， 將輸入代碼按A1-A7、A8/D0-A11/D3的順序移至四態(tài)編碼器，對輸入信號進行編碼

6、， 這些編碼地址線如用于兩態(tài)（高、低）編碼，可有2048種組合，如用于三態(tài)（高、低、開路）。編碼可有177147種組合，在進行四態(tài)編碼的時候，共有 419430種組合，（A0 為第四態(tài)端子4TH）。編碼數(shù)據(jù)在TE為低電平時發(fā)出，如果TE為一低脈沖，編碼將 被發(fā)送兩次；如果TE 一直為低電平，編碼數(shù)據(jù)則一直連續(xù)的發(fā)出，直到TE變?yōu)楦唠娖健?事實上，VD5026沒有設計成在第一次收到數(shù)據(jù)就馬上應用的原因是因為第一次的數(shù)據(jù) 可能有錯誤，在兩次傳送數(shù)據(jù)之間有三個數(shù)據(jù)周期沒有數(shù)據(jù)發(fā)出（如圖6）。每四態(tài)數(shù)據(jù)都被變成脈沖信號（如圖6） o每個輸入腳，都是一個先高后低的弱輸出端，若是兩 次檢測中只有一個高電平

7、狀態(tài)，則該輸入被認為是連接到電源VSS,如果高低都有則該引腳為開路狀態(tài)，被編碼為70%高和30%的低的脈沖，弱輸出端在5V電源下可灌入灌 出110uA的的電流。四態(tài)檢測A 7 A87DO. A9ZD1. A1OZD2. A11/D3.Vdd=PINlSVss=PEM9圖5 VD5026內部結構圖3 / 17輸入腳被上拉為高電平，只需一只簡單的開關即可將其置為低電平，當 TE為高電 平并且第二次編碼發(fā)送完畢時，編碼器就處于等待狀態(tài)，振蕩器工作被禁止，當前的功 耗就是靜態(tài)功耗，當TE為低電平時，振蕩器起振，編碼開始，編碼輸入連續(xù)的被選種， 并將其進行編碼，并由Dout引腳連續(xù)的發(fā)出。本設計要求由一

8、部發(fā)射機控制 6個受控設備，即只需一個固定的地址碼，因此A1-A7 接低電平。n UA（7D明丁D（301 3/:A0 LA3 : M ： A5 ： A6 j 葡：DO -:?。篍 產典dataout 十 jrm I N n h hil mriEr_i: h h a 口4th rn ri r_irtrnriririrnrnriririrnVD5口/ W27液形圖3GM/TE JJ TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark11 o Current Document 502M什3/mm/dH 如 3力ktxettI一次度傳送密II1I5CMMTH5027/A 17m S

9、?7JTck5W7ffiT f115（曰比）3制 力-X5027rfTH圖 6 D5026、VD5027 波形圖脈沖碼調制振蕩電路設計為了提高傳輸信號的抗干擾能力，還需將編碼信號調制在較高的載波上發(fā)射。本課 題要求載波頻率為40KHz,故可采用CMOS門電路構成的脈沖調制振蕩電路。門電路構成的時鐘源圖7為由CMOS門電路構成的簡易時鐘源，由于門電路的輸入阻抗很高，定時電容 Ct的值不上是很大就能獲得較大的時間常數(shù)，尤其適與對頻率準確性要求不太高的低頻時鐘源（小于100KHz）。常取補償電阻RsRt （定時電阻），即Rs=10Rt。由3腳輸 出，頻率（2）式決定。11f =二T 2.2RtCt4

10、 / 17圖7門電路構成的時鐘源及其波形脈沖調制器圖8脈沖調制器及波形由與非門構成的低頻脈沖調制器如圖 8所示，當編碼信號A為高電平時，由與非門 組成的時鐘源電路產生振蕩，輸出為載頻信號；當編碼信號為低電平時停振，輸出為低 電平。輸出的編碼調制信號由3腳輸出，波形如圖8中的Vo所示。要求調制方波的頻 率遠低于振蕩頻率。課題要求載頻為40KHz,取Ct=580PF,則Rt=20.2K可用一個50K的可變電阻代替 使用。Rs=10Rs=202K,取標稱值 Rs=200Ko紅外發(fā)射電路設計圖9是紅外發(fā)射電路，由放大電路和紅外發(fā)射管組成。圖中，G3A、G4A為隔離級, 其作用是減小發(fā)射時的大電流對振蕩

11、級的影響；T1、T2組成復合三極管，對發(fā)射信號進行電流放大，紅外管 MLED81的工作電流為（200-300） MA。流經發(fā)光二極管的電流 Id=Ici+Ic2=Ic2,當G4輸出為高電平Voh時，T1、T2導通，紅外管工作，當G4輸出為 低電平Vol時，T1、T2截止，紅外管不工作?？? / 17vcc圖9紅外發(fā)射電路紅外接收電路設計紅外接收電路通常由一片專用集成電路和少量外圍器件組成。目前此類專用集成電 路很多，如 NEC 公司生產的 uPC1373、UPC1490HA,夏普公司生產的 IX0614CE、 IX0986CE,索尼公司生產的BX1323、CX20106等，其中CX20106是

12、應用較為廣泛的芯 片之一，其內部結構如圖10所示，圖11是由CX20106組成的紅外接收電路。紅外接收管PH3028將光信號轉換為電信號，從CX20106的腳輸入，經前置放大 器、限幅放大后送至帶通濾波器，帶通濾波器的中心頻率與紅外發(fā)射載波頻率相同。檢 波器、積分器組成解調電路，對接收信號進行解調。施密特觸發(fā)器對解調輸出信號進行 整形，從腳輸出，該輸出為集電極開路電路，因此要接上拉電阻R3o外圍器件R1、C1的參數(shù)決定放大器的增益，當 R1=4.7Q, C1=1uF時，電壓增益 約為79dB, R1增大、C1減小則會使增益降低。R2確定帶通濾波器的中心頻率，調節(jié) R2使f。變化范圍為30KHz

13、-60KHz。C3是檢波電容，一般取值為 2.2uF-4.7uF。R3是上 拉電阻，一般取值為1KQ-3KQ。圖11是設計舉例中調試完成后的紅外接收電路。其 各引腳對地的靜態(tài)工作電壓如下：引腳：電壓/V: 2.52.51.501.41.00.25各點波形如圖12所示。6 / 17精人瑞調節(jié)端輸出麻圖10 CX20106內部結構圖圖11 CX20106構成的紅外接收電路7 / 17圖12 CX20106各引腳輸出波形圖解碼電路設計解碼電路的功能是將解調后的串行數(shù)據(jù)進行解碼，使其成為BCD控制代碼，并使控制代碼并行輸出。VD5027是與VD5026配對使用的通用接收解碼器，VD5027的內部 結構

14、如圖13所示，其組成的解碼電路如圖14示。工作原理為：收到的串行數(shù)據(jù)從VD5027 的第14腳輸入，經數(shù)據(jù)提取電路判別后與序列發(fā)生器產生的本地地址碼一比特一比特地 進行校驗。如果第一次收到的地址碼和本地地址碼相符，則將進接著收到的4位數(shù)據(jù)碼存儲在內部4bit移位寄存器中（不移到輸出鎖存器）。第二次收到的地址碼仍與本地地 址相符，則將新收到的數(shù)據(jù)碼與上一次儲存的數(shù)據(jù)碼加以比較，若兩次相同則控制邏輯 電路使有效傳輸輸出端 VT為高電平，4bit移位寄存器中的數(shù)據(jù)碼轉移到輸出鎖存器， 并且在輸出鎖存器保留，直到新的數(shù)據(jù)代替它。保留在鎖存器的數(shù)據(jù)經緩沖器后輸出， 同時有效傳輸輸出端VT保持高電平。若兩

15、次不相同或4個數(shù)據(jù)周期內沒有收到信號， 則VT為低電平。注意 在發(fā)送端，VD5026的地址信息和數(shù)據(jù)信息均可用三態(tài)碼表示，但在接收端，地址可置成三態(tài)地址，而數(shù)據(jù)中的“開路”將被譯成為1。因此數(shù)據(jù)信息必須是1或0。8 / 17AlA2A3A4A5AfiVss=PIN9L 6序犯與IP D6 _|11 D7( D SD9Rj圖13 VD5027內部結構圖圖14解碼電路譯碼與控制電路譯碼電路是將解碼器輸出的四位二進制控制信號代碼譯為與發(fā)射端相應的六路控制電平，譯碼器CC4028 （內部結構如圖15）是4-10線譯碼器。它對于輸入控制代碼的任意一種狀態(tài)，只有一路輸出與其對應，輸出有效狀態(tài)為高電平。CC

16、4028真值表如表一所示。9 / 170123456789101112131415zl X- - 0；o-=X-f 二 zj-0 7 zzj -4 g一心iaCX402S圖15 4線-10線譯碼器內部結構表1 CC4028真值表輸DCBAY0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7Y8T900001000000000000101000000000010001000000000110001000000010000010000001010000010000011000000010001110000000100100000000000101001000000000110100000000000101100000

17、0000011000000000000110100000000001110000000000011110000000000CC4028邏輯結構為兩級譯碼。第一級譯碼將輸入數(shù)據(jù)譯成以下7項:A B A B C-10 / 17C D,第二級譯碼將上述7項分別組合，從而得到如下的表達式:0 =(A B) .(C D)- ABCD丫 A B) “c D) - aBcd2 =(A B) .(C D) -Abcd3 = (A B) “C D): ABCD4 =(A B) .(C D) = ABCD5 =(A B) *(C D) = ABCD6 =(A B) *(C D) = ABCD7 =(A B) *(

18、C D): ABCD0 KA B) .(C D) ABCD0 =(A B) *(C D) ABCD本設計中，各按鍵按下對應的關系如表 2:表2按鍵與燈的對應關系DCBAS11000Y8DS1S20100Y4DS2S30010Y2DS3S40001Y1DS4S50110Y6DS5S61001Y9DS6根據(jù)設計要求，每路的控制為 0N/0FF兩種狀態(tài)。若用1位二進制數(shù)來描述，則后 一次的狀態(tài)是前一次狀態(tài)的加“ 1”。選擇3個雙D觸發(fā)器74LS74,按照圖16連接, 則可實現(xiàn)對6路信號的狀態(tài)進行控制，每收到一次信號，控制狀態(tài)就轉換一次。74LS74為帶預置和消除端的兩組 D型觸發(fā)器，功能表如表3所示

19、。工作電壓為5V, 最高不能超過7V。工作環(huán)境溫度在-55度和+125度之間，存儲溫度在-65度和+150度之間。引出端符號分別為:1CP、2CP1D、2DCLR1、 CLR2時鐘輸入端數(shù)據(jù)輸入端直接復位端（低電平有效）11 / 17InputsOutputsPRCLRCLKDQQLHXXHLHLXXLHLLXXH*H*HHTHHLHHTLLHHHLXQoQo直接置位端（低電平有效）表3 74LS74的功能表PR1、PR2圖16譯碼及控制電路16 中，R6、C6, R7、C7, R8、C8復位電路有兩種，一種是電平觸發(fā)，一種是邊沿觸發(fā)。網我們這里采用的是74LS74, 復位屬于低電平有效，所以

20、我們采用電平觸發(fā)。圖12 / 17 組成積分電路，實現(xiàn)上電復位功能，保證系統(tǒng)在開機時，對系統(tǒng)進行初始化，使六個LED 燈的狀態(tài)為滅。工作原理是：在接通電源后，電源通過電阻 R6 （R7、R8）給C6 （C7、 C8）充電，CLK端得到一個初始為低電平的信號，寬度為 tt= （3-5） RC。由于CLK 為低電平使能，所以在 Q端輸出狀態(tài)為“ 0”。在t時間后，CLK端為高電平，復位結 束。.1測試儀器系統(tǒng)調試儀器如表4所示。表4系統(tǒng)調試儀器清單儀器名型號數(shù)量附件要求實現(xiàn)功能直流穩(wěn)壓電源1715-22電源引線電源萬用表MF-471表筆測直流電壓示波器YB43221觀察恬號時序紅外發(fā)射機的調試紅外

21、發(fā)射機的調試可按照控制代碼一一編碼一一脈碼調制一一紅外發(fā)射的順序進行調試。調試控制代碼形成電路即鍵盤及其代碼產生電路（圖 3）時，可依次固定第1路至 第6路的按鍵電平為低電平，用示波器依次測 VD5026的10、11、12、13腳的電平，應 符合BCD碼的邏輯電平。調試編碼電路（圖3）時，按下第1路按鍵電平為S1 （見圖3）,用示波器測VD5026 的17腳的輸出波形（此輸出為對第一路代碼進行編碼后的輸出），其波形應如圖 17所 示。然后可測一下其它5路的波形。nUUUULUUULUULXJUULnnLUUULLJU圖17第1路編碼波形紅外接收機的調試紅外接收機的調試應先調接收電路的增益和接收

22、中心頻率。 從CX20106的第1腳送 入，頻率為40KHz,峰峰值（Vp-p）為0.2mV的信號，（可將信號源輸出分壓）用示波 器在第5腳測輸出，起增益應大于70dB。保持信號源輸出幅度不變，調節(jié)信號源頻率在 30KHz-50KHz之間變化，輸出電壓應在頻率為40KHz點最大，否則調整R2使其在頻率13 / 17 為40KHz時輸出最大。注意：信號源輸出、分壓以及與電路的連線應盡可能的短， 以免引入干擾影響測量。系統(tǒng)聯(lián)調系統(tǒng)在聯(lián)調時，可先將編、解碼電路進行有線聯(lián)調，即將紅外發(fā)射機編碼器的輸出 (VD5026的17腳)與紅外接收機解碼器的輸入(VD5027的14腳)直接相連，按各路 按鍵，所對

23、應的發(fā)光二極管能亮、滅轉換。有線聯(lián)調正確后，則可進行無線聯(lián)調。在無線聯(lián)調時常見的故障是遙控距離較短，不滿足要求，一般可通過增大紅外管發(fā) 射電流，或將幾個紅外發(fā)射管串聯(lián)發(fā)射等增強紅外發(fā)射光的方法來解決；也可以使幾個 紅外接收管并聯(lián)接收，以提高接收靈敏度。還可以將紅外發(fā)射管和紅外接收管均放入黑 盒屏蔽，僅在發(fā)射和接收處開個小窗口，這樣可消除雜散紅外光的干擾，使有用信號增 強。引起遙控距離較短的原因還有可能是，發(fā)射的載波頻率與接收機帶通濾波器的中心 頻率不一致?？稍囍⒄{發(fā)射載波的頻率，觀察遙控距離的變化，是系統(tǒng)達到最佳工作 狀態(tài)。調試過程中存在的問題(1)用8050作電流驅動時，發(fā)射功率小，傳輸距離不到 1米。(2)加負載時LM7805發(fā)熱比較厲害。(3)發(fā)射管和接收