畢業(yè)設(shè)計（論文）紅外遙控可控硅控制插座通斷電路摘要紅外遙控是控制在一定距離外的設(shè)備最廉價的方式。幾乎時下所有的聲音和電視設(shè)備能被這樣控制。因為它十分廉價而被廣泛的應(yīng)用。這就使它成為我們理想的工具。紅外遙控在通訊領(lǐng)域有廣闊的發(fā)展前景，尤其在通訊領(lǐng)域中紅外技術(shù)與藍牙技術(shù)的互補成為一種趨勢。紅外遙控更將成為家庭用戶操控電器的主要形式。另外，紅外技術(shù)在天文領(lǐng)域也有很高的應(yīng)用價值。軍用領(lǐng)域一直是紅外技術(shù)的前沿陣地，在制導(dǎo)、夜視和隱身等方面的研究是紅外技術(shù)在軍事領(lǐng)域的主要發(fā)展方向。本文對可控硅和紅外線及其遙控系統(tǒng)的基本原理做了較全面的介紹，并對紅外遙控可控硅控制插座通斷電路的工作原理做了詳細(xì)的介紹，其中對重要的集成電路的電特性參數(shù)也做了說明。關(guān)鍵詞紅外遙控，紅外光，紅外探測器，遙控系統(tǒng)，可控硅。AbstractThecheapestwaytoremotelycontroladevicewithinavisiblerangeisviaInfra-Redlight。Almostallaudioandvideoequipmentcanbecontrolledthiswaynowadays。Duetothiswidespreadusetherequiredcomponentsarequitecheap。Thusmakingitidealforushobbyiststouseforourownprojects。Infraredremotecontrolinthefieldofcommunicationhasbroadprospectsfordevelopment，especiallyintheareaofinfraredtechnologyandcommunicationstechnologiescomplementaryLayabecomeatrend。Infraredremotecontrolelectricalhouseholdswillbecomemoreofthemainform。Inaddition，infraredtechnologyinthefieldofastronomyhashighapplicationvalue。Militaryfieldhasbeenattheforefrontofinfraredtechnologyinguidance，researchinareassuchasnight-visionandstealthinfraredtechnologyinthemilitaryfieldisthemaindirectionofdevelopment。Thisarticlehasmadeamorecomprehensiveintroductiontothesilicon-controlledrectifierandtheinfraredanditstheexternalguidancesystembasicprincipleoutside，andbecameluckycontrolsremotelythesilicon-controlledrectifiercontrolplugtopassbreakstheelectriccircuittheprincipleofworktomakethedetailedintroduction，hasalsogiventheexplanationtotheimportantintegratedcircuitelectricitycharacteristicparameter。KeywordsIRRemoteControlTheory，Infraredray，Infraredacquisitionaid，RemoteControlSystem，Silicon-controlledrectifier。目錄TOC\o"1-3"\h\z摘要 IAbstract II第1章緒論 11.1課題背景 11.2紅外的主要應(yīng)用 11.3發(fā)展趨勢 21.4存在問題 2第2章紅外遙控原理 32.1遙控技術(shù)及控制原理 32.2紅外線及其遙控原理 42.2.1紅外線 42.2.2紅外遙控的基本原理 4調(diào)制 4發(fā)射器 5接收器 62.3多路控制的紅外遙控系統(tǒng) 72.4可控硅原理和工作特性 82.4.1工作原理 82.4.2基本伏安特性 92.5小結(jié) 11第3章通斷電路的相關(guān)介紹 133.1紅外發(fā)光二極管的驅(qū)動和電路設(shè)計 133.1.1發(fā)光二極管直流驅(qū)動方式 133.1.2發(fā)光二極管的交流驅(qū)動方式 143.1.3發(fā)光二極管的脈動電流驅(qū)動與數(shù)字調(diào)制 153.2UPC1373H紅外專用接收集成電路 153.2.1μPC1373H的組成和功能 153.2.2μPC1373H集成電路的電參數(shù) 163.3SL517集成電路的電參數(shù) 173.4小結(jié) 17第4章插座通斷電路的總設(shè)計 194.1Protel99簡介 194.1.1Protel99的組成 194.1.2Protel99主要特色 204.2紅外發(fā)射 214.3紅外接收 234.4電路仿真 254.5小結(jié) 26結(jié)論 27參考文獻 28附錄1：開題報告 29附錄2：文獻綜述 34附錄3：英文翻譯 37附錄4：PCB布線 50致謝 52第1章緒論1.1課題背景自從1800年英國天文學(xué)家赫歇爾發(fā)現(xiàn)紅外輻射至今，紅外技術(shù)的發(fā)展經(jīng)歷了將近兩個世紀(jì)。從那時開始，紅外輻射和紅外元件、部件的科學(xué)研究逐步發(fā)展，但發(fā)展比較緩慢，直到1940年前后才真正出現(xiàn)現(xiàn)代的紅外技術(shù)。當(dāng)時，德國研制成硫化鉛和幾種紅外透射材料，利用這些元、部件制成一些軍用紅外系統(tǒng)，如高射炮用導(dǎo)向儀、海岸用船舶偵察儀、船舶探測和跟蹤系統(tǒng)，機載轟炸機探測儀和火控系統(tǒng)等等。其中有些達到實驗室試驗階段，有些已小批量生產(chǎn)，但都未來得及實際使用。此后，美國、英國、前蘇聯(lián)等國競相發(fā)展。特別是美國，大力研究紅外技術(shù)在軍事方面的應(yīng)用。目前，美國將紅外技術(shù)應(yīng)用于單兵裝備、裝甲車輛、航空和航天的偵察監(jiān)視、預(yù)警、跟蹤以及武器制導(dǎo)等各個領(lǐng)域。從60年代中葉起，紅外探測器和系統(tǒng)的發(fā)展體現(xiàn)了紅外技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展方向。1：在1～14微米范圍內(nèi)的探測器已從單元發(fā)展到多元，從多元發(fā)展到焦平面陣列。2：紅外探測器的工作波段從近紅外擴展到遠(yuǎn)紅外。3：輕小型化。4：紅外探測系統(tǒng)從單波段向多波段發(fā)展。目前，多波段的紅外探測系統(tǒng)已經(jīng)研制成功，如法國和瑞典聯(lián)合研制的"博納斯"末敏子彈藥，就采用了多波段紅外探測系統(tǒng)探測目標(biāo)?，F(xiàn)在紅外技術(shù)在通訊領(lǐng)域有廣闊的發(fā)展前景，尤其在通訊領(lǐng)域中紅外技術(shù)與藍牙技術(shù)的互補成為一種趨勢。紅外遙控更將成為家庭用戶操控電器的主要形式。另外，紅外技術(shù)在天文領(lǐng)域也有很高的應(yīng)用價值。軍用領(lǐng)域一直是紅外技術(shù)的前沿陣地，在制導(dǎo)、夜視和隱身等方面的研究是紅外技術(shù)在軍事領(lǐng)域的主要發(fā)展方向。1.2紅外的主要應(yīng)用研究紅外輻射的產(chǎn)生、傳播、轉(zhuǎn)化和測量及其應(yīng)用的技術(shù)科學(xué)。紅外輻射包括介于可見光與微波之間的廣闊的電磁波段。紅外技術(shù)的內(nèi)容包含四個主要部分：①紅外輻射的性質(zhì)，其中有受熱物體所發(fā)射的輻射在光譜、強度和方向的分布；輻射在媒質(zhì)中的傳播特性──反射、折射、衍射和散射；熱電效應(yīng)和光電效應(yīng)等。②紅外元件、部件的研制，包括輻射源、微型制冷器、窗口材料和濾光片等。③把紅外元件部件組織成系統(tǒng)的光學(xué)、電子學(xué)和精密機械。④在軍事上和國民經(jīng)濟中的應(yīng)用：1、軍用主要用于軍事目標(biāo)的探測與跟蹤，紅外通信，軍用夜視儀。2、民用主要用于熱源探測，醫(yī)用熱像儀，溫度測量與過程控制，紅外光譜分析，紅外加熱干燥，紅外遙感，紅外天文學(xué)等。1.3發(fā)展趨勢紅外技術(shù)在遙控及通訊領(lǐng)域都有廣闊的發(fā)展前景，尤其在通訊領(lǐng)域中紅外技術(shù)與藍牙技術(shù)的互補成為一種趨勢。紅外遙控更將成為家庭用戶操控電器的主要形式。另外，紅外技術(shù)在天文領(lǐng)域也有很高的應(yīng)用價值。軍用領(lǐng)域一直是紅外技術(shù)的前沿陣地，在制導(dǎo)、夜視和隱身等方面的研究是紅外技術(shù)在軍事領(lǐng)域的主要發(fā)展方向。自40年代開始發(fā)展以來，紅外技術(shù)已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用。但所利用的波段僅僅是0.75～13微米所謂的近紅外和中紅外波段。還有廣闊的遠(yuǎn)紅外線沒有得到應(yīng)用。即使是近中紅外線，也遠(yuǎn)沒有充分發(fā)揮作用，探測技術(shù)本身還大有發(fā)展的余地。遠(yuǎn)紅外波段是科學(xué)家注意的重點。1.4存在問題紅外技術(shù)的發(fā)展關(guān)鍵在于紅外材料的研制、紅外設(shè)備的制冷、紅外設(shè)備向更長波段發(fā)展、紅外焦平面陣列器件的研制和紅外設(shè)備與數(shù)據(jù)處理設(shè)備的結(jié)合等。由于紅外遙控技術(shù)是一種視距傳輸技術(shù)，采用點到點的連接，具有方向性，兩個設(shè)備之間如果傳輸數(shù)據(jù)，中間就不能有阻擋物，而且通訊距離較短，此外紅外線LED不是一種十分耐用的器件。紅外通訊技術(shù)通訊距離短，通訊過程中不能移動，遇障礙物通訊中斷。目前廣泛使用的SIR標(biāo)準(zhǔn)通訊速率較低（115.2kbit/s）紅外通訊技術(shù)的主要目的是取代線纜連接進行無線數(shù)據(jù)傳輸，功能單一，擴展性差，大部分紅外技術(shù)成本較高，產(chǎn)品價格十分昂貴。第2章紅外遙控原理隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，遙控技術(shù)也正在向許多領(lǐng)域滲透，紅外線遙控就是其中的一種。由于其結(jié)構(gòu)簡單，制作容易，在家用電器、工業(yè)生產(chǎn)、安全保衛(wèi)以及人們的日常生活中得到了廣泛的應(yīng)用。本文從遙控技術(shù)的基本原理出發(fā)，重點討論了紅外線遙控系統(tǒng)的基本原理，結(jié)構(gòu)特點和應(yīng)用范圍。2.1遙控技術(shù)及控制原理遙控技術(shù)是指實現(xiàn)對被控目標(biāo)的遠(yuǎn)距離控制。按控制指令的傳輸過程來分，遙控可分為有線遙控和無線遙控兩大類。有線遙控是指利用金屬導(dǎo)線、光導(dǎo)纖維等傳導(dǎo)導(dǎo)體作為傳輸媒體，實現(xiàn)對被控目標(biāo)的控制。無線遙控則是指利用無線電波、紅外線、超聲波等作為載體，不用導(dǎo)線，而在空間傳輸，實現(xiàn)對被控目標(biāo)的控制。遙控系統(tǒng)一般由發(fā)射器和接收器兩部分組成。發(fā)射器一般由指令鍵、指令編碼電路、調(diào)制電路、驅(qū)動電路、發(fā)射電路等幾部分組成。如圖2-1a圖2-1遙控系統(tǒng)原理圖2.2紅外線及其遙控原理2.2.1紅外線紅外線又稱紅外光波，在電磁波譜中，光波的波長范圍為0.01~1000微米。根據(jù)波長的不同分為可見光和不可見光，波長為0.38~0.76微米的光波為可見光，依次為紅、橙、黃、綠、青、藍、紫七種顏色。波長為0.01~0.38微米的光波為紫外光（線），波長為0.76~1000微米的光波為紅外光（線）。紅外光按波長范圍分為近紅外、中紅外、遠(yuǎn)紅外、極遠(yuǎn)紅外’類。紅外線遙控是利用近紅外光傳送遙控指令的，波長為0.76~1.5微米。用近紅外光作為遙控光源，是因為目前紅外發(fā)射器件（紅外發(fā)光管）與紅外接收器件（光敏二極管、三極管及光電池）的發(fā)光與受光峰值波長一般為0.8~0.94微米，在近紅外光波段內(nèi)，二者的光譜正好重合，能夠很好地匹配，可獲得較高的傳輸效率及較高的可靠性。2.2.2紅外遙控的基本原理調(diào)制調(diào)制就是在噪音的基礎(chǔ)上加入我們需要的信號。藉由調(diào)制我們使光源發(fā)出的紅外光具有特殊的頻率。紅外接收器將會被調(diào)節(jié)到那個頻率，因此，它能不被其他光源干擾。你可以認(rèn)為接收器容易接收這一頻率的光。我們?nèi)祟惖难劬腿菀追直纥S色的光，即使在白天也是如此。圖2-2紅外調(diào)制在圖2-2中一個調(diào)制信號驅(qū)動發(fā)射器左側(cè)的紅外發(fā)光二級管，被探測到的信號是在另一邊從接收器出來。在串行通訊中我們經(jīng)常說到‘標(biāo)志’和‘空間’?！臻g’是默認(rèn)信號，是非正常的傳輸狀態(tài)。在‘空間’狀態(tài)沒有光的發(fā)射。在信號的‘標(biāo)志’狀態(tài)期間紅外光被脈沖調(diào)制為特別的頻率。30kHz和60kHz之間的頻率普遍被用于消費性電子產(chǎn)品。在接收器一邊‘空間’表現(xiàn)為接收器的高級輸出?！畼?biāo)志’則自動被表現(xiàn)為一個低水平。請注意‘標(biāo)志’和‘空間’并不是我們想要傳輸?shù)?和0。‘標(biāo)志’和‘空間’與1和0之間的真正關(guān)系依賴實際應(yīng)用中的協(xié)議。在協(xié)議說明里可以獲得更多的信息。發(fā)射器發(fā)射器通常是一種電池驅(qū)動的手持設(shè)備。它應(yīng)該盡可能的低功耗，而且發(fā)出的紅外信號應(yīng)該盡可能的強以達到遠(yuǎn)距離控制的目的。它也要盡量容易被測量到。許多芯片被作為紅外發(fā)射器設(shè)計出來。較舊的芯片只支持許多種協(xié)議之中的某一種?，F(xiàn)在超低功耗的微控制器被用于紅外發(fā)射，原因很簡單，它們具有更高的靈活性。當(dāng)沒有按下按鈕的時候它們處在一個非常低功耗的睡眠模式中，幾乎沒有任何的電力被消耗。只有當(dāng)按鈕被按下的時候，處理器才被喚醒以傳輸適當(dāng)?shù)募t外指令。石英晶體很少被用于此類手持設(shè)備。因為當(dāng)設(shè)備掉落時很容易將其摔碎。陶瓷的共嗚器在這里更加適當(dāng)，因為它們能抵抗比較大的沖擊。相較之下它們的精確度稍低就顯得不那么重要了。圖2-3發(fā)射圖通過發(fā)光二極管的電流可以從100mA到更高，甚至超過1A！為了達到合適的控制距離，通過發(fā)光二極管的電流就要盡可能的高。因此在發(fā)光二極管參量、電池壽命和最大控制距離之間需要保持一定的平衡。二極管內(nèi)電流如此之強是因為驅(qū)動脈沖非常之短。平均功率消耗不會超過最大值。同時也應(yīng)該使二極管內(nèi)最大瞬時電流不會過強。所有這些數(shù)據(jù)都能在二極管說明書中找到。一個簡單的晶體管電路就能驅(qū)動發(fā)光二極管。一個具有適合HFE值和開關(guān)速度的晶體管就基于這個目的被選擇。電阻值能夠使用歐姆定律計算。紅外發(fā)光二極管的典型電壓降約為1.1V。正常的驅(qū)動在描述上都有缺點。當(dāng)電池電壓降低時，通過二極管電流也將會減小。這將會造成能被復(fù)蓋的控制距離變小。射極輸出放大電路能避免這種情況發(fā)生。這里的兩個二極管組將晶體管的基本脈沖限定在1.2V。晶體管的基礎(chǔ)-射極電壓減圖2-4接收圖去來自那的0.6V，在射極造成一個0.6V的耗盡區(qū)。這個耗盡區(qū)穿過一個電阻造成一個恒定的電流脈沖。應(yīng)用歐姆定律就可以計算通過二極管的電流強度。接收器市場上有許多種接收器電路。有效的調(diào)制頻率區(qū)域是最重要的選擇標(biāo)準(zhǔn)。圖2-5紅外接收器典型區(qū)段圖表圖2-5這樣的一個紅外接收器典型區(qū)段圖表。如果不了解描述的這一個部份，不要緊，因為每個部分都被制造成一個單獨的電子器件。圖2-6紅外接收二極管可以接收標(biāo)準(zhǔn)的紅外信號。最初兩個階段將信號放大和限制。限制器作為自動增益控制線路將脈沖持續(xù)控制在一個水平，不管設(shè)備的距離。只有AC信號被送到帶通濾波器。帶通濾波器將手持設(shè)備的信號圖2-6紅外接收二極管調(diào)節(jié)為調(diào)制頻率。在消費性電子產(chǎn)品中通常的頻率排范圍從30kHz到60kHz。下一個階段是探測器、整合器和比較器。這三個區(qū)段的作用是決定調(diào)制頻率。如果這個調(diào)制頻率是呈現(xiàn)比較器的輸出將會是低點。前面已經(jīng)說過，這些區(qū)段被整合進一個電子成份之內(nèi)。在市場上有許多不同的制造業(yè)者。而且大多數(shù)的裝置在一些版本中可以被調(diào)節(jié)到一個特殊的調(diào)制頻率。請注意放大器被設(shè)定成一個非常高的增益，因此系統(tǒng)開始時非常容易地振蕩。把一個至少22μF的電容器放到接收器的電力連接強制性分離高壓電線端。數(shù)據(jù)說明在和更進一步分離來自線路的其它部分的電源供給系列中推薦使用330歐姆的電阻。在市場上有一些紅外接收器的制造業(yè)者。Siemens，Vishay和Telefunken在歐洲是主要的供應(yīng)者。Siemens有它的SFH506-xx系列，那里的xx表示調(diào)制頻率30,33,36,38,40或56kHz。Telefunken有它的TFM5xx0和TK18xx系列，那里的xx表示調(diào)制頻率裝置被調(diào)節(jié)到多少。這些現(xiàn)在已經(jīng)變得陳舊。他們被VishayTSOP12xx，TSOP48xx和TSOP62xx產(chǎn)品系列代替。Sharp，XiamenHualian和JapaneseElectric是亞洲三個生產(chǎn)紅外接收器的公司。Sharp有非常模糊的ID名稱，比如：GP1UD26xK，GP1UD27xK和GP1UD28xK，那里的x表示調(diào)制頻率。Hualian有他的HRMxx00系列，像HRM3700和HRM3800。JapaneseElectric有不包括調(diào)制頻率部分在內(nèi)ID名稱的產(chǎn)品系列。PIC-12042LM被調(diào)節(jié)到36.7kHz，IC12043LM被調(diào)節(jié)到37.9kHz。2.3多路控制的紅外遙控系統(tǒng)多路控制的紅外發(fā)射部分一般有許多按鍵，代表不同的控制功能。當(dāng)發(fā)射端按下某一按鍵時，相應(yīng)地在接收端有不同的輸出狀態(tài)。接收端的輸出狀態(tài)大致可分為脈沖、電平、自鎖、互鎖、數(shù)據(jù)五種形式。“脈沖”輸出是當(dāng)按發(fā)射端按鍵時，接收端對應(yīng)輸出端輸出一個“有效脈沖”，寬度一般在100ms左右?！半娖健陛敵鍪侵赴l(fā)射端按下鍵時，接收端對應(yīng)輸出端輸出“有效電平”，發(fā)射端松開鍵時，接收端“有效電平”消失。此處的“有效脈沖”和“有效電平”，可能是高、也可能是低，取決于相應(yīng)輸出腳的靜態(tài)狀況，如靜態(tài)時為低，則“高”為有效；如靜態(tài)時為高，則“低”為有效。大多數(shù)情況下“高”為有效?！白枣i”輸出是指發(fā)射端每按一次某一個鍵，接收端對應(yīng)輸出端改變一次狀態(tài)，即原來為高電平變?yōu)榈碗娖?，原來為低電平變?yōu)楦唠娖健４朔N輸出適合用作電源開關(guān)、靜音控制等。有時亦稱這種輸出形式為“反相”?！盎ユi”輸出是指多個輸出互相清除，在同一時間內(nèi)只有一個輸出有效。電視機的選臺就屬此種情況，其它如調(diào)光、調(diào)速、音響的輸入選擇等?！皵?shù)據(jù)”輸出是指把一些發(fā)射鍵編上號碼，利用接收端的幾個輸出形成一個二進制數(shù)，來代表不同的按鍵輸入。一般情況下，接收端除了幾位數(shù)據(jù)輸出外，還應(yīng)有一位“數(shù)據(jù)有效”輸出端，以便后級適時地來取數(shù)據(jù)。這種輸出形式一般用于與單片機或微機接口。

除以上輸出形式外，還有“鎖存”和“暫存”兩種形式。所謂“鎖存”輸出是指對發(fā)射端每次發(fā)的信號，接收端對應(yīng)輸出予以“儲存”，直至收到新的信號為止；“暫存”輸出與上述介紹的“電平”輸出類似。2.4可控硅原理和工作特性2.4.1工作原理可控硅是P1N1P2N2四層三端結(jié)構(gòu)元件，共有三個PN結(jié)，分析原理時，可以把它看作由一個PNP管和一個NPN管所組成，其等效圖解如圖2-7所示。圖2-7可控硅等效圖解圖當(dāng)陽極A加上正向電壓時，BG1和BG2管均處于放大狀態(tài)。此時，如果從控制極G輸入一個正向觸發(fā)信號，BG2便有基流ib2流過，經(jīng)BG2放大，其集電極電流ic2=β2ib2。因為BG2的集電極直接與BG1的基極相連，所以ib1=ic2。此時，電流ic2再經(jīng)BG1放大，于是BG1的集電極電流ic1=β1ib1=β1β2ib2。這個電流又流回到BG2的基極，表成正反饋，使ib2不斷增大，如此正向饋循環(huán)的結(jié)果，兩個管子的電流劇增，可控硅使飽和導(dǎo)通。由于BG1和BG2所構(gòu)成的正反饋作用，所以一旦可控硅導(dǎo)通后，即使控制極G的電流消失了，可控硅仍然能夠維持導(dǎo)通狀態(tài)，由于觸發(fā)信號只起觸發(fā)作用，沒有關(guān)斷功能，所以這種可控硅是不可關(guān)斷的。由于可控硅只有導(dǎo)通和關(guān)斷兩種工作狀態(tài)，所以它具有開關(guān)特性，這種特性需要一定的條件才能轉(zhuǎn)化，此條件見表2-1所示。表2-1可控硅導(dǎo)通和關(guān)斷條件：狀態(tài)條件說明從關(guān)斷到導(dǎo)通1、陽極電位高于是陰極電位

2、控制極有足夠的正向電壓和電流兩者缺一不可維持導(dǎo)通1、陽極電位高于陰極電位

2、陽極電流大于維持電流兩者缺一不可從導(dǎo)通到關(guān)斷1、陽極電位低于陰極電位

2、陽極電流小于維持電流任一條件都可2.4.2基本伏安特性可控硅的基本伏安特性見圖2-8所示。圖2-8硅基本伏安特性(1)反向特性當(dāng)控制極開路，陽極加上反向電壓時（見圖2-8所示），J2結(jié)正偏，但J1、J2結(jié)反偏。此時只能流過很小的反向飽和電流，當(dāng)電壓進一步提高到J1結(jié)的雪崩擊穿電壓后，接差J3結(jié)也擊穿，電流迅速增加，圖2-8的特性開始彎曲，如特性O(shè)R段所示，彎曲處的電壓URO叫“反向轉(zhuǎn)折電壓”。此時，可控硅會發(fā)生永久性反向擊穿。圖2-9陽極加反向電壓(2)正向特性當(dāng)控制極開路，陽極上加上正向電壓時（見圖2-10所示），J1、J3結(jié)正偏，但J2結(jié)反偏，這與普通PN結(jié)的反向特性相似，也只能流過很小電流，這叫正向阻斷狀態(tài)，當(dāng)電壓增加，圖2-9的特性發(fā)生了彎曲，如特性O(shè)A段所示，彎曲處的是UBO叫：正向轉(zhuǎn)折電。圖2-10陽極加正向電壓由于電壓升高到J2結(jié)的雪崩擊穿電壓后，J2結(jié)發(fā)生雪崩倍增效應(yīng)，在結(jié)區(qū)產(chǎn)生大量的電子和空穴，電子時入N1區(qū)，空穴時入P2區(qū)。進入N1區(qū)的電子與由P1區(qū)通過J1結(jié)注入N1區(qū)的空穴復(fù)合，同樣，進入P2區(qū)的空穴與由N2區(qū)通過J3結(jié)注入P2區(qū)的電子復(fù)合，雪崩擊穿，進入N1區(qū)的電子與進入P2區(qū)的空穴各自不能全部復(fù)合掉，這樣，在N1區(qū)就有電子積累，在P2區(qū)就有空穴積累，結(jié)果使P2區(qū)的電位升高，N1區(qū)的電位下降，J2結(jié)變成正偏，只要電流稍增加，電壓便迅速下降，出現(xiàn)所謂負(fù)阻特性，見圖2-8的虛線AB段。這時J1、J2、J3三個結(jié)均處于正偏，可控硅便進入正向?qū)щ姞顟B(tài)--通態(tài)，此時，它的特性與普通的PN結(jié)正向特性相似，見圖2-8中的BC段。(3)觸發(fā)導(dǎo)通在控制極G上加入正向電壓時（見圖2-11）因J3正偏，P2區(qū)的空穴時入N2區(qū)，N2區(qū)的電子進入P2區(qū)，形成觸發(fā)電流IGT。在可控硅的內(nèi)部正反饋作用（見圖2-8）的基礎(chǔ)上，加上IGT的作用，使可控硅提前導(dǎo)通，導(dǎo)致圖2-8的伏安特性O(shè)A段左移，IGT越大，特性左移越快。圖2-11陽極和控制極均加正向電壓總結(jié)：可控硅要由阻斷狀態(tài)變?yōu)閷?dǎo)通狀態(tài)，必須同時具備正向陽極電壓和正向控制極電壓兩個條件，且一旦導(dǎo)通，控制極即失去對它的控制作用。檢測可控硅：根據(jù)可控硅的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和工作條件，用萬用表歐姆擋測試可控硅三個電極之間的阻值，即可簡單判斷管子的好壞?；貞?yīng)上課前要求學(xué)生們測出各個管腳間的電阻值。用萬用表R×1K擋測量陽極A與陰極K之間的正反向電阻，正常情況下，阻值較大，若測出的電阻很小，說明可控硅已損壞。用R×10或R×100擋測量控制極G與陰極K之間的正反向電阻，一般在幾十到幾百歐之間內(nèi)，且正向電阻應(yīng)小于或接近于反向電阻，如果電阻值無窮大，說明可控硅控制極已損壞。2.5小結(jié)這一節(jié)主要介紹了紅外遙控原理和可控硅原理通過的學(xué)習(xí)可以加深的紅外的認(rèn)識，便于以后的應(yīng)用。第3章通斷電路的相關(guān)介紹3.1紅外發(fā)光二極管的驅(qū)動和電路設(shè)計紅外發(fā)光二級管是由PN結(jié)構(gòu)成的注入電流型發(fā)光器件，按照對發(fā)光管的驅(qū)動方式的不同，發(fā)光二極管的驅(qū)動方式可分為直流電流驅(qū)動、交流電流驅(qū)動和脈沖電流驅(qū)動等。3.1.1發(fā)光二極管直流驅(qū)動方式單個發(fā)光二極管的驅(qū)動電路單個發(fā)光二極管常見的驅(qū)動電路如圖3-1所示。（a）（b）（c）（d）圖3-1單個發(fā)光二極管驅(qū)動電路圖3-1(a)所示電路為最簡單的恒定直流電流驅(qū)動電路，其中Rs為限流電阻，改變Rs的阻值大小，使驅(qū)動紅外發(fā)光二極管的電流為最佳電流，從而使輸出紅外功率盡肯能大。圖3-1(b)所示的驅(qū)動電路是由穩(wěn)壓二級管（也稱齊納二極管）VDW和三極管VT組成的恒流源。VDW的類型（穩(wěn)壓高低和功率大?。┛筛鶕?jù)所加電源電壓Ec的高低來選用。圖3-1(c)所示的驅(qū)動電路是由兩個三極管VT1、VT2組成的恒流源。R1既作為VT2的偏置電阻，也作為VT1的負(fù)載，使VT1、VT2穩(wěn)流恒定。該電路具有穩(wěn)流效果好、響應(yīng)快的特點。圖3-1(d)所示的電路以VT1、VT2組成的達林頓型放大器來驅(qū)動紅外發(fā)光二級管。因人眼無法確認(rèn)紅外發(fā)光二極管是否工作，故在電路中串接了一個發(fā)可見光的二極管(LED)（如綠色、紅色）。因此，該電路可稱為有動作指示的驅(qū)動電路。多個發(fā)光二極管的驅(qū)動電路如果需要用一個電源（或信號源）同時驅(qū)動多個紅外發(fā)光二極管以加大紅外發(fā)射成功率，或形成一定的輻射方向性圖（或射束）。3.1.2發(fā)光二極管的交流驅(qū)動方式有些情況下（如簡單的紅外光通信或測量），紅外發(fā)光二極管需要交流信號驅(qū)動。為限制發(fā)光二級管的工作電流，應(yīng)串接限流電阻Rs,即控制發(fā)光二極管的直流工作點。為防止反向電壓過高將發(fā)光二極管擊穿，在電路中可串接（或并接）一只保護二極管VD，要求該二極管的耐壓UD應(yīng)大于交流峰值電壓。此時的限流電阻Rs的阻值可按下式估算R＝[Erms-(UF+UD)]/2IF(2-1)式中，Erms為交流信號源的有效值(V)；UD為與發(fā)光二極管LED串接的保護二極管VD的正向偏壓(V),若VD與LED反向并接，取UD＝0；UF為發(fā)光二極管的正向壓降(V)；IF為發(fā)光二極管的工作電流(mA)，則RS的單位為kΩ。這種在規(guī)定的直流正向工作電流下的交流驅(qū)動，在通信中常稱作對紅外發(fā)光二極管進行模擬信號電流調(diào)制，俗稱發(fā)光二極管的模擬調(diào)制。模擬調(diào)制方式的關(guān)鍵是根據(jù)LED的輸出特性（對于LED其特性曲線不同），選擇直流工作點Q（即選擇IS的大?。?，以防止LED工作在非線性區(qū)（小信號區(qū)）和進入飽和區(qū)，避免失真，從而實現(xiàn)對輸出光功率的線性調(diào)制。3.1.3發(fā)光二極管的脈動電流驅(qū)動與數(shù)字調(diào)制與上節(jié)介紹的發(fā)光二極管模擬調(diào)制類似，在規(guī)定的直流正向工作電流下，對發(fā)光二極管進行脈動電流驅(qū)動或進行數(shù)字脈沖調(diào)制，便可實現(xiàn)對輸出光功率的線性數(shù)字調(diào)制。對于紅外光束編碼探測系統(tǒng)來說，紅外光的有效探測距離是及其重要的參數(shù)。而對于紅外光通信（包括激光通信）來說，調(diào)制頻率、調(diào)制帶寬是光通信發(fā)光二極管的重要參數(shù)。調(diào)制頻率關(guān)系到紅外發(fā)光二極管在光通信中的傳輸速度的高低，紅外發(fā)光二極管因受到注入PN結(jié)有源區(qū)內(nèi)少數(shù)載流子壽命的限制，其調(diào)制的最高頻率會受限（通常只有幾十兆赫），從而限制了紅外發(fā)光二極管在高比特率系統(tǒng)中的應(yīng)用。通過合理的脈沖編碼和優(yōu)化驅(qū)動電路，可使紅外發(fā)光二極管有可能用于高速光通信系統(tǒng)。為增加紅外光探測系統(tǒng)的作用距離，應(yīng)提高發(fā)射發(fā)光二極管的瞬時功率，降低其平均功率。紅外系統(tǒng)的有效作用距離取決于發(fā)光二極管的驅(qū)動峰值功率，而峰值功率是由饋送至發(fā)光二極管的電流峰值所決定的，電流平均值越小，其效率越高。3.2UPC1373H紅外專用接收集成電路3.2.1μPC1373H的組成和功能μPC1373H集成電路包前置放大器、限幅放大器、峰值檢波器、整形電路、自動偏壓控制電路和自動亮度電平控制電路等，其組成框圖和外行如圖3-3所示。圖3-2μPC1373H內(nèi)部組成框圖3.2.2μPC1373H集成電路的電參數(shù)當(dāng)μPC1373H集成電路外加電壓Vdd=9V時，該集成電路在靜態(tài)下各引腳的電壓如下表所列。表3-1靜態(tài)時μPC1373H各引腳的電壓μPC1373H引腳12345678電壓（V）50.897.502.11.39當(dāng)μPC1373H在電路中處于工作狀態(tài)時，即在動態(tài)情況下，它外接的紅外光電二極管在接收到正常的紅外光脈沖信號后，若整個電路工作正常，則其輸出端①腳電壓將由靜態(tài)下的+5V（與地之間）下跌至低電平0.5V左右，因而輸出一個下跳變脈沖，直至紅外發(fā)射接收。μPC1373H集成電路的主要電性能參數(shù)如下表3-2所列。表3-2μPC1373H的主要電性能參數(shù)參數(shù)名稱符號單位最小值典型值最大值電源電壓VddV68.514.4電源電流IddmA輸入阻抗RinKΩ4060感光靈敏度UinμV50接收頻率finkHz3050放大器增益GdB60用溫度topr℃-20+753.3SL517集成電路的電參數(shù)SL517是聲控專用集成電路，它內(nèi)含高增益放大器、雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器及緩沖輸出級等，封裝形式有雙列直插和黑軟膏兩種。 SL517內(nèi)部組成框圖3.4小結(jié)這一節(jié)介紹了發(fā)光二極管的驅(qū)動方式和數(shù)字調(diào)制以及μPC1373H的組成、功能和主要電性能參數(shù)，這為設(shè)計的實現(xiàn)奠定了基礎(chǔ)。第4章插座通斷電路的總設(shè)計4.1Protel99簡介隨著計算機業(yè)的發(fā)展，從80年代中期計算機應(yīng)用進入各個領(lǐng)域。在這種背景下，87、88年由美國ACCELTechnologiesInc推出了第一個應(yīng)用于電子線路設(shè)計軟件包——TANGO，這個軟件包開創(chuàng)了電子設(shè)計自動化（EDA）的先河。這個軟件包現(xiàn)在看來比較簡陋，但在當(dāng)時給電子線路設(shè)計帶來了設(shè)計方法和方式的革命，人們紛紛開始用計算機來設(shè)計電子線路，直到今天在國內(nèi)許多科研單位還在使用這個軟件包。隨著電子業(yè)的飛速發(fā)展，TANGO日益顯示出其不適應(yīng)時代發(fā)展需要的弱點。為了適應(yīng)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，ProtelTechnology公司以其強大的研發(fā)能力推出了ProtelForDos作為TANGO的升級版本，從此Protel這個名字在業(yè)內(nèi)日益響亮。八十年代末，Windows系統(tǒng)開始日益流行，許多應(yīng)用軟件也紛紛開始支持Windows操作系統(tǒng)。Protel也不例外，相繼推出了ProtelForWindows1.0、ProtelForWindows1.5等版本。這些版本的可視化功能給用戶設(shè)計電子線路帶來了很大的方便，設(shè)計者再也不用記一些繁瑣的命令，也讓用戶體會到資源共享的樂趣。九十年代中，Win95開始出現(xiàn)，Protel也緊跟潮流，推出了基于Win95的3.X版本。3.X版本的Protel加入了新穎的主從式結(jié)構(gòu)，但在自動布線方面卻沒有什么出眾的表現(xiàn)。另外由于3.X版本的Protel是16位和32位的混合型軟件不太穩(wěn)定。98年，Prote公司推出了給人全新感覺的Proel98。Protel98以其出眾的自動布線能力獲得了業(yè)內(nèi)人士的一直好評。99年，Protel公司又推出了最新一代的電子線路設(shè)計系統(tǒng)——Protel99。在Protel99中加入了許多全新的特色。4.1.1Protel99的組成原理圖設(shè)計系統(tǒng)；印刷電路板設(shè)計系統(tǒng)；信號模擬仿真系統(tǒng)；可編程邏輯設(shè)計系統(tǒng)；Protel99內(nèi)置編輯器。原理圖設(shè)計系統(tǒng)：原理圖設(shè)計系統(tǒng)是用于原理圖設(shè)計的AdvancedSchematic系統(tǒng)。這部分包括用于設(shè)計原理圖的原理圖編輯器Sch以及用于修改、生成零件的零件庫編輯器SchLib。印刷電路板設(shè)計系統(tǒng)：印刷電路板設(shè)計系統(tǒng)是用于電路板設(shè)計的AdvancedPCB。這部分包括用于設(shè)計電路板的電路板編輯器PCB以及用于修改、生成零件封裝的零件封裝編輯器PCBLib。信號模擬仿真系統(tǒng)：信號模擬仿真系統(tǒng)是用于原理圖上進行信號模擬仿真的SPICE3f5系統(tǒng)。可編程邏輯設(shè)計系統(tǒng)：可編程邏輯設(shè)計系統(tǒng)是基于CUPL的集成于原理圖設(shè)計系統(tǒng)的PLD設(shè)計系統(tǒng)。Protel99內(nèi)置編輯器：這部分包括用于顯示、編輯文本的文本編輯器Text和用于顯示、編輯電子表格的電子表格編輯器Spread。4.1.2Protel99主要特色Protel99是基于Win95/WinNT/Win98/Win2000的純32位電路設(shè)計制版系統(tǒng)。Protel99提供了一個集成的設(shè)計環(huán)境，包括了原理圖設(shè)計和PCB布線工具，集成的設(shè)計文檔管理，支持通過網(wǎng)絡(luò)進行工作組協(xié)同設(shè)計功能。Protel99的主要特性如下：(1)Protel99系統(tǒng)針對WindowsNT4/9X作了純32位代碼優(yōu)化，使得Protel99設(shè)計系統(tǒng)運行穩(wěn)定而且高效。(2)SmartTool（智能工具）技術(shù)將所有的設(shè)計工具集成在單一的設(shè)計環(huán)境中。(3)SmartDoc（智能文檔）技術(shù)將所有的設(shè)計數(shù)據(jù)文件儲存在單一的設(shè)計數(shù)據(jù)庫中，用設(shè)計管理器來統(tǒng)一管理。設(shè)計數(shù)據(jù)庫以.ddb為后綴方式，在設(shè)計管理器中統(tǒng)一管理。使用設(shè)計管理器統(tǒng)一管理的文檔是在Protel99中新提出來的，以前版本中沒有。(4)SmartTeam（智能工作組）技術(shù)能讓多個設(shè)計者通過網(wǎng)絡(luò)安全地對同一設(shè)計進行單獨設(shè)計，再通過工作組管理功能將各個部分集成到設(shè)計管理器中。(5)PCB自動布線規(guī)則條件的復(fù)合選項極大的方便了布線規(guī)則的設(shè)計。(6)用在線規(guī)則檢查功能支持集成的規(guī)則驅(qū)動PCB布線。(7)繼承的PCB自動布線系統(tǒng)最新的使用了人工智能技術(shù)，如人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、模糊專家系統(tǒng)、模糊理論和模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)，即使對于很復(fù)雜的電路板其布線結(jié)果也能達到專家級的水平。(8)對印刷電路板設(shè)計時的自動布局采用兩種不同的布局方式，即ClusterPlacer（組群式）和基于統(tǒng)計方式（StatisticalPlacer）。在以前版本中只提供了基于統(tǒng)計方式的布局。(9)Protel99新增加了自動布局規(guī)則設(shè)計功能，Placement標(biāo)簽頁是在Protel99中新增加的，用來設(shè)置自動布局規(guī)則。(10)增強的交互式布局和布線模式，包括“Push-and-shove”（推擠）。(11)電路板信號完整性規(guī)則設(shè)計和檢查功能可以檢測出潛在的阻抗匹配、信號傳播延時和信號過載等問題。SignalIntegrity標(biāo)簽頁也是在Protel99中新增加的，用來進行信號完整性的有關(guān)規(guī)則設(shè)計。(12)零件封裝類生成器的引入改進了零件封裝的管理功能。(13)廣泛的集成向?qū)Чδ芤龑?dǎo)設(shè)計人員完成復(fù)雜的工作。(14)原理圖到印刷電路板的更新功能加強了Sch和PCB之間的聯(lián)系。(15)完全支持制版輸出和電路板數(shù)控加工代碼文件生成。(16)可以通過ProtelLibraryDevelopmentCenter升級廣泛的器件庫。(17)可以用標(biāo)準(zhǔn)或者用戶自定義模板來生成新的原理圖文件。(18)集成的原理圖設(shè)計系統(tǒng)收集了超過60000元器件。(19)通過完整的SPICE3f5仿真系統(tǒng)可以在原理圖中直接進行信號仿真。(20)可以選擇超過60中工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)計算機電路板布線模板或者用戶可以自己生成一個電路板模板。(21)Protel99開放的文檔功能使得用戶通過API調(diào)用方式進行三次開發(fā)。(22)集成的（Macro）宏編程功能支持使用ClientBasic編程語言。4.2紅外發(fā)射該設(shè)計由紅外發(fā)射電路和紅外接收、控制電路兩部分組成。圖4-1電路為紅外發(fā)射電路，它包括可控式RC多諧震蕩器和紅外發(fā)光驅(qū)動電路等。圖4-1紅外發(fā)射電路YF1～YF4為四2端與非門集成電路CD4011，其中門電路YF1、R2及LED組成一個工作（燈）指示電路。當(dāng)按下發(fā)射開關(guān)SA時，YF1的輸出呈低電平（≤0.3V），LED通電發(fā)光，指示電路正在發(fā)射。YF2，YF3，R3~R5以及C1等組成一個可控式RC多諧震蕩器。在SA未按下時，該震蕩電路處于靜態(tài)，不會起振；當(dāng)按下SA時高電平（VDD）加至YF3的一個輸入端，電路隨即起振。該RC振蕩器的充、放電時間常數(shù)（由于VD1的接入）不同，其振蕩方波的占空比約為1：10，振蕩頻率為30kHz左右。該振蕩脈沖經(jīng)YF4整形和VT1放大器放大后，由VT2驅(qū)動紅外發(fā)光二極管VD2發(fā)出脈沖調(diào)制紅外光信號。4.3紅外接收圖4-2所示電路為紅外接收、可控硅控制電路。它由紅外光電轉(zhuǎn)換頭、紅外接收放大電路、雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)及驅(qū)動電路、可控硅電路和交流電路等組成。VD1為紅外光電二極管TLP104，它和IC1組成紅外光電轉(zhuǎn)換、放大及解碼電路。VD1將收到的紅外光信號轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電信號，經(jīng)IC1（KA2181）內(nèi)部的放大器、帶通濾波器、檢波器、積分和整形電路處理后，在其①腳輸出下跳變脈沖，并加至IC2的信號輸入端①腳。IC1的③腳外接由L1和C4組成的并聯(lián)諧振選頻回路，它們調(diào)諧在30kHz，使有用的指令信號獲得最大增益，并濾除干擾和雜波。IC2是一片聲控專用集成電路SL517A，其內(nèi)部電路包括放大器，雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器和緩沖級等。IC1輸出的信號加至IC2的信號輸入端①腳，經(jīng)IC2內(nèi)的放大器放大后，由⒀腳輸出，再經(jīng)C10、C11送至其內(nèi)部的雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的兩個輸入端⑨和⑩，使觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)，然后去控制緩沖級VT。IC2內(nèi)的觸發(fā)器置位后，緩沖級VT飽和導(dǎo)通，使接在⑧腳的VT2（PNP型）導(dǎo)通，指示工作的LED通電發(fā)光，并觸發(fā)雙向可控硅VS導(dǎo)通，與其相連的三芯片插座XS通電，其上的電氣設(shè)備通電運行。當(dāng)需要關(guān)斷運行的電氣設(shè)備時，只需再按下發(fā)射器的開關(guān)SA，則發(fā)出的脈沖調(diào)制紅外光信號再次加至紅外接收機上，經(jīng)光電轉(zhuǎn)換、放大、選頻、解制等處理后，使IC2內(nèi)的雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器再次翻轉(zhuǎn)，其內(nèi)的VT管截止，使外接的VT2截止，VS關(guān)斷，插座XS斷電，電氣設(shè)備停止運行。如此，就可實現(xiàn)電氣設(shè)備的通斷控制。圖4-2紅外接收電路注意事項：該電路中的紅外發(fā)光二極管VD2選用HG505或HG506,其發(fā)光波長為930nm，發(fā)射功率P0分別為70mW和100mW；紅外光電管VT1采用TLP104或TLP107，其暗電流ID≤10μA，光電流IL分別為150mA和100mA；圖4-2所示電路中的IC1采用KA2181或μPC1373H，其選頻回路中的L1選用5mH色碼電感；IC2采用聲控專用集成電路VL517A，其工作電壓VDD=2～7.5V，靜態(tài)電流Isb≤5mA，輸出電流IOL=50mA，輸出級飽和壓降Uces≤0.5V。提請注意的是，請勿在該電路中使用SL517，雖于SL517A只有尾部差一個“A”字，但兩者的工作電壓不同，SL517的最高工作電壓VDDmax=3.5V。該電路的工作電壓VDD=6V。該電路中的9014、9012型三極管，要求hfe≥120；VS采用1A/400V的雙向可控硅，如MAC94A4、TLC221T/S等，也可以采用1A/600V的MAC97A6或TLC331T/S；VD選用1A/50V的全橋整流模塊，或用四只1N4001型二極管搭接成橋式整流器；C14采用CBB-400V-0.75μF型聚本烯電容器；R7采用RJ-2W-820KΩ型金屬膜電阻器。電路PCB封裝見附錄I。4.4電路仿真通過使用Multisim仿真軟件對圖4-1進行了仿真，其中門電路YF1、R2及LED組成一個工作（燈）指示電路。當(dāng)按下發(fā)射開關(guān)SA時，YF1的輸出呈低電平（≤0.3V），LED通電發(fā)光，指示電路正在發(fā)射。YF2，YF3，R3～R5以及C1等組成一個可控式RC多諧震蕩器。在SA未按下時，該震蕩電路處于靜態(tài)，不會起振；當(dāng)按下SA時高電平（VDD）加至YF3的一個輸入端，電路隨即起振。該RC振蕩器的充、放電時間常數(shù)（由于VD1的接入）不同，其振蕩方波的占空比約為1：10，振蕩頻率為30kHz左右。該振蕩脈沖經(jīng)YF4整形和VT1放大器放大后，由VT2驅(qū)動紅外發(fā)光二極管VD2發(fā)出脈沖調(diào)制紅外光信號。該電路中的紅外發(fā)光二極管VD2選用HG505或HG506,其發(fā)光波長為930nm，發(fā)射功率P0分別為70mW和100mW；該電路中的9014、9012型三極管，要求hfe≥120振蕩脈沖波形見圖4-7所示：圖4-730kHz占空比1：10的波形圖4.5小結(jié)本節(jié)是論文的主體部分，介紹了發(fā)射電路，接收電路和仿真結(jié)果。結(jié)論通過對大量資料的匯總篩選最終確定了這個方案，在不斷對電路圖的繪制、修改過程中簡化電路以求達到合理設(shè)計，其后的電路繪圖、仿真、PCB封制等證明該設(shè)計充分利用了紅外遙控原理達到了便利于民的目的，是個可行方案。在設(shè)計的過程中并非十分順利,其中在電路元件的選擇過程中由于對元件的電特性并非十分了解，使得最初的設(shè)計可行性不高、電路復(fù)雜，在其后路仿真中軟件的選擇和使用也成為難題，最后的PCB制作以及論文書寫等也遇到不同困難，但在老師和同學(xué)的不斷幫助下得以順利通過。由于本人知識有限在設(shè)計中可能使設(shè)計并非達到最簡，在此希望各位導(dǎo)師加以修改指導(dǎo)。參考文獻1.記紅.《紅外技術(shù)基礎(chǔ)與應(yīng)用》北京:科學(xué)出版社,1979：30-68；2.B.L.Upschulte,D.M.Sonnenfeoh,M.G.Allen.MeasurementofCO,CO2,OHandH2OinRoomTemperatureandCombustionGasesbyUseofaBroadlyCurrent-tunedMultisectionInGaAspDiodeLaser.Apps.Dpt.1999,9(38):489-496；3.S.Haruhisa,O.Toshihiro,H.Masayasu,O.Akira,N.Akira,H.Syoichi,Y.Makoto.DevelopmentofaSpaceborneFaurierTransformSpectrometerforGlobalAtmosphericMonitoring.Digest-IGARSS.1991，2:931-934；4.A.P.H.Goede.R.Hoogeveen,S.Slijkhuis.R.J.vanderA.J.deVries.InstrumentPerformanceandTest.AtmosphericRadiation,Pros.SPIE.1993,2049:174-182；5.陳永甫.《紅外探測與控制電路》北京:人民郵電出版社，2004，6：127-150；6.R.D.小哈得遜.《紅外系統(tǒng)原理》北京:國防工業(yè)出版社，1975：63-89；7.吳宗凡等.《紅外與微光技術(shù)》北京:國防工業(yè)出社,1998：210-233；8.林軍挺等《中國紅外產(chǎn)品指南》北京:電子工業(yè)出版社，1994:1-14；9.邵式平.室溫型熱釋電紅外探測器焦平面列陣新進展.紅外與激光工程，1998,27(2):33-36；10.張鈞屏.紅外光電探測一器件市場與發(fā)展.世界產(chǎn)品與技術(shù)，2000，6(8):34-35；11.朱借辰.紅外探測器的進展.紅外技術(shù)，1999,21(6):12-18；12.O.Walter,R.Wayne,L.Stuart,H.ThomasJr.QpticalChopperfortheHIRDLSInstrument.SPIE.1998，3437:125-136；13.D，JBenford,T.R.Hunter,T.G.Phillips.NoiseEquivalentPowerof`BackgroundLimitedThermalDetectorsatSubMIiIlimeterWavelengths.InternationalJournalofInfraredandMlillimeterWaves,1998：50-7814.陳玻若.《紅外系統(tǒng)》北京:國防工業(yè)出版社，1995：65-10315.陳繼述等.《紅外探測器》北京:國防工業(yè)出版社,1986：12-2616.張愛全.紅外線遙控的基本原理和應(yīng)用范圍.山西電子技術(shù)2003，6：18-19。附錄1：開題報告燕山大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告課題名稱：紅外遙控可控硅控制插座通斷電路課題性質(zhì)：實際課題來源：自選學(xué)院（系）：信息科學(xué)與工程學(xué)院專業(yè)：電子信息工程年級： 2003級學(xué)生姓名：張熹指導(dǎo)教師：顧廣華2007年4月一、綜述本課題國內(nèi)外研究動態(tài)，說明選題的依據(jù)和意義目前，全世界范圍內(nèi)對紅外線的應(yīng)用非常廣泛，不論是軍事領(lǐng)域，醫(yī)學(xué)領(lǐng)域還是家庭生活當(dāng)中，我們都有聽說或見到有關(guān)紅外線的應(yīng)用實例。紅外通信就是我們對其應(yīng)用中的非常重要的一方面。紅外線通信是一種廉價、近距離、無線、低功耗、保密性強的通信方案。紅外數(shù)據(jù)的傳輸具有成本低廉、連接方便、簡單易用、結(jié)構(gòu)緊湊等特點。紅外遙控是目前世界上使用最廣泛的一種通信和遙控手段。隨著紅外線通信的應(yīng)用越來越廣，各國都在積極的研究紅外線通信的各種應(yīng)用。就我國而言，紅外通信已經(jīng)深入人們的日常生活當(dāng)中，無論是工業(yè)生產(chǎn)，還是各種日常生活用品都有涉及到紅外通信的應(yīng)用的方方面面。在現(xiàn)代生活當(dāng)中應(yīng)用比較廣泛的就是對于紅外線串口通信的研究。利用單片機串口來實現(xiàn)紅外通信已經(jīng)被人們越來越多的使用，所以對它的研究也就越來越大，越來越廣。二、研究的基本內(nèi)容，擬解決的主要問題：本文對可控硅和紅外線及其遙控系統(tǒng)的基本原理做了較全面的介紹，并對紅外遙控可控硅控制插座通斷電路的工作原理做了詳細(xì)的介紹，實現(xiàn)了利用紅外遙控可控硅控制插座通斷電路，其中對重要的集成電路的電特性參數(shù)也做了說明。三、研究步驟、方法及措施：1．查閱和收集資料，制定紅外發(fā)射接收的結(jié)構(gòu)框圖，采用合理的模塊結(jié)構(gòu)進行設(shè)計。2.選擇器件，繪制電路圖，反復(fù)驗證可行性。3．征求導(dǎo)師意見，詢問設(shè)計是否合理4．設(shè)計電路5．總結(jié)設(shè)計，完成畢業(yè)論文四、研究工作進度：周次1—4周5—8周9—12周13—15周16—18周應(yīng)完成的內(nèi)容收集資料，理解課題內(nèi)容硬件電路方案設(shè)計優(yōu)化硬件設(shè)計實驗結(jié)果整理及其總結(jié)課題總結(jié)撰寫論文答辯五、主要參考文獻：1.記紅.《紅外技術(shù)基礎(chǔ)與應(yīng)用》北京:科學(xué)出版社,1979：30-68；2.B.L.Upschulte,D.M.Sonnenfeoh,M.G.Allen.MeasurementofCO,CO2,OHandH2OinRoomTemperatureandCombustionGasesbyUseofaBroadlyCurrent-tunedMultisectionInGaAspDiodeLaser.Apps.Dpt.1999,9(38):489-496；3.S.Haruhisa,O.Toshihiro,H.Masayasu,O.Akira,N.Akira,H.Syoichi,Y.Makoto.DevelopmentofaSpaceborneFaurierTransformSpectrometerforGlobalAtmosphericMonitoring.Digest-IGARSS.1991，2:931-934；4.A.P.H.Goede.R.Hoogeveen,S.Slijkhuis.R.J.vanderA.J.deVries.InstrumentPerformanceandTest.AtmosphericRadiation,Pros.SPIE.1993,2049:174-182；5.陳永甫.《紅外探測與控制電路》北京:人民郵電出版社，2004，6：127-150；6.R.D.小哈得遜.《紅外系統(tǒng)原理》北京:國防工業(yè)出版社，1975：63-89；7.吳宗凡等.《紅外與微光技術(shù)》北京:國防工業(yè)出社,1998：210-233；8.林軍挺等《中國紅外產(chǎn)品指南》北京:電子工業(yè)出版社，1994:1-14；9.邵式平.室溫型熱釋電紅外探測器焦平面列陣新進展.紅外與激光工程，1998,27(2):33-36；10.張鈞屏.紅外光電探測一器件市場與發(fā)展.世界產(chǎn)品與技術(shù)，2000，6(8):34-35；11.朱借辰.紅外探測器的進展.紅外技術(shù)，1999,21(6):12-18；12.O.Walter,R.Wayne,L.Stuart,H.ThomasJr.QpticalChopperfortheHIRDLSInstrument.SPIE.1998，3437:125-136；13.D，JBenford,T.R.Hunter,T.G.Phillips.NoiseEquivalentPowerof`BackgroundLimitedThermalDetectorsatSubMIiIlimeterWavelengths.InternationalJournalofInfraredandMlillimeterWaves,1998：50-7814.陳玻若.《紅外系統(tǒng)》北京:國防工業(yè)出版社，1995：65-10315.陳繼述等.《紅外探測器》北京:國防工業(yè)出版社,1986：12-2616.張愛全.紅外線遙控的基本原理和應(yīng)用范圍.山西電子技術(shù)2003，6：18-19。六、導(dǎo)師意見：…………………………………………指導(dǎo)教師（簽字）年月日七、審核意見：審查結(jié)果：1、通過；2、完善后通過；3、未通過負(fù)責(zé)人（簽字）：年月日附錄2：文獻綜述燕山大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文）文獻綜述課題名稱：紅外遙控可控硅控制插座通斷電路課題性質(zhì)：自選 課題來源：實際學(xué)院（系）：信息科學(xué)與工程學(xué)院專業(yè)：電子信息工程年級：03級學(xué)生姓名：張熹指導(dǎo)教師：顧廣華2007年6月一、課題國內(nèi)外現(xiàn)狀：目前，全世界范圍內(nèi)對紅外線的應(yīng)用非常廣泛，不論是軍事領(lǐng)域，醫(yī)學(xué)領(lǐng)域還是家庭生活當(dāng)中，我們都有聽說或見到有關(guān)紅外線的應(yīng)用實例。紅外通信就是我們對其應(yīng)用中的非常重要的一方面。紅外線通信是一種廉價、近距離、無線、低功耗、保密性強的通信方案。紅外數(shù)據(jù)的傳輸具有成本低廉、連接方便、簡單易用、結(jié)構(gòu)緊湊等特點。紅外遙控是目前世界上使用最廣泛的一種通信和遙控手段。二、研究主要成果：紅外通信由來已久，但是進入90年代，這一通信技術(shù)又有新的發(fā)展，應(yīng)用范圍更加廣泛。

1995年，一個由部件、計算機系統(tǒng)、外圍設(shè)備和電信廠商組成的大型集團──紅外數(shù)據(jù)協(xié)會(IrDA)就紅外通信的一套標(biāo)準(zhǔn)達成一致?，F(xiàn)在約有120家以上的廠商支持紅外通信標(biāo)準(zhǔn)。其中的許多廠商已推出符合紅外通信標(biāo)準(zhǔn)并支持Windows95/98，windowsME,windows2000，windowsXP,Linux，Uniux等更新操作系統(tǒng)的產(chǎn)品。

紅外數(shù)據(jù)協(xié)會開發(fā)的這種新的無線通信標(biāo)準(zhǔn)還得到PC機產(chǎn)業(yè)的有力支持。主要的開發(fā)廠商，如微軟、蘋果、索尼、東芝和惠普公司，已推出了在計算機之間采用這種高速紅外數(shù)據(jù)通信的PC機、便攜試計算機、打印機和手持式個人數(shù)字助理(PDA)設(shè)備。

此外，紅外通信的連通性已用在絕大多數(shù)新的筆記本計算機中，并成為一種最具成本效益和便于使用的無線通信技術(shù)而問鼎市場。三、發(fā)展趨勢：隨著紅外線通信的應(yīng)用越來越廣，各國都在積極的研究紅外線通信的各種應(yīng)用。就我國而言，紅外通信已經(jīng)深入人們的日常生活當(dāng)中，無論是工業(yè)生產(chǎn)，還是各種日常生活用品都有涉及到紅外通信的應(yīng)用的方方面面。在現(xiàn)代生活當(dāng)中應(yīng)用比較廣泛的就是對于紅外線串口通信的研究。利用單片機串口來實現(xiàn)紅外通信已經(jīng)被人們越來越多的使用，所以對它的研究也就越來越大，越來越廣。四、存在問題：紅外線應(yīng)用雖然廣泛，但是其傳輸具有一定的局限性，無法穿透墻壁，因此在很大程度上阻礙了紅外線傳輸?shù)陌l(fā)展。五、主要參考文獻：1.記紅.《紅外技術(shù)基礎(chǔ)與應(yīng)用》北京:科學(xué)出版社,1979：30-68；2.B.L.Upschulte,D.M.Sonnenfeoh,M.G.Allen.MeasurementofCO,CO2,OHandH2OinRoomTemperatureandCombustionGasesbyUseofaBroadlyCurrent-tunedMultisectionInGaAspDiodeLaser.Apps.Dpt.1999,9(38):489-496；3.S.Haruhisa,O.Toshihiro,H.Masayasu,O.Akira,N.Akira,H.Syoichi,Y.Makoto.DevelopmentofaSpaceborneFaurierTransformSpectrometerforGlobalAtmosphericMonitoring.Digest-IGARSS.1991，2:931-934；4.A.P.H.Goede.R.Hoogeveen,S.Slijkhuis.R.J.vanderA.J.deVries.InstrumentPerformanceandTest.AtmosphericRadiation,Pros.SPIE.1993,2049:174-182；5.陳永甫.《紅外探測與控制電路》北京:人民郵電出版社，2004，6：127-150；6.R.D.小哈得遜.《紅外系統(tǒng)原理》北京:國防工業(yè)出版社，1975：63-89；7.吳宗凡等.《紅外與微光技術(shù)》北京:國防工業(yè)出社,1998：210-233；8.林軍挺等《中國紅外產(chǎn)品指南》北京:電子工業(yè)出版社，1994:1-14；9.邵式平.室溫型熱釋電紅外探測器焦平面列陣新進展.紅外與激光工程，1998,27(2):33-36；10.張鈞屏.紅外光電探測一器件市場與發(fā)展.世界產(chǎn)品與技術(shù)，2000，6(8):34-35；11.朱借辰.紅外探測器的進展.紅外技術(shù)，1999,21(6):12-18；12.O.Walter,R.Wayne,L.Stuart,H.ThomasJr.QpticalChopperfortheHIRDLSInstrument.SPIE.1998，3437:125-136；13.D，JBenford,T.R.Hunter,T.G.Phillips.NoiseEquivalentPowerof`BackgroundLimitedThermalDetectorsatSubMIiIlimeterWavelengths.InternationalJournalofInfraredandMlillimeterWaves,1998：50-7814.陳玻若.《紅外系統(tǒng)》北京:國防工業(yè)出版社，1995：65-10315.陳繼述等.《紅外探測器》北京:國防工業(yè)出版社,1986：12-2616.張愛全.紅外線遙控的基本原理和應(yīng)用范圍.山西電子技術(shù)2003，6：18-19。附錄3：英文翻譯為移動網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的全新的基于SIP協(xié)議的最佳路由摘要——在各種各樣的無線業(yè)務(wù)的提供下，例如，3G（第三代通信）和WLAN（無線局網(wǎng)域），越來越多的人們要求在任何時間任何地點都能登陸因特網(wǎng)。例如，人們在公共汽車上想查收電子郵件或者在火車旅途中想看在線新聞，對于這種情況，IETF（網(wǎng)絡(luò)工程協(xié)會）提出一種移動網(wǎng)絡(luò)的概念，即，一部分用戶作為移動單元，我們解決移動網(wǎng)絡(luò)最基本的支撐協(xié)議是由MIPv6（第六代移動網(wǎng)絡(luò)協(xié)議）引申出來的.為了避免MIPv6帶來的同樣問題,一種新的基于移動網(wǎng)絡(luò)的協(xié)議被提案，即SIP-NEMO(基于SIP的移動網(wǎng)絡(luò))協(xié)議，它的提出不僅解決了移動網(wǎng)絡(luò)運行的問題，而且完成了在無須傳送太多的無線信號信息的情況下進行最佳路由選擇，甚至是套嵌的移動網(wǎng)絡(luò)。在這片文章中，我們將分析、計算、并模擬這套方案的性能.索引：報頭翻譯，移動網(wǎng)絡(luò)套嵌，移動網(wǎng)絡(luò)，最佳路由，會議啟動協(xié)議（SIP）I．介紹伴隨著無線設(shè)計的增多，還有無線技術(shù)的進步，用戶可以在任何時間任何地方用多種設(shè)備上網(wǎng)?；谶^去的對移動網(wǎng)絡(luò)的研究，基本的文獻是如何解決保持在漫游時通話，即，如何解決在不中斷的情況下自主接入網(wǎng)絡(luò)，即便是在移動的時候，在本章中這個問題被主要說明，針對這一問題人們提出許多解決方案，其中比較著名的倆個是：MIPv6和SIP，然而，如果用戶在交通工具上移動時，例如，公車上，火車上，飛機上。傳輸工具也可以當(dāng)成一種移動網(wǎng)絡(luò)，它被當(dāng)成一些用戶從一個場所移動到另一個場所。這種網(wǎng)絡(luò)移動和網(wǎng)絡(luò)變換被做為一種移動網(wǎng)絡(luò)詳細(xì)說明。IETF成立的NEMO提出了一種在支撐移動網(wǎng)的基本支撐協(xié)議，通過了解NEMO，固定網(wǎng)絡(luò)和移動網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵不同在于它們的管理，即，在移動網(wǎng)絡(luò)是否有一個中心點。對于每個移動用戶的頻繁的移動被單獨管理。相反的，至少有一個移動網(wǎng)絡(luò)控制中心。這些有利網(wǎng)絡(luò)的移動為：1）節(jié)省網(wǎng)絡(luò)資源，2）降低復(fù)雜性3）無人值守。首先，自從移動用戶連接到網(wǎng)絡(luò)控制中心，它就可以在用戶和控制中心之間發(fā)送無線信號,因為在用戶和程控中心距離很短。第二，一旦用戶作為一個移動單元，每個移動用戶不必一個一個的更新自己的位置信息。而是網(wǎng)絡(luò)控制中心獲取它們的位置信息進行全球定位。所有的用戶可以學(xué)習(xí)到網(wǎng)絡(luò)，并訪問網(wǎng)絡(luò)。因此，移動網(wǎng)絡(luò)可以減少在更新位置方面的復(fù)雜度，也可以減少無人值守站的數(shù)量。盡管被提出的協(xié)議很多，在今后MIPv6也能解決移動網(wǎng)絡(luò)的問題，但它仍然存在很多問題?；谶^去對主機移動的研究，我們設(shè)計提出了一種新的基于SIP協(xié)議的移動網(wǎng)絡(luò)管理方案，即SIP-NEMO。在這片文章中詳細(xì)討論，具體的優(yōu)點如下：首先，自從SIP-NEMO的提出以來，它就解決了MIPv6的遺留問題。其次，在SIP用戶間用直接的傳輸路由,通過最佳路由數(shù)據(jù)可以無時延傳輸。最后，為了避免無線傳輸中太多的最佳路由信息，SIP-NEMO協(xié)議提出了URI比較列表，當(dāng)一個移動用戶在網(wǎng)絡(luò)變換的時候減少了請求信息的數(shù)量，這片文章接下來要談?wù)摰挠校旱诙糠纸榻BSIP-NEMO提出的目得，前提條件；第三部分SIP-NEMO協(xié)議的體系結(jié)構(gòu)；第四部分詳細(xì)描述SIP-NEMO的HANGOFF程序。第五部分介紹仿真和計算結(jié)果。第六部分結(jié)束語。II、動機、目得和必要條件在介紹提議方案之前，我們看一下當(dāng)前的MIPv6-NEMO.盡管它能解決移動網(wǎng)絡(luò)問題，但仍然面臨的四個問題：1）不是最理想的路由2）標(biāo)題太長3）家庭代理的問題4）包的時延——在陸由器和它之間的雙向通道。首先，MIPV6-NEMO的路由通道是成比例增長的，例如，一個通信節(jié)點（CN）想和一個移動用戶通信，一個移動網(wǎng)絡(luò)含有倆個套嵌。MR2（移動路由器2）和MR1（移動路由器為子母機。必須先給MR2發(fā)送數(shù)據(jù)報，然后才能和MR1通信。一旦MR1收到）數(shù)據(jù)報，它分析后送交MR2，然后MR2裁報再收報再發(fā)送給MH，這種路由方式叫做裁報路由。第二，當(dāng)每個包被裁報后必須添加新的IP地址，一旦水平嵌套變的越來越多，每個包的必須被解包好幾次。因而，MIPV6-NEMO對每個包造成了多報頭。如果一個MR的HA的碰撞，整個通道也被破壞。換句話說，MR將失去它的全球可達性和在網(wǎng)絡(luò)上的其它正給它發(fā)送信息的節(jié)點。因此，MIPV6-NEMO不是最優(yōu)的，它可能會發(fā)生傳播時延和包時延。為了改進基于MIPv6的主機移動的方法，SIP協(xié)議也常常用于解決主機移動問題。比較著倆種方法，我