文獻(xiàn)綜述-基于單片機(jī)的紅外遙控系統(tǒng)設(shè)計(jì).doc

紅外遙控目前紅外遙控器幾經(jīng)在各種電器上得到了廣泛的應(yīng)用，但一般系統(tǒng)設(shè)備均采用專用的遙控編碼及解碼集成電路，具有制作電路簡(jiǎn)單等特點(diǎn)，但由于這些芯片價(jià)格比較昂貴，功能鍵數(shù)及功能受到限制，且相互之間采用的遙控編碼方式相互不兼容，只適用與專用產(chǎn)品的應(yīng)用，應(yīng)用范圍受到限制，采用單片機(jī)進(jìn)行的遙控系統(tǒng)設(shè)計(jì)，具有硬件接口簡(jiǎn)單方便，編程靈活多樣，操作碼個(gè)數(shù)可以隨意設(shè)定等優(yōu)點(diǎn)。一 紅外技術(shù)的發(fā)展歷史紅外技術(shù)發(fā)展的先導(dǎo)是紅外探測(cè)器的發(fā)展。1800年，F(xiàn)W赫歇爾發(fā)現(xiàn)紅外輻射時(shí)使用的是水銀溫度計(jì)，這是最原始的熱敏型紅外探測(cè)器。 1830年以后，相繼研制出溫差電偶的熱敏探測(cè)器、測(cè)輻射熱計(jì)等。在1940年以前，研制成的紅外探測(cè)器主要是熱敏型探測(cè)器。 19世紀(jì)，科學(xué)家們使用熱敏型紅外探測(cè)器，認(rèn)識(shí)了紅外輻射的特性及其規(guī)律，證明了紅外線與可見光具有相同的物理性質(zhì)，遵守相同的規(guī)律。它們都是電磁波之一，具有波動(dòng)性，其傳播速度都是光速、波長(zhǎng)是它們的特征參數(shù)并可以測(cè)量。 20世紀(jì)初開始，測(cè)量了大量的有機(jī)物質(zhì)和無機(jī)物質(zhì)的吸收、發(fā)射和反射光譜，證明了紅外技術(shù)在物質(zhì)分析中的價(jià)值。 30年代，首次出現(xiàn)紅外光譜代，以后，它發(fā)展成在物質(zhì)分析中不可缺少的儀器。 40年代初，光電型紅外探測(cè)器問世，以硫化鉛紅外探測(cè)器為代表的這類探測(cè)器，其性能優(yōu)良、結(jié)構(gòu)牢靠。 50年代，半導(dǎo)體物理學(xué)的迅速發(fā)展，使光電型紅外探測(cè)器得到新的推動(dòng)。 到60年初期，對(duì)于13、35和813微米三個(gè)重要的大氣窗口都有了性能優(yōu)良的紅外探測(cè)器。在同一時(shí)期內(nèi)，固體物理、光學(xué)、電子學(xué)、精密機(jī)械和微型致冷器等方面的發(fā)展，使紅外技術(shù)在軍、民兩用方面都得到了廣泛的應(yīng)用。 60年代中葉起，紅外探測(cè)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。在紅外技術(shù)的發(fā)展中，需要特別指出的是：60年代激光的出現(xiàn)極大地影響了紅外技術(shù)的發(fā)展，很多重要的激光器件都在紅外波段，其相干性便于移用電子技術(shù)中的外差接收技術(shù)，使雷達(dá)和通信都可以在紅外波段實(shí)現(xiàn)，并可獲得更高的分辨率和更大的信息容量。在此之前，紅外技術(shù)僅僅能探測(cè)非相干紅外輻射，外差接收技術(shù)用于紅外探測(cè)，使探測(cè)性能比功率探測(cè)高好幾個(gè)數(shù)量級(jí)。另外，由于這類應(yīng)用的需要，促使出現(xiàn)新的探測(cè)器件和新的輻射傳輸方式，推動(dòng)紅外技術(shù)向更先進(jìn)的方向發(fā)展。1二 紅外線的特點(diǎn)在光譜中波長(zhǎng)自0.76至400微米的一段稱為紅外線，紅外線是不可見光線。所有高于絕對(duì)零度（273）的物質(zhì)都可以產(chǎn)生紅外線。現(xiàn)代物理學(xué)稱之為熱射線。醫(yī)用紅外線可分為兩類：近紅外線與遠(yuǎn)紅外線。近紅外線或稱短波紅外線，波長(zhǎng)0.761.5微米，穿入人體組織較深,約510毫米；遠(yuǎn)紅外線或稱長(zhǎng)波紅外線，波長(zhǎng)1.5400微米，多被表層皮膚吸收，穿透組織深度小于2毫米。紅外線是太陽光線中眾多不可見光線中的一種，由德國(guó)科學(xué)家霍胥爾于1800年發(fā)現(xiàn)，又稱為紅外熱輻射,他將太陽光用三棱鏡分解開，在各種不同顏色的色帶位置上放置了溫度計(jì)，試圖測(cè)量各種顏色的光的加熱效應(yīng)。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，位于紅光外側(cè)的那支溫度計(jì)升溫最快。因此得到結(jié)論：太陽光譜中，紅光的外側(cè)必定存在看不見的光線，這就是紅外線。也可以當(dāng)作傳輸之媒界。 太陽光譜上紅外線的波長(zhǎng)大于可見光線，波長(zhǎng)為0.751000m。紅外線可分為三部分，即近紅外線，波長(zhǎng)為0.751.50m之間；中紅外線，波長(zhǎng)為1.506.0m之間；遠(yuǎn)紅外線，波長(zhǎng)為6.0l000m 之間。2三 紅外遙控的原理紅線遙控是利用近紅外光傳送遙控指令的，波長(zhǎng)為0.76um1.5um。用近紅外作為遙控光源，是因?yàn)槟壳凹t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(zhǎng)一般為0.8um0.94um，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，可以獲得較高的傳輸效率及較高的可靠性。紅外遙控的發(fā)射電路是采用紅外發(fā)光二極管來發(fā)出經(jīng)過調(diào)制的紅外光波；紅外接收電路由紅外接收二極管、三極管或硅光電池組成，它們將紅外發(fā)射器發(fā)射雕紅外光轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的電信號(hào)，再送后置放大器。 發(fā)射機(jī)一般由指令鍵(或操作桿)、指令編碼系統(tǒng)、調(diào)制電路、驅(qū)動(dòng)電路、發(fā)射電路等幾部分組成。當(dāng)按下指令鍵或推動(dòng)操作桿時(shí)，指令編碼電路產(chǎn)生所需的指令編碼信號(hào)，指令編碼信號(hào)對(duì)載體進(jìn)行調(diào)制，再由驅(qū)動(dòng)電路進(jìn)行功率放大后由發(fā)射電路向外發(fā)射經(jīng)調(diào)制定指令編碼信號(hào)。接收電路一般由接收電路、放大電路、調(diào)制電路、指令譯碼電路、驅(qū)動(dòng)電路、執(zhí)行電路(機(jī)構(gòu))等幾部分組成。接收電路將發(fā)射器發(fā)出的已調(diào)制的編碼指令信號(hào)接收下來，并進(jìn)行放大后送解調(diào)電路，解調(diào)電路將已調(diào)制的指令編碼信號(hào)解調(diào)出來，即還原為編碼信號(hào)。指令譯碼器將編碼指令信號(hào)進(jìn)行譯碼，最后由驅(qū)動(dòng)電路來驅(qū)動(dòng)執(zhí)行電路實(shí)現(xiàn)各種指令的操作控制（機(jī)構(gòu)）。3四 與其它遙控技術(shù)比較紅外遙控器（IR Remote Control）是利用波長(zhǎng)為0.761.5m之間的近紅外線來傳送控制信號(hào)的遙控設(shè)備。常用的紅外遙控系統(tǒng)一般分發(fā)射和接收兩個(gè)部分。發(fā)射部分的主要元件為紅外發(fā)光二極管。它實(shí)際上是一只特殊的發(fā)光二極管，由于其內(nèi)部材料不同于普通發(fā)光二極管，因而在其兩端施加一定電壓時(shí)，它便發(fā)出的是紅外線而不是可見光。接收部分的主要元件為紅外接收二極管，一般有圓形和方形兩種。紅外接收二極管在電路中應(yīng)用時(shí)是反向運(yùn)用，這樣才能獲得較高的靈敏度。由于紅外發(fā)光二極管的發(fā)射功率一般都較?。?00mW左右），所以紅外接收二極管接收到的信號(hào)比較微弱，因此就要增加高增益放大電路，最近幾年大多都采用成品紅外接收頭。紅外遙控的特點(diǎn)是不影響周邊環(huán)境、不干擾其它電器設(shè)備。由于其無法穿透墻壁，故不同房間的家用電器可使用通用的遙控器而不會(huì)產(chǎn)生相互干擾；電路調(diào)試簡(jiǎn)單，只要按給定電路連接無誤，一般不需任何調(diào)試即可投入工作；編解碼容易，可進(jìn)行多路遙控。因此，現(xiàn)在紅外遙控在家用電器、室內(nèi)近距離（小于10米）遙控中得到了廣泛的應(yīng)用。無線電遙控器（RF Remote Control）是利用無線電信號(hào)對(duì)遠(yuǎn)方的各種機(jī)構(gòu)進(jìn)行控制的遙控設(shè)備。這些信號(hào)被遠(yuǎn)方的接收設(shè)備接收后，可以指令或驅(qū)動(dòng)其它各種相應(yīng)的機(jī)械或者電子設(shè)備，去完成各種操作，如閉合電路、移動(dòng)手柄、開動(dòng)電機(jī)，之后再由這些機(jī)械進(jìn)行需要的操作。作為一種與紅外遙控器相補(bǔ)充的遙控器種類，在車庫門、電動(dòng)門、道閘遙控控制，防盜報(bào)警器，工業(yè)控制以及無線智能家居領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。常用的無線電遙控系統(tǒng)一般分發(fā)射和接收兩個(gè)部分。發(fā)射部分一般分為兩種類型，即遙控器與發(fā)射模塊，遙控器和遙控模塊是對(duì)于使用方式來說的，遙控器可以當(dāng)一個(gè)整機(jī)來獨(dú)立使用，對(duì)外引出線有接線樁頭；而遙控模塊在電路中當(dāng)一個(gè)元件來使用，根據(jù)其引腳定義進(jìn)行應(yīng)用，使用遙控模塊的優(yōu)勢(shì)在于可以和應(yīng)用電路天衣無縫的連接、體積小、價(jià)格低、物盡其用，但使用者必須真正懂得電路原理，否則還是用遙控器來的方便。接收部分一般來說也分為兩種類型，即超外差與超再生接收方式，超再生解調(diào)電路也稱超再生檢波電路，它實(shí)際上是工作在間歇振蕩狀態(tài)下的再生檢波電路。超外差式解調(diào)電路與超外差收音機(jī)相同，它是設(shè)置一本機(jī)振蕩電路產(chǎn)生振蕩信號(hào)，與接收到的載頻信號(hào)混頻后，得到中頻（一般為465kHz）信號(hào)，經(jīng)中頻放大和檢波，解調(diào)出數(shù)據(jù)信號(hào)。由于載頻頻率是固定的，所以其電路要比收音機(jī)簡(jiǎn)單一些。超外差式的接收器穩(wěn)定、靈敏度高、抗干擾能力也相對(duì)較好；超再生式的接收器體積小、價(jià)格便宜。無線電遙控常用的編碼方式有兩種類型，即固定碼與滾動(dòng)碼兩種，滾動(dòng)碼是固定碼的升級(jí)換代產(chǎn)品，目前凡有保密性要求的場(chǎng)合，都使用滾動(dòng)編碼方式。4五 紅外技術(shù)的應(yīng)用紅外技術(shù)在安防領(lǐng)域、消防領(lǐng)域 、電力領(lǐng)域 、企業(yè)制程控制領(lǐng)域、醫(yī)療領(lǐng)域、建筑領(lǐng)域、遙感領(lǐng)域、工業(yè)控制、航空航天、家電領(lǐng)域等應(yīng)用廣泛。紅外遙控是一種無線、非接觸控制技術(shù)，具有抗干擾能力強(qiáng)，信息傳輸可靠，功耗低，成本低，易實(shí)現(xiàn)等顯著優(yōu)點(diǎn)，被諸多電子設(shè)備特別是家用電器廣泛采用，并越來越多的應(yīng)用到計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中。由于紅外通信具有隱蔽性，保密性強(qiáng)，故國(guó)外軍事通信機(jī)構(gòu)歷來重視這一技術(shù)的開發(fā)和應(yīng)用。這一技術(shù)在軍事隱蔽通信，特別是軍事機(jī)密機(jī)構(gòu)、邊海防的端對(duì)端通信中將發(fā)揮出重要的