九路红外遥控开关毕业设计.doc
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1、【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流九路红外遥控开关毕业设计.精品文档.引 言随着社会经济的发展，人们对生活质量的要求也在渐渐提高，拿日用品来说，越来越多的家用电器都开始使用遥控技术，电视机、VCD、空调、电风扇、甚至照相机、电脑可以说遥控技术的使用，早已经成为一种趋势。遥控技术之所以这么受现代人的欢迎，是因为它的使用，带给我们极大的方便，今时今日，人们的工作越来越繁忙，时间也显得越来越宝贵，遥控技术既能够帮我们节省一定的体力，还能节约我们宝贵的时间。这也是本设计的最终目的。当您劳累了一天回到家里，坐在沙发上休息的同时又想打开电视来看时；当您感到燥热想要打开空调来降温时；当天黑
2、了您想要打开灯照明时您都不得不走过去打开电源开关，虽然电视、空调都有遥控器，但那也是在接通电源的前提下才可以使用，试想一下，如果有一个遥控器可以遥控所有家电的电源开关，那将会解决您很多烦恼。在这次毕业实习中，本人设计所做的题目就是九路红外遥控开关。目前国内也有不少人做过这方面的设计，但其通病就是控制的路数少，不易扩展，成本较高，而且有很多元器件都不易购买。针对这些不足，本人所设计遥控开关，其技术指标是：电路简单，容易实现，成本较低，抗干扰能力强，遥控距离5米以上，并且能够较容易的扩展遥控的路数。毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在
3、指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得 及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。作 者 签 名： 日 期： 指导教师签名： 日期： 使用授权说明本人完全了解 大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的
4、前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。作者签名： 日 期： 学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名： 日期： 年 月 日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权 大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数
5、据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。涉密论文按学校规定处理。作者签名：日期： 年 月 日导师签名： 日期： 年 月 日指导教师评阅书指导教师评价：一、撰写（设计）过程1、学生在论文（设计）过程中的治学态度、工作精神 优 良 中 及格 不及格2、学生掌握专业知识、技能的扎实程度 优 良 中 及格 不及格3、学生综合运用所学知识和专业技能分析和解决问题的能力 优 良 中 及格 不及格4、研究方法的科学性；技术线路的可行性；设计方案的合理性 优 良 中 及格 不及格5、完成毕业论文（设计）期间的出勤情况 优 良 中 及格 不及格二、论文（设计）质量1、论文（设计）的
6、整体结构是否符合撰写规范？ 优 良 中 及格 不及格2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？ 优 良 中 及格 不及格三、论文（设计）水平1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义 优 良 中 及格 不及格2、论文的观念是否有新意？设计是否有创意？ 优 良 中 及格 不及格3、论文（设计说明书）所体现的整体水平 优 良 中 及格 不及格建议成绩： 优 良 中 及格 不及格（在所选等级前的内画“”）指导教师： （签名） 单位： （盖章）年 月 日评阅教师评阅书评阅教师评价：一、论文（设计）质量1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？ 优 良 中 及格 不及格2、是否完
7、成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？ 优 良 中 及格 不及格二、论文（设计）水平1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义 优 良 中 及格 不及格2、论文的观念是否有新意？设计是否有创意？ 优 良 中 及格 不及格3、论文（设计说明书）所体现的整体水平 优 良 中 及格 不及格建议成绩： 优 良 中 及格 不及格（在所选等级前的内画“”）评阅教师： （签名） 单位： （盖章）年 月 日教研室（或答辩小组）及教学系意见教研室（或答辩小组）评价：一、答辩过程1、毕业论文（设计）的基本要点和见解的叙述情况 优 良 中 及格 不及格2、对答辩问题的反应、理解、表达情况 优 良 中
8、 及格 不及格3、学生答辩过程中的精神状态 优 良 中 及格 不及格二、论文（设计）质量1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？ 优 良 中 及格 不及格2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？ 优 良 中 及格 不及格三、论文（设计）水平1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义 优 良 中 及格 不及格2、论文的观念是否有新意？设计是否有创意？ 优 良 中 及格 不及格3、论文（设计说明书）所体现的整体水平 优 良 中 及格 不及格评定成绩： 优 良 中 及格 不及格（在所选等级前的内画“”）教研室主任（或答辩小组组长）： （签名）年 月 日教学系意见：系主任：
9、 （签名）年 月 日第一章 红外线基本知识所谓红外线是指波长超过红色可见光的电磁辐射，利用红外辐射实现的无线数据传输，称为红外线技术。红外线波长一般是在750nm至1mm之间，它的频率高于微波而低于可见光，是一种人的眼睛看不到的光线。红外通讯一般采用红外波段内的近红外线，波长在0.75um至25um之间。红外数据协会（IRDA）成立后，为了保证不同厂商的红外产品能够获得最佳的通讯效果，红外通讯协议将红外数据通讯所采用的光波波长的范围限定在850nm至900nm之内。由于红外线的波长较短，对障碍物的衍射能力差，所以更适合应用在需要短距离无线通讯的场合，进行点对点的直线数据传输。红外通信是利用红外
10、技术实现两点间的近距离保密通信和信息转发。它一般由红外发射和接收系统两部分组成。发射系统对一个红外辐射源进行调制后发射红外信号，而接收系统用光学装置和红外探测器进行接收，就构成红外通信系统。红外通信具有保密性强，息容量大，结构简单等特点，既可以是室内使用，也可以在野外使用，由于它具有良好的方向性，常被用于国防边界哨所与哨所在之间的保密通信，但红外射束易受尘埃、雨水等物质的吸收，如何在野外环境下克服这些物质的吸收，增强红外射束信号的强度是重要的研究课题。第二章 方案设计第一节 方案选择方案一 通过区分控制电压来实现多路控制 图1-1 电压控制方框图如图1-1，本方案在工作时，发射部分当按键按下时
11、，控制电压生成电路根据不同的按键产生不同的电压，从而控制红外发射管发出信号的强弱；接收部分接收到不同强弱的信号，将其放大，再由电压比较电路分辨出不同大小的电压，并实现对不同路开关的控制。 本方案遥控的距离比较近，且容易受到干扰，控制电压不易区分。方案二 通过不同频率来控制各路开关 图1-2 频率控制方框图如图1-2，本方案工作时，发射部分的频率生成电路根据按键的不同产生相应的出频率，经过调制电路调制后，由红外发射管发射出红外信号；红外接收管接收到红外信号，经过解调、放大、整形后，将信号传入单片机，单片机根据输入信号频率的不同，来控制不同的开关电路。本方案的优点是遥控距离较远，抗干扰能力强，但是
12、由于它是通过区分频率来控制多个电路，故不易实现对其控制路数的扩展。方案三 由脉冲编码来实现多路控制 图1-3 编码控制方框图如图1-3，本方案的发射部分将各个按键按下时产生的脉冲信号进行编码，再经过调制，由红外发射管发射出红外信号；接收时，接收到的红外信号经过解调电路，放大电路后，再进行解码，然后再由单片机来实现多路控制。本方案具有抗干扰能力强，遥控距离远，工作稳定等特点，对多路控制的扩展也较容易实现。第二节 方案论证方案一通过对控制电压的区分来控制多个电路的开关，对电压的准确度要求较高，而电压在电路中容易受到噪音等因素的干扰，同时，红外信号在传递过程中也会受到电磁波等干扰，影响其信号的强度，
13、从而影响接收部分在比较电压时对电压的判断。另外，发射部分中没有调制，导致接收距离很近，使其在遥控中的实用性也很小。方案二采用频率来区分不同按键并实现多路控制，在传递过程中，信号的频率很难受到影响，经过调制后，红外发射管发出的红外信号有很强的抗干扰能力，接收距离也较远，但频率产生电路产生出的频率需要比调制出的信号频率小得多，在一定范围内，产生出的频率还要有相当的间隔，这就使本方案在控制路数上受到一定的限制，工作效果也不好。方案三同样使用了调制电路，使其具有抗干扰能力强和接收距离远的特点，和方案二不同的是，采用脉冲编码来区分不同的按键，这样接收部分接收到的信号经过解调、放大、解码后能够准确的区分开
14、来，编码时通过不同的逻辑组合，再由单片机来控制开关电路，就能够控制很多路，扩展起来也比较方便。综合比较三个方案，本人觉得方案三最可行，故选用方案三来完成设计。第三章 电路设计与调试 第一节 红外发射与接收电路红外发射部分电路如图3-1，电路比较简单，图中两电阻为限流电阻，三极管功率较大，红外发射用的是普通的红外发射二极管，采用+5V直流电源，a为信号输入端。 图31 红外发射电路红外接收部分需要接一个放大电路2，该电路采用OP07作为核心器件（如图32）。 图32 OP07引脚图OP07是一款超低输入失调电压，低漂移高增益运算放大器，性价比比较好，被电子设计者广泛使用，很适合本设计使用。其电路
15、结构如图33 图33 OP07内部电路实际应用中OP07常采用双电源供电（+3V+18V ，-3V-18V），也可以采用单电源供电（3V18V），考虑到整个电路是以5V直流供电，在此也采用单电源的形式供电。红外接收电路如图3-4，采用+5V直流电源，红外接收同样是市面上常见的普通红外接收二极管，与OP07组成的放大电路相接，R1是限流电阻，R2、R3为放大电路的偏置电阻，C1、C2起隔直流作用，放大电路的放大倍数为一百倍。图3-4 红外接收电路测试：发射电路与接收电路均接+5V直流电源，通过信号发生器在发射电路的信号输入端（图3-1的a端）接入正弦波信号，用示波器观察接收电路的放大电路输出端（
16、图3-4的b端），如能观察到与输入信号相同频率的波形，则说明该部分电路能够正常工作。经过反复测试，结果如下：只有当红外发射管和接收管的距离很近（小于10cm），并且两管对得很齐（两管头基本在同一直线上）时，接收部分才能接收到信号，且接收效果不好，波形较差。于是只好在接收电路上又接入一个放大电路，放大倍数为10倍，这样整个接收电路所接的放大电路是1000倍放大，再次经过多次测试，接收的距离远了一些，可以达到3米，但是收到的信号还是很差。经过考虑，决定改用电视机的红外线接收头试试。本人在电子市场找到一种常用的红外线接收头，价格不是很贵（5元左右），此种接收头内部集成了解调和放大电路，其接收信号的中
17、心频率为38KHz，这就需要在发射电路中加入调制电路，调制的目的是使所要传送的信息适合于信道的特性，以达到最有效的和最可靠的传输5。此处所用的是调频制，这种调制方式不仅可以将发射信号的频率大小改变成我们所需要的数值，还具有抗干扰能力强，抗衰落性能好等优点。加入调制后的发射电路如图3-54，滑变电阻Rp，10nF电容和非门组成一个RC多谐振荡器，根据需要，调节Rp的阻值，使振荡电路的振荡频率大致为38KHz。加入调制后，再次进行红外发射和接收的测试，此时由调制电路的输入端接入信号，由红外接收头接收道信号并进行解调、放大处理后输出的波形非常好，接收距离也变远了，在5米外接收到的信号效果也很好，而且
18、此种接收头的接收角度比较广，使得遥控部分不需要将发射管头完全对齐接收头，实用性和稳定性都大大增加了。图3-5 接入调制的红外发射电路第二节 编码与解码电路编码和解码部分，是本设计的重点，能否准确的进行编码解码，关系着接收部分电路能否准确的执行遥控操作，另外多路控制的实现也是由编码的逻辑组合来完成的。本部分电路采用了编码/解码集成电路芯片VD5026和VD5027。芯片外观如图3-6。 图3-6 芯片外观VD5026作为编码器有11个地址编码线，其编码信号由输出使能控制端（ ）控制，11根具有4种状态的地址编码线（1脚为第四态端子4TH），每次的编码序列均被连续的发送两次以提高可靠性。VD502
19、7解码器用来接收编码序列并对其进行译码，地址码由七位具有四种状态的地址线产生，总共可有16384种编码组合（1脚为第四态端子4TH），如果使用三态编码，7个地址线共有2187种编码方式，如用二态编码方式共有128种编码，另有四个连续的二进制数据输出端，可用于控制；当接收的码流序列有两次与芯片本地的地址编码相同，并且每次收到的数据位也相同时，数据被输出到数据管脚，同时VT端子输出一高电平脉冲。主要性能参数：u 工作温度范围：-40 - +85u 编码器的静态电流在25时小于10uAu 工作耗电电流Idd=1mAu 输出电流Io2mAu 输入电流Iin25uAu 可用于射频、超声波或红外线遥控的编
20、码的解码u RC振荡器，无需外接晶振u 外部组件容许量大，能够使用误差为5的元件u 内部上电复位使得解码器所有输出端为低电平VD5026和VD5027的内部结构图分别如图3-7和图3-8所示。图3-7 VD5026内部结构 图3-8 VD5027内部结构工作特性：VD5026及VD5027是加密地址/控制数据的编码与译码器，在进行加密地址编码的同时，还可进行控制数据的编码。当VD5026与VD5027所设定的加密地址编码相同时，解码器应有相应的输出，表示接收正确。同时，解码器将编码器所设定的控制数据在相应的端口输出，以实现控制功能。VD5026与VD5027的保密性能很好。可以利用不同的地址编
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