基于單片機的紅外遙控電路設計

1 引言

紅外遙控器已被廣泛使用在各種類型的家電產品上，它的出現給使用家器提供了很多的便利。紅外遙控系統一般由紅外發射裝置和紅外接受設備兩大部分組成。紅外發射裝置又可由鍵盤電路、紅外編碼芯片、電源和紅外發射電路組成。紅外接收設備可由紅外接收電路、紅外解碼芯片、電源和應用電路組成。通常為了使信號能更好的被傳輸發送端將基帶二進制信號調制為脈沖串信號，通過紅外發射管發射。本設計采用Atmega8作為紅外發射編碼和接收解碼芯片。

2 系統功能分析

一個完整的照明燈的紅外遙控電路應具有以下功能：

按下任意一個開關能使相應的燈實現亮滅的功能，按下總開關實現所有燈的亮滅，按下相應的定時關閉鍵能實現電燈在設定的時間內關閉。

3 系統硬件的實現方案

3.1 系統原理圖

通用紅外遙控系統由調制、發射和接收三大部分組成，本系統以ATmega8單片機作為紅外發射編碼和接收解碼芯片，另外再以HS5104作為發射編碼芯片，5個鍵盤輸入模塊中的三個用于給3路電燈分別進行亮滅操作，一個鍵盤輸入模塊用于操作所有燈的亮滅，最后剩下的一個鍵盤輸入模塊用于實現電燈在設定的時間內關閉的功能。紅外遙控系統如圖1所示：

圖1 紅外遙控系統

（1）發射系統

發射系統一般用電池供電，這就要求芯片的功耗要很低，芯片大多都設計成可以處于休眠狀態，當有按鍵按下時才工作，這樣可以降低功耗。紅外線通過紅外發光二極管（LED）發射出去，紅外發光二極管內部材料和普通發光二極管不同，在其兩端施加一定電壓時，它發出的是紅外線而不是可見光。

圖2a 簡單驅動電路

圖2b 射擊輸出驅動電路

如圖2a和圖2b是LED的驅動電路，圖2a是最簡單電路， 選用元件時要注意三極管的開關速度要快，還要考慮到LED的正向電流和反向漏電流，一般流過LED的最大正向電流為100mA，電流越大，其發射的波形強度越大。

圖2a電路有一點缺陷，當電池電壓下降時，流過LED的電流會降低，發射波形強度降低，遙控距離就會變小。圖2b所示的射極輸出電路可以解決這個問題，兩個二極管把三級管基極電壓鉗位在1.2V左右，因此三級管發射極電壓固定在0.6V左右，發射極電流IE基本不變，根據IE≈IC,所以流過LED的電流也基本不變，這樣保證了當電池電壓降低時還可以保證一定的遙控距離。

（2）接收系統

紅外信號接收系統的典型電路如圖3a所示：

圖3a 紅外線接收頭內部電路

該電路包括紅外監測二極管，放大器，限副器，帶通濾波器，積分電路，比較器等。紅外監測二極管監測到紅外信號，然后把信號送到放大器和限幅器，限幅器把脈沖幅度控制在一定的水平，而不論紅外發射器和接收器的距離遠近。交流信號進入帶通濾波器，帶通濾波器可以通過30khz到60khz的負載波，通過解調電路和積分電路進入比較器，比較器輸出高低電平，還原出發射端的信號波形。注意輸出的高低電平和發射端是反相的，這樣的目的是為了提高接收的靈敏度。

以上電路被集成在一個元件中，成為一體化紅外線接收頭，如圖3b所示：

圖3b 紅外線接收頭

紅外線接收頭的種類很多，引腳定義也不相同，一般都有三個引腳，包括供電腳，接地和信號輸出腳。根據發射端調制載波的不同應選用相應解調頻率的接收頭。

紅外線接收頭內部放大器的增益很大，很容易引起干擾，因此在接收頭的供電腳上須加上濾波電容，一般在22uf以上。有的廠家建議在供電腳和電源之間接入330歐電阻，進一步降低電源干擾。