红外遥控开关设计

宋文龙

摘要：本次设计的红外遥控开关，采用热释电传感器结合单片机技术及外设继电器和外接电路实现，具有 较好的灵敏度，当传感器感受到人体接近时，会发出一个逻辑电平给单片机，单片机会对信号经行处理，然后通过控制继电器等外设控制开关的启动闭合，这样就完成了红外遥控开关的功能。

关键词：红外遥控;单片机;热释电传感器

1 引言

本课题所要设计的红外遥控开关主要就是要通过近红外光信号来传送我们需要的指令。由于当前设计的红外发射器中的红外发光二极管发出的红外信号与红外接收器 接收到的红外信号的峰值波长基本都会落在近红外谱线的波段内，并且它们相对应的谱线正好重叠，可以非常好的匹配，这样就能够保证很高的传输效率和较好的准确性。由于红外信号是存在于自然界中的一种普通电磁辐射，是不可见光，所以对环境的影响基本很小。还有就是因为我们知道红外光谱的波长很明显比无线电的波长要小，所以平时使用红外遥控开关时，干扰不到其周围电器设备的正常使用和工作。最后，使用红外遥控开关的时候，因为它的低电压工作，体积小，耗能小，设计电路容易实现，所以具有非常广的发展空间。

2 红外遥控开关发射器设计

红外遥控开关系统主要是由红外信号发射系统和红外信号接收系统两大部分构成，本设计也是如此。红外遥控开关的发射系统的要用到的器件主要是红外发光二极管，555定时器构成的多谐振荡器来当方型波信号发生器。另外本课题发射器部分的电路我们选择由通常为3V电源来完成供电。 这样发射器系统就会有非常高的稳定性能。红外接收器部分我们选择用双稳态触发电路来对继电器形成控制，进而通过继电器的开关再对最后的负载电路进行控制。本课题红外发射器选用的是简单的555定时器组成的多谐振荡器电路以及红外发光二极管来构成。我们知道555定时器的主要特点是使用成本较小，工作性能稳定，通过外接几个简单电容、电阻，就完全可以完成我们需要的多谐振荡器等脉冲电路。多谐振动器又被叫做无稳态触发器，就是说它没有稳定的输出状态，多谐振动器只有两个暂稳态。在其电路在某一暂稳态之后，过一段时间后可自行触发到另外一个暂稳态状态下。然后就是电路中的这两个暂稳态自行互相转换时输出一系列的矩形方波。所以多谐振动器可以作为我们的矩形波发射器来使用。

输出方波的占空比为：

红外发光二极管外加正向的偏置电压向制作的PN结内注入电流然后进而激发出红外信号。红外发光二极管要求在能够适应不同程度的电压下正常工作，所以在它的电路回路中经常要串有限制电流的电阻，来达到其正常工作的效果。 当我们按下K按钮时，电路中的电源立刻就会接通，使该电路处在工作状态，同时，该电路会同时拥有可能出现的两种工作状态（即Q1导通状态，或Q1截止状态），但事实上电路中的这两种工作状态都会是暂稳态，再经过电容C2的反向充电，让Q1中的基极电压就会持续的产生变化，令该电路完成自动翻转，然后在这个电路每翻转一次时，输出的信号就会发生一次跳变，这样就使得最后输出的信号是矩形方波，在通过红外发光二极管调制下，该信号变成不可见光形式的红外信号然后发射出去。

3 红外遥控开关接收器设计

红外接收器系统主要是由简单的双稳态触发器电路和简单的继电器驱动电路来实现的。所说的双稳态触发器是一种很常见的电器元件，是具有很强记忆功能的简单逻辑单元电路，就是其可以储存一位二进制编码。普通的双稳态触发器通常具有两个基本稳定的工作状态，它的工作方式就是经过外加信号的触发下使该电路就能够从其中一种稳定的工作状态下快速的转变到另外一种稳定的工作状态下。经实际设计我们可以清楚看到双稳态触发电路以及继电器电路是构成了该接收电路系统的主体，尤其是该系统电路中的两个三极管Q2、Q3所构成了简单双稳态触发电路。仔细观察电路图可知，电阻R2和R4是通过5V的电源然后与三极管Q3的基极相连。還有就是三极管Q2的基极则直接和三极管Q3中的集电极相互连接。我们给电源通上电时，因为电阻能够分压，即三极管Q3的基极由于电阻R2、R4的分压大于三极管Q3的基极导通电压，因此电路中三极管Q3经过通电的基极就会因为变得导通然后变得饱和，进而 继电器就会吸合。最后当继电器吸合后，三极管Q2中的基 极电压会因为三极管Q3的饱和导通进而会被拉低，所以最后三极管Q2将会变得截止、三极管Q3会变为饱和导通的暂稳态。

当电路中的红外接收管在接收到来自红外发射器发射出的红外信号时，然后在该红外信号经过电路中的电容C3，C4时就会变为一组尖脉冲形式（这是就是因为电路中给定的电容的阻值会非常小，这样就能保证其充放电的过程会在瞬间完成，就是说接收到的信号波形将会被我们近似成一组尖脉冲形式）。然后被二极 管的隔离变成的脉冲波形只有低电平，把这组低电平脉冲波 形送到二极管D2、D3处，等到负脉冲过来了之后，三极管Q2因为处在截止状态而会没有任何的反应，但是这时处在导通状态下的三极管Q3 却会因为二极管D3的变得导通而其基极中的电压被拉低使得三极管截止，所以电路中三极 Q3的集电极中的电压会变高，拉高另一三极管Q2的基极中的电压，将从截止状态变为导通状态，最后构成另外一种稳态。

4 系统测试

该红外遥控开关的设计主要是用示波器来测量红外发射器发出的红外信号是不是方波。经过调试，本次设计的红外发射器发出信号的是方波。所以该红外发射器电路已调试成功，可以用来系统的整体设计。因为红外接收器最后是用继电器电路来控制的，调试结果会非常的简单明白，就不用专门的选仪器调试了。

参考文献：

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