基于单片机的红外遥控开关设计

宋振凯 赵婧 郑洋 王宇 朱浩 林柏宇

摘 要：红外遥控技术在各种家用电器和工业电子器件中的应用逐渐普及，成为现代人生活工作中不可或缺的部分，尤其是红外遥控可以远距离控制电器，大大方便了人们的生活。文章提出一种红外遥控开关的设计，采用单片机作为发射端核心，对电灯的开关控制及亮度调节;单片机作为接收端核心，接收端 IRLink组件将解调信号送入控制器，通过编写C程序，实现红外遥控信号的收发。

关键词：单片机;IRLink模块;红外遥控控制;C语言

0 引言

随着科技的不断发展，红外遥控家用电器几乎已经成为每个家庭日常生活中必不可失的一部分。红外遥控是目前家用电器中应用比较多的遥控方式，其优点是不会影响周围环境，不会干扰其他电器设备[1-2]。由于难以穿过墙壁，因此不同的房间的电器可使用同一的遥控器而不会相互干扰;电路调试较为简单，只要电路连接无误，一般不需其他调试就可以投入工作;编解码不难，可进行多路遥控。红外遥控在家用电器、近距离的遥控中得到了广泛应用。

本文设计利用红外遥控的系统由数字电路及模拟电路两部分组成。基于单片机的红外遥控开关，拥有用于控制用电器的电源、调节用电器的功率大小等多种功能，不仅可指定使用现有的任意一个红外遥控器进行控制[3]，还能进一步设定具体用哪一个按键控制，具有学习记忆功能。

1 红外遥控开关电路设计

1.1 电路设计方案

整个系统由发射电路和接收电路组成。其工作流程，首先是由人按下按键发射信号，红外信号会被接收电路采集，通过对所采集的信号的检测和放大，输出信号给单片机，通过单片机的指令来实现对继电器的控制;由发射电路发射的信号经过光电耦合电路后发送给接收电路，接收电路检测到输出信号时，对外接LED灯进行通断和亮度的调节。

红外遥控发射部分包括单片机、行列式键盘、数码管显示（见图1）。控制核心为AT89C52，单片机的定时器中断产生38kHz红外方波信号，其P3.6口输出待发射数据。该数据和38k 载波信号调制后发射到接收电路，接收电路再通过光电耦合器即Proteus软件自带的IRLINK模块调制后送到U2的外部中断INTO。当按下某一个键后会点亮LED灯，并产生具有不同的编码数字脉冲，会发出对应的编码。

P1口作为键扫描端口，采用4X4矩阵键盘， PO口相接数码管显示的值是矩阵键盘的按键值。

红外接收部分的控制核心为单片机，P2.0到P2.3输出经三极管放大后与对应的继电器连接。

1.2 矩阵键盘工作原理

此处用到的是4×4矩阵键盘，将16个按键排成4行4列，一行将每个按键的一端连接在一起构成行线，第一列将每个按键的另外一端连接在一起构成列线，将8根线连接到单片机的8个I/O端口上。检测时先送一列为低电平，其余全为高电平，然后立即轮流检测各行是否有低电平，若检测到某一行为低电平，便可知道被按下的是哪个键。

2 光电耦合电路

光电耦合器是以光为媒介来传输电信号的器件，把红外发光二极管与光敏二极管封装在管壳内。当输入端加电信号时发光器发出光线，光敏二极管接收后就产生光电流，从输出端流出，从而实现光-电-光的转换。

由三极管放大后的信号，接红外发射接收一体化装置光电耦合器，即Proteus 软件自带的IRLINK模块，其接入了解调器，以实现对脉冲编码信号调制的红外光信号的接收。然后，对红外信号的接收、放大、检波、整形，得到TTL电平编码，将信号解调后送到U2的外部中断P3.2INTO口。

3 系统总体设计流程

在发射电路中使用12M集体振荡器，按下开关产生相应的脉冲频率，信号扫描后，会由三极管放大。本设计采用的是一个PNP型的三极管，采用共基级接法。

接收电路的信号由P3.2接口接收，LED灯连接至单片机的2.0，2.1，2.2，2.3，2.7接口，对来自4×4矩阵键盘的信号做出反应。检测到输出电流时，电流通过继电器即LED灯，可以通过观察发光三极管和小灯泡是否亮起来判断对应继电器电源是否接通，以此来确定控制是否成功。要完成遥控开关的实现，需选与单片机配合的继电器来实现具体功能，本设计选择的是一个5 V额定电压的电磁继电器。

系统工作时，红外遥控接收电路接收到发射电路的指令，外部中断初始化，完成矩阵键盘扫描，按键检测由相对应的端口设置的高低电平来完成;而后根据按键码找到相应的红外发射码，信号在经过三极管放大以后，经光电耦合器即IRLINK模块，因为有接入解调器，能够接收脉冲编码信号调制的信号。具体设计的整体流程如图2所示。

4 结语

本文设计的是基于单片机的红外遥控开关，可很好实现通过发射红外信号来控制外接开关电路。其由发射电路和接收电路组成，系统操作简便，稳定安全，成本较低，满足日常生活的使用[4]。可适用于智能家居、工厂机械设备等领域，其体积小，功耗低，适合疫情当下的非接触式需求。经反复调试优化后，测试其效果良好，安全可靠，灵活性较强，有一定的抗干扰能力，在10 m内的短距离表现尤其良好。

[参考文献]

[1]杨斌，杨延宁，杜永星.家庭照明智能遥控器开关设计[J].电子世界，2017（20）：53-54.

[2]周乐乐.无线红外遥控开关的设计[J].电子世界，2016（8）：138-139.

[3]谢维成，杨加国.单片机原理与应用及C51程序设计[M].北京：清华大学出版社，2006.

[4]向燕，余炳雄，吕理毅.智能红外遥控开关原理及设计[J].现代电子技术，2010（15）：163-165.

（編辑 王雪芬）