红外遥控窗帘系统的设计

分类号：

学校代码：11460

学号：07XXXXXX

南京晓庄学院本科生毕业设计

红外遥控窗帘电路的设计

Infrared ray remote curtain circuit system

所在院(系)：

学生姓名：

指导教师：

研究起止日期：年月至年月

二○一X年月

学位论文独创性声明

本人郑重声明：

1.坚持以“求实、创新”的科学精神从事研究工作。

2.本论文是我个人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成

果。

3.本论文中除引文外，所有实验、数据和有关材料均是真实的。

4.本论文中除引文和致谢的内容外，不包含其他人或其它机构已经

发表或撰写过的研究成果。

5.其他同志对本研究所做的贡献均已在论文中作了声明并表示了谢

意。

作者签名：

日期：

摘要

本篇论文首先介绍了现代家居的基本知识及其应用前景，进而说明现代生活开发智能家居中的重要部分---自动红外线遥控窗帘。遥控窗帘电路多用于家庭、建筑等自动化领域。主要运用遥控系统来控制电机的正反转来控制窗帘的关闭和打开。遥控系统可以是红外遥控，也可以是无线遥控，可以是单路遥控，也可以是多路遥控。本系统采用LC2200和LC2190专用红外控制系统，来实现窗帘的打开和闭合。该设计包括红外线发射电路、电源转换电路、红外接收电路、电机执行电路、开关电路等，可实现窗帘自动升降。本文从理论和实践上证明了该系统方案的可实施性。系统设计简单明了，有很好的发展前景。

关键词：LC2200，红外，控制，自动窗帘

Abstract：This text introduced the basic knowledge of the auto control furniture firstly, and then clarifying of an important part of the auto control furniture ------- the value of the auto control curtain system based on the infrared ray. Curtain more than a remote control circuits is for home and building automation .The main use of remote control system is to control motors to control the positive and the curtains closed and open. Infrared remote control system may be remote, it can also be a wireless remote control, can be a single remote control, it can also be a multi-channel remote control. The design includes infrared remote control circuits, power conversion circuits, infrared receiving circuit, motor executive circuit, switch circuit and so on, can achieve automatic curtain movements. From the theory and practice show that the system solution can be implemented.System design is simple , it has good reliability, with good prospects for development.

Keywords:LC2200, Infrared ray, Control, Automatic curtain

目录

摘要 (2)

Summary (2)

1 绪言 (1)

2 提出思想方案 (2)

2.1论述方案 (2)

2.1.1方案一 (2)

2.1.2方案二 (2)

2.1.3方案三 (3)

2.2方案的比较 (4)

2.2.1方案一 (4)

2.2.2方案二 (4)

2.2.3方案三 (4)

2.3选择方案 (5)

3 硬件电路的设计 (5)

3.1各单元的电路设计 (5)

3.1.1红外发射电路 (5)

3.1.2红外接收电路 (6)

3.1.3电机执行电路 (6)

3.1.4开关电路 (7)

3.1.5电源电路 (7)

3.2主要元器件介绍 (8)

3.2.1 LC2200芯片 (8)

3.2.2 CX20106芯片 (9)

3.3红外遥控的原理 (12)

3.3.1红外遥控的概述 (12)

3.3.2二进制的编码 (12)

4 安装调试 (13)

5 总结与展望 (13)

6 致谢 (14)

7 参考文献 (14)

8 设计总图 (15)

9 元器件清单 (16)

1 绪言

随着科技的发展，生活的提高，社会的进步，人类生活水平在迈进，不同的时代的人们对居住空间和环境有着不同的要求，这是社会发展的必然趋势。这就有了智能家居，与普通家居相论，智能家居不仅具有传统的家居功能，而且提供了更舒适、高品味的宜人的家居生活空间，这使得自动化技术快速发展。而红外遥控的自动窗帘遥控系统，既能解决每天手拉开和关上窗帘的不便，又显示出了生活的档次和品味，同时还可以根据光线的明暗来自动控制窗帘的开关，以调节室内的光线，更进一步地满足了人们的享受要求。

如今，人们在挑选窗帘时已经不再局限于各种普通手动窗帘，生活节奏的加快，促使窗帘装上具有智能的机电一体化传动装置，只要轻轻一按遥控，窗帘收放随心所欲尽在掌控之间，既节省了室内空间，又提高了装修品位。由此可以看出电动遥控窗帘将会在未来市场上占据主导地位。现如今，新技术、新产品总是以迅雷不及掩耳之势，包围我们的生活，但只有最早感受到这个变化的人才会从中获得机遇。该设计系统就是一个红外遥控窗帘系统。红外遥控窗帘可用于家庭、办公室、宾馆、写字楼、公寓等场所，可以避免窗帘经常用手拉而弄脏弄坏；而且该系统特别适合残疾人和生活不能自理者，他们可以自己通过遥控器遥控窗帘的开合。

红外遥控窗帘作为智能家居的一员，在今后的几年快速发展里会迅速进入各家各户，最早发现这一商机并在第一时间进入该领域的投资者必将获得丰厚的利润回报。而且该产品需求量大，市场前景广阔，适合具有一定规模和实力的企业生产。据市场调查，随着我们国国民收入的增加，门窗需求量也在不断增加。然而，市面上的那种用手开关的窗帘，用各种网栏防盗的古老方式早已落后于现代生活的节奏，现代人追求的是时尚、先进、方便、环保的居家生活。窗帘面临着一场前所未有的革命。智能窗帘的问世，填补了传统门窗的空白。由此可以看出，一个窗帘，要想将它设计成智能化、人性化、自动化、网络化进而满足人们的生活的需求不是一件容易的事情。但随着科技的发展，未来的窗帘将会发展的越来越完美。

本文的设计是采用红外遥控专用芯片LC2200来实现窗帘控制，为传统的手拉式或滑轮式窗帘应用模式转轨到新的红外遥控模式提供了具体解决方案，也为窗帘的智能化发展提供了新的思路。

本设计的设计任务与要求：

1．可控制设备的开关状态，并且在接收端能判别开关信号，以发光二极管的亮、暗表示受控设备的开关。

2．系统工作稳定、抗干扰能力强；电路应具备完善的保护措施。

3．主要技术数据：电源电压220V/50Hz；电机：45W。

4．遥控距离8-9m。

2提出思想方案

2.1论述方案

2.1.1方案一

方案一的组成框图如图2.1所示。本系统是一款使用红外遥控专用芯片控制的多功能智能化遥控窗帘系统。其是采用LC2200专用芯片控制一个220V 可逆、变速电动机来实现控制窗帘的打开与关闭。该系统的的多功能表现在以下几方面：

1)红外遥控：通过红外遥控器对窗帘的拉开或关闭等进行控制。 2)

手控：当遥控器没电或失灵时，可通过控制按钮来控制窗帘的开和关。

图2.1方案一的组成框图

2.1.2方案二

方案二的组成框图如图2.2所示。采用超声波发射、接收电路来控制电机的转动。所谓的超声波就是频率高于2000Hz 的声波。超声波遥控也是利用发射和接收电路来完成的。超声波发射器由振荡器和超声发射器件构成，接收器由超声接收器件、放大器、译码器等构成。本设计所用的超声波遥控窗帘工作原理如下：

超声发射器由集成电路构成，内有自激振荡器和超声发射器件，而超声接收器只由超声接收器件构成。当接收到超声信号后，送入声波频率转换电路进行放大和译码，声波频率谐振电路的输出端通过电阻接电机始能信号发生器，该发生器的信号输出的集电极端通过电阻接有电机换向信号发生电路，该电路的输出端通过电阻接电机换向控制电路，电机始能信号发生器的信号输出的集电极端通过电阻接继电器电路，如若在电机始能信号发生器的基极端接入加电清零电路就可以进得清零或是复位工作。电机换向桥的左臂串接常闭触点（K1－1）及常开触点（K1－3），其右臂串接常开触点（K1－2）及常闭触点（K1－4）。

图2.2方案二组成框图

超声发射器

超声接收器

声波频率转

换电路

电机始能信号发生器

电机换向信号发生器

电机换向控制电路 电机换向桥

继电器电路

窗帘

2.1.3方案三

方案三的组成框图如图2.3和图2.4所示。本系统可以由发射系统和接收控制系统组成。发射系统只要包括编码电路和发射电路，编码电路由外部的编码开关（或电位器）控制，使编码电路能产生所需要的控制指令，控制指令是利用频率特征或码组特征进行表示的。接收系统包括接收天线、接收电路、解调电路、译码电路及执行电路。

图2.3无线电遥控发射框图

图2.4无线电机接收框图

调制 电池

控制器 编码 功放

放大驱动电路

外供直流稳压电源

选频回路 解调

2.2方案的比较

2.2.1方案一

红外遥控电路技术的理论比较成熟，早在70年代就有产品出现。红外线遥控是目前使用最广泛的一种通信和遥控手段。由于红外线遥控装置红外遥控具有体积小、功耗低、功能强、功能稳定、成本低、可靠性强、不容易产生误差而且抗干扰能力强、不受其他电磁波的干扰等特点。因而，继彩电、录像机之后，在录音机、音响设备、DVD、空凋机以及玩具等其它小型电器装置上也纷纷采用红外线遥控。

2.2.2方案二

超声波有两个特点，一个是能量大，一个是沿直线传播．它的应用就是按照这两个特点展开的．由于它沿直线传播，所以它也是定向发射，也就是具有方向性，又由于波在物体里传播始终都存在着衰减，传播的距离越远，能量衰减也就越厉害，因此超声波的遥控距离也较短，而且超声波有很强的干扰性，容易产生误动作，因此不适合远距离遥控。

2.2.3方案三

无线电遥控是利用无线电信号对远方的各种机构进行控制的技术。这些信号被远方的接收设备接收后，可以指令或驱动其它各种相应的机械，去完成各种操作，如闭合电路、移动手柄、开动电机，之后，再由这些机械进行需要的操作。所以，各个控制的信号在频率和延续的时间上都彼此不同，对于控制船舶、飞机、导弹等海空行体的应用上极为广泛。无线电遥控的优点：频谱广，传播距离远；从地球上来讲，一套设备可以实现全球遥控，从宇宙上来讲，只要是飞船能达到的地方均可实现无线电遥控。可无线电遥控的抗干扰性能较差。

2.3选择方案

红外遥控具有体积小、功耗低、功能强、功能稳定、成本低、可靠性强、不容易产生误差而且抗干扰能力强、不受其他电磁波的干扰等特点，而且该设计是家用窗帘控制系统，遥控范围大概就是10m左右，所以遥控部分可采用红外遥控方式。而超声波遥控易受声音等外界干扰，且遥控距离也较短，因此也不成熟。而无线电遥控设备之间容易出现干扰，本系统是窗帘家居系统。所以综上所诉，选择方案一。

3 硬件电路的设计

3.1各单元的电路设计

3. 1.1红外发射电路

红外编码发射电路的原理图如图3.1所示。图中C2,C3和R2组成频率为40KHZ的编码产生电路，其中脚2外接RC振荡回路，调整R2的阻值，使LC2190内部振荡器工作在38*2KHZ 的频率上，经过2分频产生40KHZ左右的频率。C3为脉冲间隔时间定时电容器。脚5外接LED工作指示电路。脚11,10,9,8分别接AT1，AT2，AT3，AT4，当按其中某一个键时，脚1

会输出相应的40KHZ的载波编码脉冲，此脉冲经三极管放大后使红外发射管PH301发出红外编码信号。由于LC2190的静电电流小于1uA,因此省略了电源开关。

图3.1红外发射电路的电路原理图

3.1.2红外接收电路

红外接收部分的电路原理图如图3.2所示。红外信号通过发射电路发射后，需要一个红外接收电路进行红外信号的接受，才能够在遥控器和接收器之间建立遥控关系。该该接收电路又包括光敏接收电路（CX20106）和译码电路（LC2200）两部分。

图3.2红外线接收部分的电路原理图

3.1.3电机执行电路

电机执行电路的接法如下图3.3所示，交流电动机M 除工作电压外，根据负载要确定功率，现暂且定45W ，启动电容C7的容量要与电动机相匹配，需采用1μF/400V 油浸纸介电容。继电器常开触点K1闭合时，45W 交流电动机正转，窗帘开启，继电器常开触点K2闭合时，45W 交流电动机反转，窗帘关闭。 LC2200专用接收芯片的接法是互锁状态的接法，所以K1与K2是互锁的，即当K1闭合时，K2无法闭合，同理当K2闭合时，K1无法闭合。

图3.3电机执行部分的电路原理图

3.1.4开关电路

该部分实际上是由一个三极管和一个继电器组成，电路图如图3.4所示。我们选择其中一路进行分析，设为A 路，当LC2200通过A 路产生一个高电平信号输入到三极管基极时，使三极管的基极和发射极的电压大于0.7V ，三极管导通，从而使集电极电平为0，继电器开启，220V 的强电部分便可带动负载工作，从而实现了一路功能。

M

C7 1Uf/400v

K2

K1 AC220V/50

图3.4开关电路原理图

在此电路中，为了防止继电器产生自感损坏三极管，采用了一个二极管保护电路。电路如图3.5所示。

图3.5保护电路

3.1.5电源电路

(1)电源部分的电路原理图如图3.6所示。电路主要由变压器、整流器、滤波电路和稳压电路组成。如图3.6所示为输出+12V和+5V的稳压电源。它由电源变压器B，桥式整流电路VD4～VD7,VD8～VD以及滤波电容C8、C10、C12、C14防止自激电容C9、C11、C13、C15和二只固定三端稳压器(CW7805、CW7812)等组成。220V交流电通过电源变压器变换成交流低压，再经过桥式整流电路VD4～VD7和滤波电容C的整流和滤波，在固定式三端稳压器CW7805的in和GND两端形成一个并不十分稳定的直流电压（该电压常常会因为市电电压的波动或负载的变化等原因而发生变化）。此直流电压经过CW7812和CW7805的稳压和C10和C14的滤波便在稳压电源的输出端产生了精度高、稳定度好的输出直流电压。如图3.6中的C8、C9、C10、C11的作用和数值：C9和C11是防止自激用的，C9一般取值0.1～1μF,C11

一般取值为0.1～0.33μF，C8和C10是滤波电容，C8一般取值1000μF～4700μF，C10一般取值为100μF～470μF。变压器的次级电压(有效值)的选择：设次级电压为V2，V2=(1.05～1.1)*Vin=8V变压器的功率确定：P=Vout * Iout*1.5(W)=8*1.5*1.5=18W。

图3.6电源部分电路原理图

3.2主元器件介绍

3.2.1 LC2200芯片

译码电路LC2200简介：遥控发射接收电路LC2200具有信号译码，误码识别重复比较功能（三个脉冲/次），输出可直接驱动LED指示。

优点：振荡电路不必调整；外围器件少，成本低；标准双列DIP14线封装，利于批量生产；

缺点：不能进行再编码。

引脚排列图如下图3.7所示：

14 1312 11 10 9 8

LC2200

1 2 3 4 5 6 7

图3.7

13脚为输入端，输出端ABCDEF分别与LC2200的1脚、11脚、10脚、9脚、8脚、6脚相对应。红外线接收头通过放大电路CX20106接输入端，即可在输入端ABCDEF分别得到2mA的输出电流，可直接驱动LED，或通过三极管驱动继电器或小电机。12脚为选择端（MOD），当12脚与VDD相连时，输出为互锁状态，当12脚与地相连时，输出为自锁状态，各路单独

工作互不影响。其余各引脚分别为：2脚接6800p的瓷片电容，然后接地；7脚直接接地；14脚接5V的VCC。

遥控器发射的编码信号经IC1 CX20106限幅放大、检波、滤波等处理送至六路开关遥控发射接收电路IC2 LC2200，经信号解译码、误码识别后输出驱动各路LED负载并通过三极管继电器线路，A-F为对应的控制输出端，可以任意选用6路以下的控制。

LC2200的接法框图如图3.8及其参数如下：

图3.8

3.2.2 CX20106芯片

CX20106简介：CX20106/CX20106A是红外线遥控接收前置放大双极型集成电路，内部电路由前置放大器自动偏置电平控制电路（ABLC）、限幅放大器、带通滤波器、峰值检波器和波形整流电路组成。

引脚排列如图3.9和图3.10所示：

图3.9

图3.10

技术特点：

1：低电压供电，典型值为5V；

2：功耗低，VCC=5V时，其典型功耗为9Mv;

3：带通滤波器的中心频率可通过改变5脚和电源之间的电阻进行调节，其调节的范围为30-60KHZ；

4：由于未使用电感，可不受磁场的干扰，因此抗干扰能力强；

5：能与PIN光电二极管直接连接；

6：集电极开路输出，能直接驱动TTL或CMOS电路；

7：8脚单列直插式塑料封装；

8：配套使用型号为M50462AP。

逻辑框图如图3.11所示:

图3.11

CX20106的接法框图如图3.12所示及参数如下：

P1：输入，接光敏二极管，增益=80dB;

P2：自动偏置，接4.7K+1uf/60v的RC串联电路，然后接地；

P3：接3.3uf/16v的电解电容，然后接地；

P4：直接接地；

P5：设定带通滤波器的中心频率，起滤波作用，接220K电阻，然后接5V的VCC；P6：外接330P的积分电容，然后接地；

P7：输出，接500P的瓷片电容，然后接地；

P8：接电源VCC=5V。

图3.12

3.3红外遥控的原理

3.3.1红外遥控的概述

红外遥控有发送和接收两个组成部分。一方面，发送端采用将待发送的二进制信号编码调制为一系列的脉冲串信号，以便通过红外发射管发射红外信号；另一方面，红外接收端采用CX20106和LC2200芯片接收红外信号，同时用红外接收专用前置放大集成电路CX20106对信号进行放大、限幅、带通滤波、积分比较、整形输出，再由译码电路LC2200对信号进行解译码、误码识别重复比较功能（3个脉冲/次），输出可直接驱动LED电路，并执行控制窗帘电机。

3.3.2二进制的编码

当红外发射头端有40KHz方波脉冲时，红外接收头输出就会变低．而平时无红外信号输入时，红外接收头输出为高电平，故可采用不同的脉冲宽度来实现进制信号的编码，并由LC2190来完成，在编码时，二进制信号的低电平“0”，其特征是脉冲中低电平与高电平的宽度等于0.5ms，也就是说可以利用发送在红外发射头上先保持0.5ms不发送40KHz方波脉冲，然后再发0.5ms的40KHz方波脉冲。这样CX20106的红外接收头输出端便会出现如图3.13（a）所示的编码“0”的波形；而二进制信号中的高电平“1”的特征是脉冲中高电平的宽度是1ms。

也就是说利用红外发射头上先保持0.5ms不发40KHz方波脉冲，然后再发1ms的40KHz方波脉冲，这样红外接收头输出端便会产生图3.13（b）所示的编码“1”的波形。

（a）“0”的表示（b）“1”的表示

图3.13二进制信号的编码

4 系统安装调试

在制作过程中，用了很长时间进行电路的排版，排版主要是使得电路结构明确合理，元件整齐，这样也可以缩短焊接时间。焊接在本设计中是一项重要工序，要严格控制焊接时间才可以保证良好的导电性。待元器件焊接好后，将变压器的引线头从电路板正面穿过板再焊接在电路板。在制作过程中要注意安全。焊接完成后，在接通电源前，先用万用表仔细检查各管脚是否有短路，虚焊，漏焊等现象，检查无误后再进行调试。

该窗帘控制器采用LC2200红外专用芯片进行信号的接收解码，执行机构由电机驱动电路和一台可逆、变速电动机控制窗帘的拉开和关闭。采用红外遥控方式，遥控距离可达 8m～9m。电源部分由变压器、整流器、滤波电路和稳压电路等组成。

调试时可先断开红外发射管PH301，并通过AT2,AT3任意按键，调整R2和C2的值，测试LC2190的脚1上的频率为40KHZ左右；然后再调整C3的值，使脚1输出脉冲串之间的重复频率为3-5HZ即可。接收前置放大电路CX20106一般不用调试即可工作，但在安装时应该尽可能将前置放大集成电路及外围器件安装在屏蔽罩内，防止外界干扰，同时还要注意电源电压的高低和稳定性。

发射与接收连调时，可先不用前置放大电路，可将红外发射装置PH301用一个1K电阻替换，再把其输出端连到接收电路LC2200的脚13，然后按开关A2,AT3，则LC2200的脚10,8会有对应的电平输出从而控制C路和E路，可在每个输出端对地连接一个发光二极管，以便观察。若工作正常，则可将前置放大电路和红外发射，接收管接入，则遥控便可实现。

5 总结与展望

学校给我们的毕业设计课题让我们在即将走入社会之前有了一次演练，培养了我们的动手实践能力，通过这次的设计，我们的视野、知识面也得到了充分的拓宽。本篇论文中红外遥控系统的硬件电路结构比较简单，主要是调试。

在设计过程中我通过上网查询和到去图书馆借书籍的方式查阅了很多关于遥控窗帘的资料，通过各种资料的综合分析我最终采取了用红外遥控芯片LC2200来进行控制的方案。通过这次设计，我对遥控窗帘的电路组成有了较为清晰的认识。我所设计的智能遥控窗帘电路由5部分组成，它们分别是：红外发射电路、红外接收电路、电机驱动电路、电源电路和

开关电路。另外我对方案比较这一块有了更为深刻的认识，必须从各方面综合的来对方案进行研究，根据设计的课题来判断哪一种方案电路组成简单，更经济更合理，就用那一种。这次设计最重要的是我学会了怎样由理论过渡到实践，怎样把自己所学的和通过什么方法应用到实践过程中，设计出所需要的电子电路。以前学习的很多分析电路的方法在这次设计中有了用武之地。同时也培养了我严谨认真的科学态度，也深刻的感觉到自己目前所学的所掌握的还是很有限了，把自己所学习的理论知识应用到实践过程中还有很长的一段路要走。因此在今后，还要多看一些有关设计方面的书籍和资料，扩大自己的知识面，掌握更多的设计方法。总体来说，这次遥控窗帘的设计我受益匪浅。在让我体会到了设计电路的艰辛的同时，更让我体会到成功的喜悦和快乐。总的说来，这次课程设计还是比较顺利的，并没有因为什么问题而耽误实验进程。

这次课程设计，时间虽然比较紧，但我并没有降低自己对这次设计的要求，踏踏的做好每一个细节。在设计过程中，遇到了书本中不曾学到的情况。才知道我们学到的还远远不够。老师们只是把我们引领到了一个更广阔领域的门口，真正要学的在里面。所以在平时的学习中，我们要学会举一反三，并且努力探求看似表面化的东西，真正弄懂其内在原理，提高自己运用所学知识的能力。由于自身知识水平的有限和资料的不完善，这些问题是还需要在今后的学习和实践中进一步改进和提高。

6 致谢

在论文即将完成之际，在这里我首先要感谢我的指导老师方老师和帮助过我的所有同学。在论文的选题、理论研究、原理分析和电路设计的过程中，他们帮了我很多，并对论文的设计提出了许多重要的建议。同时我要感谢我的父母，感谢他们养育了我。我还要感谢学校、领导和老师在这大学四年里对我的学习和生活上的帮助，借此机会向你们致以最真诚的谢意。谢谢你们教会了我做人的道理，谢谢你们教我的专业知识，这些是我进入社会坚实的基础。

在论文写作过程中遇到了很多的困难，感谢方老师正确的指导和建议，正是在他的鼓励和帮助之下，才使得我的毕业设计能顺利的完成。我个人是无法顺利完成这个课题的。还有同学提供的资料的帮助，没有你们我也无法完成这个设计。在论文的完成过程中，我还要感谢这一领域的学者们，是他们给我经验和研究方向，文中引用了一些他们研究成果，在此一并表示衷心的感谢。文中不免有错误和待改进之处，希望各位老师、导师提出宝贵意见。

7 参考文献

[1]赵健.实用声光及无线电遥控电路300例.中国电力出版社, 2005

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[6]徐福成.家用红外遥控窗帘控制器(J).家庭电子,2005(3):12-23

[7]康华光.电子技术基础.（模拟部分）高等教育出版社，2000（7）

[8]康华光.电子技术基础.（数字部分）高等教育出版社，2000（7）

[9]高鹏，安涛.电路设计与制版Protel99入门与提高. 老虎工作室,2007（1）8设计总图