红外接收电路设计
红外接收发射(电路图和PCB)
学年论文（课程论文、课程设计）题目：红外发射接受作者：所在学院：信息科学与工程学院专业年级：电子信息工程08-1班指导教师：王建英职称：讲师2009年1月7日实验目的：1. 学会熟练操作Altium Designer 6软件。
2. 学会用Altium Designer 6软件进行电子线路设计并运用软件分析各种参数。
3．熟练掌握基本红外发射接收的设计、分析及运。
4. 学会红外发射接收电路基础的电路设计并进行研究分析。
实验要求：1.了解红外发射接收的基本电路结构。
2.概述音频放大器的构造及功能。
3.用Multisim完成对电压和功率放大器的电路设计。
4.对电路的各部分功能作简要解释。
5.要求所设计的电路实现对电压和功率的放大功能。
6.对电路进行调与仿真，得到重要性能参数且要求要有电路的输入与输出波形。
7.对放大器的一些性能指标进行研究分析。
（对输入输出波形研究以及对频率效应的研究等等）。
8.得出实验结论。
实验内容：一、实验原理图红外线遥控器在家用电器和工业控制系统中已得到广泛应用，了解他们的工作原理和性能、进一步自制红外遥控系统，也并非难事。
1.红外线的特点人的眼睛能看到的可见光，若按波长排列，依次（从长到短）为红、橙、黄、绿、青、蓝、紫，如图1所示。
由图可见，红光的波长范围为0.62μm～0.76μm，比红光波长还长的光叫红外线。
红外线遥控器就是利用波长0.76μm～1.5μm之间的近红外线来传送控制信号的。
红外线的特点是不干扰其他电器设备工作，也不会影响周边环境。
电路调试简单，若对发射信号进行编码，可实现多路红外遥控功能。
2.红外线发射和接收人们见到的红外遥控系统分为发射和接收两部分。
发射部分的发射元件为红外发光二极管，它发出的是红外线而不是可见光，如图2所示。
常用的红外发光二极管发出的红外线波长为940nm左右，外形与普通φ5mm发光二极管相同，只是颜色不同。
一般有透明、黑色和深蓝色等三种。
判断红外发光二极管的好坏与判断普通二极管一样的方法。
红外线遥控测距电路设计 (2)
红外线遥控测距电路设计 (2)1 综述光是一种电磁波，它的波长区间从几个纳米到 1 毫米左右。
人眼可见的只是其中一部分，我们称其为可见光，可见光的波长范围为 380nm ～ 780nm ，可见光波长长到短分为红、橙、黄、绿、青、兰、紫光，其中波长比红光长的称为红外光。
红外测距原理和雷达测距原理相似，是发射红外线然后测量回波时间，光速乘以时间再除以2就得到距离。
于光速很快，而红外测距仪一般测量距离比较短，用常规的脉冲法常常因为时间过短而无法测量，所以一般是将红外线发射功率调制上一个较低的频率，然后测量回波与发射波的相位差，根据相位差可以计算出回波时间。
因其快速高效日益引起人们的重视。
12 红外线测距原理本章重点在于对红外线的基本特征进行分析，研究其特点及发生条件并按不同分类方法对其进行分类，进一步研究红外线的机理，进一步说明红外线在生产生活中的应用。
红外线简介红外线的定义在红光以外的光波叫做红外线，波长为微米，在红外线中又分为远红外线(又叫长波红外线)、中波红外线、短波红外线。
其中波长8—14微米的远红外线对人极具保健功能，又被誉为育成光线，也叫生命光线。
在红光以外的光波叫做红外线，波长为微米，在红外线中又分为远红外线(又叫长波红外线)、中波红外线、短波红外线。
其中波长8—14微米的远红外线对人极具保健功能，又被誉为育成光线，也叫生命光线。
红外线的特点1）波长较大，容易发生衍射现象，可以穿过云雾和烟尘； 2）红外线有较强的热效应，可以用来红外加热；3）任何物体都在不停的发射红外线，可应有到夜视仪技术；最后，红外线发射的强度与物体的温度有关，在医学上红外成像仪用来检查病人的身体发病部位就是应用了这个特点。
23 红外测距的基本原理本章重点在于对红外线测距的基本特征进行分析，研究其特点及发生条件并按不同分类方法对其进行分类，进一步研究红外线测距的机理，进一步说明红外线测距的方法，最后分析红外线测距电路的实现。
HS0038红外接受电路设计与应用
HS0038红外接受电路设计与应用1.红外通信红外通信是利用950nm近红外波段的红外线作为传递信息的媒体，即通信通道。
发送端采用脉时调制(PPM)方式，将二进制数字信号调制成某一频率的脉冲序列，并驱动红外发射管以光脉冲的形式发送出去；接收端将接收到的光脉转换成电信号，经过放大、滤波等处理之后送给解调电路进行解调，还原为二进制数字信号后输出。
简而言之，红外通信的实质就是对二进制数字信号进行调制和解调，以便利用红外通道进行传输；红外通信接口就是针对红外信道的调制解调器。
2.红外传输协议红外发射系统发射的信号是有“0”和“1”的二进制代码组成的，不同的协议对“0”和“1”的编码不同。
红外信号的传输协议严格规定了红外信号的载波频率、编码方式和数据传输的格式，以确保发送端和接收端之间数据传输的准确无误。
常见的红外传输协议有：NEC协议，ITT协议，Nokia NRC 协议,Sharp协议等。
下面一NEC协议为例，了解一下各种协议的大同小异。
NEC 标准下的编码表示其中：引导码高电平约9000us 左右，低电平约4500us 左右；用户码16 位，数据码16 位，共32位；数据0 是用“高电平约560us ＋低电平约560us”表示。
数据1 可用“高电平约560us＋低电平约1680us”表示。
*其实自己在做红外系统时，借助示波器，可以编写自己独特的红外协议。
但要尊守一点，要以38KHz的方波来驱动红外发射LED，同时要把这38KHz的波形斩断，也就是编码。
对应的接收管会在接收到38KHz的红外信号时输出低电平，没有信号就输出高电平。
简介：红外线接收器 HS0038参数参数符号测试条件Min Typ Max单位工作电压Vcc V接收距离L L5IR=300mA1214M 测试信号载波频率f038K HZ 接收角度O1/2距离衰减1/2十/-45Deg BMP宽度F BW一3Db andwidth25KHz静态电流Icc无信号输入时mA 低电平输出Vo L Vin=OV Vcc=5V V 高电平输出Vo H Vcc=5V V 输出脉冲Tpw L Vin=500μ Vp-p500600700μS 宽度Tpw H Vin=50μ Vp-p500600700μS 光轴上测试,以宽度为600/900μS为发射脉冲,在5CM之接收范围内,取50次接脉冲之平均值1).特性a)光电检测和前置放大器集成在同一封装上。
红外发射接收管典型应用接口电路
举例 2：接口电路
至其它逻辑电路 接地
已公布的光电流值（IL）通常是在 Vce = 5V 时进行 测量，并比在 Vce =0. 4V 时所测得的相同参数约大 4 倍。
举例 2：公式
至逻辑电路 接地
举例 3：接口电路
V1 – SN7414 的正阈值电压 IIN – 在输入高电平时，SN7414 所要求的输入电流
选择 R3 R4 1kΩ是常用的上拉电阻值, 同时也为 TTL 提供限流 保护。
见方程式 1
R1 选择 R1 值按下述作选择，以提供所要求的 IRED 前向电 流：
见方程式 2
见方程式 3：
计算 R2 ： 见方程式 4：
见方程式 5：
计算 R1 ： 见方程式 6：
可采用接近该值的标准电阻器。 该电路在装有能提供输出电流高达 5 mA 组件时将 运行得很好。
方程式 1
方程式 6
设计举例 该 样 例 说 明 了 使 用 标 准 TTL 门 电 路 接 口 连 接 HOA1874-11 透射式组件。
举例 4：接口电路
方程式 2
方程式 3 方程式 4 方程式 5
HOA1874-11 参数 IL = 3mA 最小值 在 IF = 20 mA VCE =5V 时 VF = 1.6 V 最大值. 在 IF = 20 mA 时 Q1 为 2N2222 (HFE = 60min) Vcc = 5.0 V （标称值）
应用说明
光电装置的接口电路
以下列举的是用于反射式或透射式组件的典型电 路。有关您正在使用的特定组件的规格，请查阅产 品目录。设计时，对于公布的光电流值（IL）应该 考虑有 25%减少的容差，这是由于短期的热效应和 长期 IRED（红外发光二极管）的降级退化所引起 的。
51单片机设计的红外线遥控器电路图及工作原理
51单片机设计的红外线遥控器电路图及工作原理你家里是否有一个电视机遥控器或者空调机遥控器呢？你是否也想让它遥控其他的电器甚至让它遥控您的电脑呢？那好，跟我一起做这个“红外遥控解码器”。
该小制作所需要的元件很少：单片机TA89C2051一只，RS232接口电平与TTL电平转换心片MAX232CPE 一只，红外接收管一只，晶振11.0592MHz,电解电容10uF4只，10uF 一只，电阻1K1个，300欧姆左右1个，瓷片电容30P2个。
发光二极管8个。
价钱不足20元。
电路图及原理：主控制单元是单片机AT89C2051,中断口INT0跟红外接受管U1相连，接收红外信号的脉冲，8个发光二极管作为显示解码输出（也可以用来扩展接其他控制电路），U3是跟电脑串行口RS232相连时的电平转换心片，9、10脚分别与单片机的1、2脚相连，（1脚为串行接收，2脚为串行发送），MAX232CPE的7、8脚分别接电脑串行口的2（接收）脚、3（发送脚）。
晶振采用11.0592MHz，这样才能使得通讯的波特率达到9600b/s，电脑一般默认值是9600b/s、8位数据位、1位停止位、无校验位。
电路就这么简单了，现在分析具体的编程过程吧。
如图所示，panasonic遥控器的波形是这样的（经过反复测试的结果）。
开始位是以3.6ms低电平然后是3.6ms高电平，然后数据表示形式是0.9ms低电平0.9ms 高电平周期为1.8ms表示“0”，0.9ms低电平2.4ms高电平周期为3.3ms表示“1”，编写程序时，以大于3.4ms小于3.8ms高电平为起始位，以大于2.2ms小于2.7ms高电平表示“1”，大于0.84ms小于1.11ms高电平表示“0”。
因此，我们主要用单片机测量高电平的长短来确定是“1”还是“0”即可。
定时器0的工作方式设置为方式1：mov tmod,#09h，这样设置定时器0即是把GATE置1，16位计数器，最大计数值为2的16次方个机器周期，此方式由外中断INT0控制，即INT0为高时才允许计数器计数。
红外感应灯电路设计及原理
红外感应灯电路设计及原理1、电路主要光学元件（1）光敏电阻的应用光敏电阻又称光导管, 它几乎都是用半导体材料制成的光电器件。
光敏电阻没有极性, 是一个电阻器件。
制作光敏电阻的材料一般是金属硫化物和金属硒化物，通常采用涂敷、喷涂等方法，在陶瓷基片上涂上半导体薄膜，经烧结而成。
光敏电阻的结构：在底板上均匀地涂上一层薄薄的半导体物质，称为光导层。
半导体的两端装有金属电极与引出线端相连接，通过引出线端接入电路。
为了防止周围介质的影响，在半导体光敏层上覆盖了一层漆膜，漆膜的成分应使它在光敏层最敏感的波长范围内透射率最大。
为了提高灵敏度，光敏电阻的电极一般采用梳状图案，光敏电阻结构，光敏电阻电极，光敏电阻接线图光敏电阻工作原理--内光电效应。
光照射到本征半导体上，材料中的价带电子吸收了光子能量跃迁到导带，激发出电子、空穴对，增强了导电性能，使阻值降低。
光照停止，电子空穴对又复合，阻值恢复。
亮电阻很小，暗电阻很大。
要使价带电电子跃迁到导带，入射光子的能量满足刚好发生内光电效应的临界波长。
常用的光敏电阻器是硫化镉光敏电阻器，它是由半导体材料制成的。
光敏电阻器的阻值随入射光线（可见光）的强弱变化而变化，在黑暗条件下，它的阻值（暗阻）可达1-10MΩ；在强光条件（100LX）下，它阻值（亮阻）仅有几百至数千欧姆。
光敏电阻器对光的敏感性（即光谱特性）与人眼对可见光（0.4-0.76um）的响应很接近，只要人眼可感受的光，都会引起它的阻值变化。
本电路采用MG42型CdS光敏电阻，CdS光敏电阻属半导体光敏器件，产品经受强化老练实验，除具有灵敏度高，反应速度快，光谱特性好等特点外，在高温、多湿的恶劣环境下，仍能保持其高度的稳定性和可靠性，适合于将其用于各种环境，MG42型光敏电阻与其它型号相比具有：工作电压和额定功率比较低的特点，其亮、暗电阻也适合于本照明电路的需要，所以在设计时选择了这个型号。
（2）可控硅元件的工作原理可控硅是P1N1P2N2四层三端结构元件，共有三个PN结，分析原理时，可以把它看作由一个PNP管和一个NPN管所组成，其等效图解如图1所示图1可控硅等效图解图当阳极A加上正向电压时，BG1和BG2管均处于放大状态。
常用红外数据传输电路的设计及其注意事项
常用红外数据传输电路的设计及其注意事项摘要：简要介绍IrDA红外数据传输的特征；详细说明各种常见IrDA类型器件的构成；重点阐述常用红外数据传输电路的设计及其注意事项。
关键词：红外数据传输红外检测IrDA编/解码调制/解调引言红外数据传输，成本低廉、连接方便、简单易用、结构紧凑，在小型移动设备中得到了广泛的应用。
近年来，很多著名半导体厂商，如Agilent、Vishay、Sharp、Zilog、Omron 等，相继推出了许多遵循同一规范的不同类型的器件。
本文就IrDA红外数据传输、各种IrDA器件的构成及其不同类型的红外通信电路设计进行综合阐述。
1红外数据传输及其规范简介红外数据传输，使用传播介质——红外线。
红外线是波长在750nm~1mm之间的电磁波，是人眼看不到的光线。
红外数据传输一般采用红外波段内的近红外线，波长在μm~25μm之间。
红外数据协会成立后，为保证不同厂商的红外产品能获得最佳的通信效果，限定所用红外波长在850nm~900nm。
IrDA是国际红外数据协会的英文缩写，IrDA相继制定了很多红外通信协议，有侧重于传输速率方面的，有侧重于低功耗方面的，也有二者兼顾的。
协议基于异步收发器UART，最高通信速率在，简称SIR(SerialInfrared，串行红外协议)，采用3/16ENDEC编/解码机制。
协议提高通信速率到4Mbps，简称FIR(FastInfrared，快速红外协议)，采用4PPM(PulsePositionModulation，脉冲相位调制)编译码机制，同时在低速时保留协议规定。
之后，IrDA又推出了最高通信速率在16Mbps的协议，简称VFIR(VeryFastInfrared，特速红外协议)。
IrDA标准包括三个基本的规范和协议：红外物理层连接规范IrPHY(InfraredPhysicalLayerLinkSpecification)，红外连接访问协议IrLAP(InfraredLinkAccessProtocol)和红外连接管理协议IrLMP(InfraredLinkManagementProtocol)。
红外遥控器信号接收和显示的设计
电子电路综合设计总结报告题目：红外遥控器信号接收和显示的设计（设计选题十四）姓名：班级：学号：成绩：摘要：随着电子技术的发展，红外遥控器越来越多的应用到电器设备中，但各种型号遥控器的大量使用带来的遥控器大批量多品种的生产，使得检测成为难题，因此智能的红外遥控器检测装置成为一种迫切的需要。
在该红外遥控器信号的接收和显示电路以单片机和一体化红外接收器为核心技术，具体由单片机最小系统、单片机与PC机间的通信模块、红外接收模块、数码管显示模块和流水灯模块组成。
在本系统的设计中，利用红外接收器接收遥控器发出的控制信号，并通过软件编程将接收信号存储、处理、比较，并将数据处理送至数码管显示模块。
总之，通过对电路的设计和实际调试，可以实现红外遥控器信号的接收与显示功能。
根据比较接收信号的不同，在数码管显示电路及流水灯电路上显示相应的按键数字或闪烁变化功能，并可实现单片机及PC机之间的通信功能，使得控制信号能在PC机上显示。
关键词：单片机红外接收器HS0038 解码串口调试设计任务结合单片机最小电路和红外线接收接口电路共同设计一个基于单片机的红外遥控信号接收与转发系统，用普通电视机遥控器控制该系统，使用数码管显示信号的接收结果。
1、实现单片机最小系统的设计。
2、当遥控器按下数字键时，在数码管上显示其键值。
如按下数字键1，则在数码管上显示号码01。
3、当遥控器按下音量△及音量▽时，用两位数码的周围段实现顺时针或者逆时针旋转的流水灯功能。
（为使得音量的增减清晰显示，试验中在单片机的P1口外接一排流水灯，具体功能的实现见方案的可行性论证）* 运用串口调试助手，在遥控器有按键按下时，将其键值显示在PC机上。
* 当遥控器按下频道△及频道▽时，在数码管上显示加1或减1后的数值。
一、系统方案比较与论证1、方案比较与选择为了实现系统整体功能，红外解码部分是核心，红外解码是指将遥控发射器所产生的红外遥控编码脉冲所对应的键值翻译出来的过程。
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[光
的
Spectrum ]
b. Noise 频 系 Noise 在R/M上使用可以遮断可见光的光学滤波。 使用High Frequency(30KHz ~ 56.9KHz) Carrier Modulation 在Pre-Amp Chip上，使用 I-V Stage 可变impedance及低频噪声折断滤波器。
Receiver Module Transmitter Vcc Vout GND C R Vcc Rp µ-com GND
8
REMOCON
c. 由于Vcc line Ripple Noise而没有输出信号的事例 - Set 區 : 卫星接收器的机顶盒。 - Noise Source : 在前面板的显示使用的七段码现使用脉冲驱动开关电路的噪声流入到 R/M的 Vcc Line上.. Vcc line noise 觀 R/M Output 觀 – Transmitter signal
[ incandescent lamp & Halogenlamp ]
R球
光
- Electronic Ballast ]
* channel 構 - ch-1 : Lamp ˘ - ch-M : spectrum * Modulation = - 120 Hz *} ¯ - Main : 47.0KHz
Vcc line Noise signal Noise signal
= 120Hz
R/M Output
② EMI Noise
a. Noise Source - TV CRT 的 b. Noise - 应用可以遮断 以及其他周边设备放射的 .
的金属屏蔽设计, 即可简单的路掉电磁波噪声. 整机厂商的IQC or PCB Ass’y 检查时,必须将金属屏蔽外壳和GND相连。 如果不接地，可能会使遥控距离变短。
特征： 特征：
1. 没有机械或者电子接触，即完全无线控制。 2. 简单的近距离通信(3~30[m]) 。 3. 应用对可见光的光学滤波封装，对外部电磁信号的屏蔽设计， 核心芯片的GCC电路。产品具有较强的抗干扰能力。 4. 使用载波红外信号。 日本: 32.75KHz, 美国: 32.75KHz~56.8KHz, 中国: 38KHz 。 5. 相对地传输速度 (1200~1800BPS；Max. 2500bps )。 6. 高可靠性，长寿命。(MTBF : 331,074.1Hr’s = 37.79› )
9
REMOCON
③ Ambient Light Disturbances : K¨ 光 , ¸0¤
a. -
的光
噪声。
光
Noise Source ( 光 频率 及光普) 频系 : 光, , Halogenlamp Lamp, 高频 系 : 高 的 光 (Inverter Lamp) [光 的光 Spectrum ]
Photo Diode : 光 IC Chip : ªM
--〉 ,檢 ,波
（ 。.
）。
Shield Case : ´ Pin Guide :光
光
光, R}
Noise ¸” 。
，Module 固
3
REMOCON
3. 红外线遥控 红外线遥
3.1 Receiver Module e~ 概
号
VCC
IN Key Matrix Decoder Modulator Input AGC Post Amp. Amp. BPF Waveform Detector & ATC OUT Waveform Rectifier
[高
光
- Electronic Ballast ]
* channel 구성 - ch-1 : Lamp ˘ - ch-M : spectrum * Modulation = - 120 Hz *} ¯ - Main : 47.3KHz
[高 *n
光 * AGC C I +/
]
11
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5. R/M n
Electro-Optical Characteristics
[Ta=25˚C,Vcc=5.0V]
12
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6. Kodenshi R/M Introduction
6.1 Kodenshi R/M Device Name Table 1) Type Designation Code
[開 1: Ž¨„‘ ƒM 更 2: 公 更 3: Ž¨„‘ 및 公 ]
¥
(ª
{t
)
VCC
eA
˘
Signal
IN Input AGC Post Amp. Amp. BPF Waveform Detector & ATC OUT Waveform Rectifier
R/M {t
˘
Signal
Oscillator
Photo diode
AGC Control
GND
Photo Diode Input Stage Amplifier AGC control B. P. F
5
REMOCON
3.3 Bit description
a. BI phase coding (RC-5 code Series)
b. Pulse Distance coding (NEC,Toshiba code Series)
c. Pulse length coding (SONY 15,20Bit code Series)
: 从遥控器接收信号并将其转换为电流信号。 (
nA ~ =
uA) mV) mV)
: 将Photo Diode输出的电流信号转换为容易处理的电压信号。 ( : 为了信号处理的方便，对电压信号做增益处理。 (= mV ~$
: 根据信号和噪声的大小，调节增益的幅度，在没有信号时，防止有噪声信号输出。 : 选择有载波信号对应频率的信号通过，将不必要的噪音信号滤掉的带通滤波器（Band Pass Filter） .
Space (Pause Time) : Data Word Flame interval Time 7
REMOCON
4. 对R/Mt t
4.1 Noise Source Ƨ
影响的 Noise Source
- Vcc line Ripple Noise : R/M 电源部分的电源脉动噪声。 - EMI Noise : 周边电路后周边设备的电磁波噪声。 - Ambient Light Disturbances : K¨ 光 , ¸0¤ 照射的光 噪声。
4.2 Noise Signal对 R/M的
- 在有噪声信号时，会使遥控距离变短，或再无信号时，出现误动作。
4.3 不同 Noise Source
① Vcc line Ripple Noise
a.
的解决方案。
Noise Source - 在R/M周边的Motor noise , Display/
segment drive signal, 以及其他周边回路。
REMOCON
KODENSHI KOREA CORP. Receiver Modules
1
REMOCON
1. 遥控遥控接收的（Receiver Modules）定义和特征 遥控遥控接收的（ ）
定义： 定义：
利用内装的光电二极管，接收从遥控器发射出的红外线载波信号， 并将光信号转换为电信号，在通过检波放大再把信号发送给电脑 板上的CPU。 - 将光信号转换为电信号。 - 将载波信号检出并发信给收信的CPU。
Carrier oscillator
Oscillator
AGC Control
GND
ł
LED 输出 Signal
R/M 输出
Signal
-e
:
使用者通过遥控器摁健将通过解码器纪录的遥控信号[Remocon code(fm)]选择，并将此信号与载波信号（fc) 调制而成的调制信号（fm+fc) 。通过红外发射二极管将调制信号以红外光的形似发送。 Remocon code 的使用上，大致上可分为3类： ① Bi-phase coding ② Pulse-distance modulation (RC-5,RC-6) (NEC,TOSHIBA)
SONY 15 Bit
(Pulse-length modulation)
45ms
PHILIPS RC-5 Code
(Bi-phase coding)
23.446ms
107.6ms
a. b. c. d. e.
Leader code Custom code Data code END Bit
: Command Start Bit (synchronize Bit). : Set Maker Product Code No. : KEY to control Set : Command END Bit. (NEC code = 8Bit +8Bit)
:
③ Pulse-length modulation (SONY12,15,20 bit)
-o
:
通过光电二极管接收到微弱的编码信号后，通过增益放大检波滤波将原来的Remocon code（fc)复原，并向后 续的微处理芯片传递信号。由微处理芯片完成控制动作。
4
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3.2 Receiver Module o
2
REMOCON
2. Receiver Modules 構
構 Package ¤ Shield case Ass'y Shield case Pin Guide Ass'y
PD chip IC chip
Lens
Lead frame