光电遥控开关设计论文

光电课程设计—设计说明书

设计名称:光电多路遥控开关

姓名

学院_____________

专业光信息科学与技术

指导教师______________ ___

2012年6月28

第一章序言

1.1课题来源

随着国际竞争的不断加大,科学技术迅猛发展,电子信息、无线通讯和自动化等技术已经广泛应用于人民的生活和工作中。遥控技术作为无线信息传输的一种方式,已经成熟地应用于各个领域,其中以无线遥控为主,又包含红外遥控、高频无线遥控、蓝牙技术等等,而后面的几种技术也在近几年越来越成熟。在现在红外遥控是当前使用最为广泛的通信和控制手段之一,红外遥控是一种无线、非接触控制技术，具有抗干扰能力强，信息传输可靠，功耗低，成本低，易实现等显著优点，被诸多电子设备特别是家用电器广泛采用，并越来越多的应用到计算机系统中。随着大规模集成电路和计算机技术的发展，遥控技术才得到快速的发展。在遥控方式上大体经历了从有线到无线的超声波、从振动子到红外线、再到使用总线的微机红外遥控这样几个阶段。无论采用何种方式，准确无误传输信号，最终达到满意的控制效果是非常重要的。最初的无线遥控装置采用的是电磁波传输信号，由于电磁波容易产生干扰，也易受干扰，因此逐渐采用超声波和红外线媒介来传输信号。与红外线相比，超声传感器频带窄，所能携带的信息量少，易受干扰而引起误动作。较为理想的是光控方式，因此红外线的遥控方式逐取代了超声遥控方式，出现了红外线多功能遥控器，成为当今时代的主流。由于其结构简单,体积小,功耗低,抗干扰能力强,可靠性高及成本低等优点而广泛应用于家用电器、工业自动化控制、信息通信、环境检测、安全防范、国防工业,以及日常生活和工作中常见的智能仪器系统等等各个方面。例如,卫生间的自动水阀、宾馆的自动门、电视机、数字音像设备、空调机和电风扇等,都采用了红外遥控装置。本次设计是基于无线远程控制的遥控开关,具有很典型的实用价值和参考意义。

1.2本次设计简介

本次我的目的是设计一个光电多路遥控开关,其分两部分:遥控发射器和接收执行器,发射器与四路开关相连,而接收控制器接收信号并控制四只LED的亮灭。并且实现两种控制方式:

第一种控制方式:闭合遥控开关时LED亮,放开时LED灭(设计三路,共控制三支LED);

第二种控制方式:第一次按下时LED亮,第二次按下时LED灭,即开关开闭一次,LED的状态便转换一次.(设计一路,控制一只LED)。

第二章设计要求

本次设计的遥控系统,发射和接收部分均采用5V电源供电,要求在10m之内能有效的完成遥控功能.为了减少干扰,增加传播距离,发射端采用555振荡器产生42KHZ的载波,将编码信号由红外发射管以红外线形式发出.在接收端,我们选择采用CX20106对红外接收管采集到的已调信号进行解调后,送入解码器进行解码,最后将开关量输出,以LED的亮与灭来表征开关的作用.

第三章主要元件选择与功能介绍

3.1 编码芯片与解码芯片

编码和解码模块由三态编解芯片MC145026和MC145027组成，本组芯片是摩托罗拉公司生产的用于通信配对使用的最新芯片。MC145026可对9位输入信息进行编码,并以脉冲形式串行发出,MC145027则可以对接收到的脉冲进行译码,转换为并行的输出信息.

1),编码芯片MC145026

图3.1 mc145026引脚图

编码芯片MC145026是三态编码芯片,其引脚如图3.1所示.该芯片可以对9位输入信息（其中包括地址位A1～A5，数据位D6～D9）进行编码，其中每个输入端都可以有三种状态,即高电平,低电平,开路.

TE脚为编码输出使能端,低电平有效,此引脚上每个脉冲都会使芯片将编码信号串行发出.当TE脚保持低电平时,编码数据将会连续发送.当期为高电平时,不发送数据.而当改引脚是开路状态时,片内的振荡器将停止震荡,这时的芯片处于一种功耗很低的状态.

每个数据位用两个脉冲表示：“1”编码为两个宽脉冲；“0”编码为两个窄脉冲；“开路”编码为一宽脉冲和一窄脉冲交叉。当TE端输入脉冲上升沿时，编码后的数据流开始由D0串行输出。对于每9位数据信息，可以看作是一个数据字，为了提高通信的安全性，编解码芯片对每个数据字发送两次,在第一次与第二次发送之间有三个脉冲的间隔.如图3.2

图3.2

DO脚为编码信息输出脚.

RS,R,C分别接电阻,电容,构成振荡器,以控制芯片串行发送的频率。

2).解码芯片MC135027

图3.3

MC145027是与MC145026配套的解码芯片，其引脚分布如图3.3所示。

MC145027 通过 RC 积分电路来完成宽窄脉冲的识别 ,定时元件 R1、 C1 决定对宽窄脉冲的识别。 R2、C2 是用于整个发送周期的辨别。当编码信号从数据输入端输入时,该信号经 R1、C1 积分电路积分后送至数据提取电路,数据提取电路在输入信号的每一个上升沿通过检测输入脚的状态来判断输入的是宽脉冲还是窄脉冲。假定数据输入端输入的是“开路”编码（即一个宽脉冲和一个窄脉冲）,宽脉冲开始于 t0 时刻,结束于 t1 时刻,窄脉冲开始于 t2 时刻,结束于 t3 时刻,整个编码于 t4 时刻结束。那么,在 t1 时刻,7 脚的电压为：在此时刻,数据提取电路检测到的 7 脚电平为高电平,说明上一个脉冲为宽脉冲;此后窄脉冲通过 R1 给 C1 充电,在窄脉冲结束时的 t3 时刻,7 脚的电压为 0.74Vcc,在此后的一段时间里 C1 通过 R1 放电,在编码结束的 t4 时刻,7 脚的电压为 0.1Vcc。此时数据提取电路检测到 7 脚的电平为低电平,说明上一个脉冲为窄脉冲。由此可见 MC145027 并不是对接收到的脉冲信号直接进行解码,而是将输入信号积分后进行解码,由于积分电路能滤除瞬间的尖脉冲干扰,因此 MC145027 接收的编码信号即使受到某种程序的干扰,MC145027 依然能够进行正确的解码,这一点对于芯片能应用于环境复杂的工业现场特别重要。

3).关于编码解码器的振荡频率

MC145026/7集成度高，功能强。在进行编码和译码的设计时，所需要的外部元件非常少。对于振荡频率Fosc在1-400KHZ之间的编码、译码电路，其频率与外围元件的关系如下：