智能家居是指利用先進的計算機技術
、網絡通信技術
、綜合布線技術 ,將與家居生活有關的各種子係統有機地結合在一起 ,通過統籌管理 ,讓家居生活更加舒適、安全

、有效。

 

suizherenmenshenghuoshuipingdetigaohedianzijishudefazhan，jiajuzhinenghuayijingkaishizoujinlewomenrichangdeshenghuo。renmenyijingbumanzuyuanjianshideshoudongkaiguanlaikongzhidengju，congerkaifachulezhinenghuashuipinggenggaodezhuanyezhaomingkongzhideyaokongxitong
，qichengbendi，zhilianggao，yingyonglinghuofangbian。eryouyujuyoutijixiao、功耗低
、功能強
、成本低的特點，紅外線遙控已經是目前應用最廣泛的一種通信和遙控手段。

 

 

紅外線遙控就是利用紅外線(又稱紅外光)來(lai)傳(chuan)遞(di)控(kong)製(zhi)信(xin)號(hao)
，實(shi)現(xian)對(dui)控(kong)製(zhi)對(dui)象(xiang)的(de)遠(yuan)距(ju)離(li)控(kong)製(zhi)。具(ju)體(ti)來(lai)講(jiang)，就(jiu)是(shi)由(you)發(fa)射(she)器(qi)發(fa)出(chu)紅(hong)外(wai)線(xian)指(zhi)令(ling)信(xin)號(hao)，由(you)接(jie)收(shou)器(qi)接(jie)收(shou)下(xia)來(lai)並(bing)對(dui)信(xin)號(hao)進(jin)行(xing)處(chu)理(li)並(bing)識(shi)別(bie)，再(zai)通(tong)過(guo)相(xiang)應(ying)的(de)控(kong)製(zhi)芯(xin)片(pian)，最(zui)後(hou)根(gen)據(ju)接(jie)收(shou)到(dao)的(de)不(bu)同(tong)信(xin)號(hao)實(shi)現(xian)對(dui)控(kong)製(zhi)對(dui)象(xiang)的(de)各(ge)種(zhong)功(gong)能(neng)的(de)遠(yuan)距(ju)離(li)控(kong)製(zhi)。

 

紅外線發射器由指令按鍵
、信號產生電路、頻率調製電路、驅動電路及紅外線發射器件組成，如圖1 所示。當指令鍵按下時


，指令信號產生電路便產生所需要的控製指令信號。

 

zhelidekongzhizhilingxinhaoshiyimouxiebutongdetezhenglaiqufende。changyongdequfenzhilingxinhaodetezhengshipinlvtezhenghemazutezheng，jiyongbutongdepinlvhuobutongdebianmadedianxindaihaodaibiaobutongdezhiling。zhexiebutongdezhilingxinhaojingguopinlvtiaozhi，zuihouyouqudongdianluqudonghongwaixianfasheqijian，fachuhongwaixianyaokongzhilingxinhao。

 

圖1 紅外線發射的組成

 

紅外接收器由紅外線接收器件、前置放大電路、信號解調電路、指令檢測電路組成
，如圖2。當(dang)紅(hong)外(wai)線(xian)接(jie)收(shou)器(qi)件(jian)接(jie)收(shou)到(dao)發(fa)射(she)器(qi)的(de)紅(hong)外(wai)線(xian)指(zhi)令(ling)信(xin)號(hao)時(shi)，它(ta)將(jiang)紅(hong)外(wai)光(guang)信(xin)號(hao)變(bian)為(wei)電(dian)信(xin)號(hao)並(bing)送(song)入(ru)前(qian)置(zhi)放(fang)大(da)器(qi)進(jin)行(xing)放(fang)大(da)
，再(zai)經(jing)解(jie)調(tiao)器(qi)解(jie)調(tiao)後(hou)由(you)指(zhi)令(ling)信(xin)號(hao)檢(jian)出(chu)電(dian)路(lu)將(jiang)指(zhi)令(ling)信(xin)號(hao)檢(jian)出(chu)，實(shi)現(xian)各(ge)種(zhong)操(cao)作(zuo)。

 

圖2紅外線接收器的組成

 

要(yao)實(shi)現(xian)係(xi)統(tong)的(de)遙(yao)控(kong)功(gong)能(neng)
，就(jiu)必(bi)須(xu)先(xian)選(xuan)擇(ze)信(xin)號(hao)指(zhi)令(ling)傳(chuan)送(song)的(de)方(fang)式(shi)。根(gen)據(ju)遙(yao)控(kong)的(de)方(fang)式(shi)和(he)使(shi)用(yong)者(zhe)場(chang)合(he)不(bu)同(tong)，可(ke)以(yi)把(ba)這(zhe)些(xie)控(kong)製(zhi)信(xin)號(hao)特(te)征(zheng)進(jin)行(xing)各(ge)種(zhong)組(zu)合(he)編(bian)碼(ma)。如(ru)電(dian)壓(ya)極(ji)性(xing)的(de)組(zu)合(he)方(fang)式(shi)

，電(dian)信(xin)號(hao)相(xiang)位(wei)的(de)組(zu)合(he)方(fang)式(shi)，電(dian)信(xin)號(hao)幅(fu)值(zhi)的(de)組(zu)合(he)方(fang)式(shi)
，頻(pin)率(lv)的(de)組(zu)合(he)方(fang)式(shi)，脈(mai)衝(chong)的(de)寬(kuan)度(du)

、相位、幅fu度du等deng參can數shu的de組zu合he方fang式shi及ji脈mai衝chong編bian碼ma組zu合he方fang式shi等deng。脈mai衝chong編bian碼ma組zu合he方fang式shi具ju有you指zhi令ling容rong量liang大da，抗kang幹gan擾rao能neng力li強qiang
，保bao密mi性xing好hao及ji便bian於yu用yong邏luo輯ji電dian路lu來lai實shi現xian等deng優you點dian，得de到dao了le廣guang泛fan的de應ying用yong。

 

 

紅外遙控電路由發射電路和接收電路組成，發射部分由按鍵開關電路、控(kong)製(zhi)芯(xin)片(pian)和(he)紅(hong)外(wai)發(fa)射(she)電(dian)路(lu)三(san)部(bu)分(fen)組(zu)成(cheng)。當(dang)按(an)下(xia)遙(yao)控(kong)按(an)鈕(niu)時(shi)
，單(dan)片(pian)機(ji)產(chan)生(sheng)相(xiang)應(ying)的(de)控(kong)製(zhi)信(xin)號(hao)，經(jing)紅(hong)外(wai)發(fa)射(she)二(er)極(ji)管(guan)發(fa)射(she)出(chu)去(qu)。接(jie)收(shou)部(bu)分(fen)由(you)紅(hong)外(wai)接(jie)收(shou)頭(tou)、控製芯片
、tiaoguangdianluzucheng

，danghongwaijieshouqijieshoudaokongzhimaichonghou
，jingdanpianjichuli，panduanshifouduidiandengjinxingtiaoguanghuokaiguan
，genjuxuyaozhixingxiangyingdecaozuo
，jieshouxitongcaiyongdeshi5 伏單電源電壓供電。如下圖所示：

 

圖3 係統設計框圖

 

 

在本係統中選擇的是51 係列的AT89C51(＄3.7500)芯片，AT89C51是一種帶4k字節閃爍可編程可擦除隻讀存儲器(FPEROM—Flash Programmable and Erasable Read Only Memory)的低電壓，高性能CMOS 8 位微處理器，俗稱單片機。該器件采用ATMEL 高密度非易失存儲器製造技術製造
，與工業標準的MCS-51 指令集和輸出管腳相兼容。由於將多功能8 位CPU 和閃爍存儲器組合在單個芯片中，ATMEL 的AT89C51 是一種高效微控製器，為很多嵌入式控製係統提供了一種靈活性高且價廉的方案。AT89C51 是一個低功耗高性能單片機，40 個引腳，32 個外部雙向輸入/輸出(I/O)端口，同時內含2 個外中斷口，2 個16 位可編程定時計數器，2 個全雙工串行通信口，AT89C51 可以按照常規方法進行編程，也可以在線編程。

 

其將通用的微處理器和Flash 存儲器結合在一起，特別是可反複擦寫的Flash 存儲器可有效地降低開發成本。

 

 

在本係統設計中

，單片機發出的信號如何被紅外發射管識別，發射管能否正常發射紅外信號是發射電路要解決的關鍵問題。

 

yaofashehongwaixinhao，bixuyaoyouhongwaifasheqijian。hongwaifaguangerjiguanshiyizhongnengchanshenghongwaiguangdefaguangerjiguan，muqiandaliangshiyongdehongwaifaguangerjiguanfachudehongwaixianbochangwei940nm zuoyou，waixingyuputongfaguangerjiguanxiangtong，zhishiyansebutong。changjiandehongwaifasheerjiguanyouheise，toumingse，tayuputongfaguangerjiguandezuidaqubiezaiyusuofachudeguangweibukejianguang，erputongfaguangerjiguanfachudeshigezhongyansedekejianguang[5]，通常
，紅外發光二極管分為兩種結構形式：一種是遙控發射型紅外發光二極管(即最常用的手持遙控器所用的紅外發射二極管);一yi種zhong是shi近jin距ju離li發fa射she型xing紅hong外wai發fa光guang二er極ji管guan，這zhe種zhong二er極ji管guan把ba紅hong外wai光guang的de發fa射she與yu接jie收shou共gong集ji為wei一yi體ti。由you於yu本ben設she計ji實shi現xian的de是shi家jia居ju遙yao控kong，因yin此ci采cai用yong第di一yi種zhong即ji可ke。

 

如圖4 所示為係統遙控發射原理圖，P1.0 口為按鍵輸入口;P2.0 口為紅外發射端口，用於輸出38kHz 載波編碼
，脈衝經9013(NPN)放大然後由紅外發射管輸出;第9 腳為單片機的複位腳，采用RC 手動複位電路;18
、19 腳接晶振。

 

圖4紅外發射電路圖

 

 

一(yi)般(ban)的(de)紅(hong)外(wai)接(jie)收(shou)頭(tou)主(zhu)要(yao)由(you)集(ji)成(cheng)電(dian)路(lu)外(wai)加(jia)阻(zu)容(rong)元(yuan)件(jian)，紅(hong)外(wai)線(xian)接(jie)收(shou)管(guan)及(ji)濾(lv)波(bo)光(guang)片(pian)等(deng)組(zu)成(cheng)，電(dian)路(lu)設(she)計(ji)相(xiang)對(dui)繁(fan)瑣(suo)
，在(zai)實(shi)際(ji)應(ying)用(yong)中(zhong)不(bu)方(fang)便(bian)。而(er)紅(hong)外(wai)遙(yao)控(kong)接(jie)收(shou)頭(tou)SM0038 集(ji)紅(hong)外(wai)接(jie)收(shou)管(guan)
，前(qian)置(zhi)放(fang)大(da)解(jie)調(tiao)等(deng)於(yu)一(yi)體(ti)，無(wu)外(wai)部(bu)電(dian)路(lu)

，體(ti)積(ji)小(xiao)
，密(mi)封(feng)性(xing)好(hao)
，靈(ling)敏(min)度(du)高(gao)，應(ying)用(yong)簡(jian)單(dan)，用(yong)小(xiao)功(gong)率(lv)紅(hong)外(wai)發(fa)射(she)管(guan)發(fa)射(she)信(xin)號(hao)接(jie)收(shou)距(ju)離(li)達(da)35 米
，並且價格低廉。它僅有三條管腳，分別是電源正極

、電源負極以及信號輸出端，其工作電壓在5V 左右

，接收頻率為38kHz,它ta的de主zhu要yao功gong能neng包bao括kuo放fang大da，選xuan頻pin
，解jie調tiao幾ji大da部bu分fen

，要yao求qiu輸shu入ru信xin號hao需xu是shi已yi經jing被bei調tiao製zhi的de信xin號hao。從cong而er使shi電dian路lu達da到dao最zui簡jian化hua，靈ling敏min度du和he抗kang幹gan擾rao性xing都dou非fei常chang好hao
，是shi一yi個ge接jie收shou紅hong外wai信xin號hao的de理li想xiang裝zhuang置zhi。如ru圖tu5 所示：

 

圖 5 SM0038

 

 

接收電路和調光電路的實現均是通過繼電器實現的，給每一個繼電器串聯一個電阻
，構成一個回路，本電路將四個繼電器回路並聯

，連接在P0 口kou上shang
，當dang四si個ge繼ji電dian器qi均jun閉bi合he時shi
，燈deng最zui亮liang，當dang三san個ge繼ji電dian器qi工gong作zuo時shi，燈deng較jiao亮liang，當dang兩liang個ge繼ji電dian器qi工gong作zuo時shi燈deng次ci亮liang，當dang一yi個ge繼ji電dian器qi工gong作zuo時shi，燈deng最zui暗an，當dang四si個ge繼ji電dian器qi都dou不bu工gong作zuo時shi，燈deng泡pao處chu於yu關guan閉bi狀zhuang態tai。接jie收shou電dian路lu圖tu如ru圖tu6 所示：

 

圖 6 接收電路圖

 

 

本係統所用的紅外線接收器SM0038 的解調中心頻率為38KHz,故發射頻率也采用38kHz,本電路采用一路按鍵，一種編碼方式實現對家居燈的控製，接收端根據接收到的不同編碼個數實現燈的不同亮度的調節控製。每一次P1.0 口為低電平時
，則確定鍵被按下，由P2.0 口發射一個編碼。接收端接收編碼時進行判斷，首個低電平是否大於2ms，如果是，再判斷是否是正確的編碼
，如果是，num加1，亮度調暗一檔。

 

 

圖 7 發射程序流程圖

 

初始化程序後，開定時器產生38kHz 脈衝，再判斷有無按鍵按下，當有按鍵按下時，根據定時器設定的時間發一幀脈衝，首先發3ms 高電平，再發1ms 低電平，1ms 高電平，接著停發10ms。

 

 

圖8 接收部分調光程序流程圖

 

接收端采用查詢方式接收，當查詢到P1.0 口為低電平時，累加器工作
，通過累加器中變量個數判斷控製燈的亮度及開關。當num為0 時
，燈最亮

，加1則調暗一個檔次

，當num等於4 時，繼電器全部斷開，燈滅。

 

 

為(wei)了(le)減(jian)少(shao)電(dian)路(lu)的(de)繁(fan)瑣(suo)，我(wo)使(shi)用(yong)單(dan)片(pian)機(ji)來(lai)實(shi)現(xian)軟(ruan)件(jian)編(bian)碼(ma)解(jie)碼(ma)，大(da)大(da)提(ti)高(gao)了(le)電(dian)路(lu)的(de)靈(ling)活(huo)性(xing)，降(jiang)低(di)了(le)成(cheng)本(ben)，僅(jin)僅(jin)使(shi)用(yong)一(yi)個(ge)鍵(jian)就(jiu)能(neng)實(shi)現(xian)對(dui)一(yi)個(ge)燈(deng)具(ju)的(de)開(kai)關(guan)和(he)亮(liang)度(du)調(tiao)節(jie)，若(ruo)是(shi)把(ba)一(yi)個(ge)按(an)鍵(jian)開(kai)關(guan)改(gai)設(she)成(cheng)一(yi)個(ge)矩(ju)陣(zhen)鍵(jian)盤(pan)，就(jiu)可(ke)以(yi)實(shi)現(xian)對(dui)整(zheng)個(ge)家(jia)裏(li)的(de)燈(deng)具(ju)的(de)開(kai)關(guan)和(he)亮(liang)度(du)控(kong)製(zhi)

，實(shi)用(yong)性(xing)很(hen)強(qiang)。

【推薦閱讀】