机械电子工程专业红外线遥控系统大学毕业论文外文文献翻译及原文Word文件下载.docx

机械电子工程专业红外线遥控系统大学毕业论文外文文献翻译及原文Word文件下载.docx

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机械电子工程

班级：

姓名：

学号：

指导教师：

翻译日期：

2017.02.14

译文

内容摘要：

目前在世界范围内被广泛使用的一种无线连接技术是红外线数据通信技术，其得到许多的软硬件平台支持。

红外收发器产品的特点有成本低，尺寸小，数据传输速度快，点对点SSL安全传输，防电磁干扰等，能够实现不同产品间快速、方便、安全地进行信息交换和传送，在近距离无线传输方面有着相当明显的优势。

红外遥控收发系统具有很强的实用意义，目前红外收发器产品在便携式产品中有着很大的应用潜力。

随着红外数据传输技术更加成熟、成本下降，红外收发器在短距离通讯领域必将得到更广泛的应用。

设计本系统的目的是，用红外线作为传输载体来携带用户的操作信息并由接收电路接受并解调出原始操作信号，主要使用编码芯片和解码芯片对信号进行调制和解调。

其中编码芯片使用的是PT2262，解码芯片使用是PT2272，他们都由台湾生产。

其主要工作机理是：

我们使用编码键盘为PT2262输入信息，输入的信息被PT2262编码并加载到38KHZ的载波上，并调制红外发射二极管，辐射到空间。

然后，接收系统接收到发射的信号并解调出原始信息。

原始信号由PT2272进行解码，以此驱动对应的电路完成用户的操作请求。

关键字：

红外线；

编码；

译码；

LM386；

红外收发器。

1简介

1．1研究的背景及意义

红外数据通信技术是目前世界范围内被广泛采用的的一种无线连接技术，得到广大的硬件和软件平台支持。

其属于一种通过数据电脉冲和红外光脉冲之间进行转换从而实现无线数据接受和发送的技术。

红外收发器产品在便携式产品中的应用潜力巨大。

目前，全世界有150,000,000台设备采用了红外技术，广泛使用电子产品和工业装备、医疗设备等领域。

比如有95％的便携式电脑就安装了红外收发器接口,现在绝大部分手机上也配置了红外收发器接口。

随着文档数据交换的普及，红外数据通讯将使手机的数据传输越来越方便。

随着红外数据传输技术越来越成熟、完善、低成本，红外收发器在近距离通讯领域中将取得更为广泛的应用。

本节首先阐明了红外线收发集成电路设计课题的背景和重要性，进而简明扼要地介绍了红外数据通讯技术的特点和应用方向以及红外收发器产品的特点、国内外现状和发展趋势，最后根据红外遥控收发系统的实际应用性确定了课题的设计目的。

1．2红外遥控收发系统

红外遥控系统被划分为单频道遥控和多频道遥控。

只有一个指令信号传输通道的称为单通道遥控系统，具有两个以上指令信号传输通道的称为多通道遥控系统。

相对而言，单通道遥控一般来说其发射器仅有一个指令键,接收器也只有一个执行电路。

虽然在接收电路中加入可以根据按动发射器指令键的次数的多稳态记忆电路,使接收电路中的多稳态记忆电路的状态多次改变,实现多项功能的控制,然而这种状态的改变是顺序进行的。

如果我们要实现一项自由随机控制,需要依靠采用多通道遥控系统来实现。

多通道遥控可以实现对被控对象的多功能任意遥控。

根据具体实际情况（如被控对象、操作要求及成本核算等）来决定选用几个通道及何种控制方式。

通常何情况下，红外遥控收发系统由红外遥控信号编码发送器、红外遥控信号接收器和解码器（解码芯片MCU）及其外部电路等三个部分组成。

信号发送器用来产生红外遥控编码脉冲，驱动红外发射管输出红外遥控信号，而接收器则需要完成对信号的放大、检波、整波并解调出编码脉冲。

红外遥控编码脉冲是一组一组连续的，串行的二进制码，对于大多数的红外收发系统，此串行码可以用作微控制器的遥控输入信号，完成对遥控指令的解码是在CPU内部，对于其它红外遥控收发电子产品的设计者而言，前面提到的微控制器内部解码出的遥控指令是不易深入的。

所以，人们利用红外编码芯片/解码芯片及微控制器研制出许多种通用红外遥控收发系统，在各种各样的收发设备之间进行红外信号的传输。

通常情况下遥控收发系统是由发射器和接收器这两部分组成。

发射器一般由方向键、指令编码回路、激励电路、驱动电路、启动电路等几部分组合而成。

当某键被按下时,指令编码回路产生对应的指令编码信号,编码指令信号对载波进行调制,通过驱动电路进行功率放大之后，通过发射电路向外发射已经过调制的指令编码信号。

接收器一般由接收电路、放大电路、检波电路、指令译码电路、驱动电路、启动执行电路等几部分组合而成。

接收电路接收发射器发射的已调制的编码指令信号,并对其进行放大后送到解调电路。

解调电路将送来的已调制的编码信号进行解调,进而还原为编码信号。

指令译码器将编码指令信号进行译码,最后由驱动电路来驱动执行电路去实现各种各样的指令的操作控制。

1．3红外遥控收发器产品介绍

1.3.1红外遥控收发器产品的结构和类型

一般地红外收发器依照工作模式和传输速率可分为四种类型：

串行模式，最高传输速率为115.2Kbps；

中速率模式：

最高传输速率为0.567Mbps和1.152Mbps；

高速率模式：

最高传输速率为16Mbps。

此外按芯片能量功耗又可分成低功耗型和标准型两种类型，低功耗型一般使用3V电源供电，传输距离较近介于0-30cm之间，标准型通常使用5V作为电源，传输距离较远，最少1m以上。

1.3.2国内外红外遥控收发器现状

在红外通信技术的早期发展阶段，有几个红外通信标准，在不同标准之间红外设备不能够进行红外通信。

为了使各种红外设备能够互相通信，在1993年，20多个大厂商发起成立了红外数据协会（IRDA），统一了红外通信的标准，也就是目前被广泛采用的红外数据通信协议及规范，也就所熟知的IRDA标准。

自1993年IRDA成立到今天，IRD的会员已经发展到150多个。

IRDA的工业标准已经获得了广泛的认同和支持。

已经开发出来的具备红外通讯能力的设备已经有一百多种。

红外模块的年装机数目已经达到150000000套。

尽管目前有同样也属于近距离无线通讯的蓝牙技术，但红外通讯技术凭借低廉的成本和广泛兼容性的优势，红外数据通讯在未来很长一段时间内仍旧会在短距离的无线数据通讯领域中扮演重要角色。

1.3.3红外收发器产品开发趋势

对于各种各样的红外收发器产品，虽然传输速率、传输距离等特性不同，但红外收发器产品一直朝着提高传输速率，增大传输距离，降低功率消耗，增大发射接收角度等方向发展。

尤其是随着技术发展和成熟，数据传送方式正朝着点对多点方向发展。

所以红外遥控收发器产品还有更加广阔的发展前景。

2红外通讯的知识

2．1红外线基础知识

2.1.1红外线概述

红外线本质上是一种电磁波。

分析自然界中各种电磁波的组成可知，波谱是由：

射线，ｘ射线、紫外线、可见光、红外线、微波和无线电波组成。

从构成方式的观点来看，它们之间似乎没有关系，但如果按照它们的波长依次进行排列，我们会发现无处不在的可见光只占了整个波谱中0.38μm-0.76μm长的这么一点范围，而和可见光相邻的红外线（包括远红外线、中红外线和近红外线外）却占了波谱中0.76μm-1000μm的一大段。

其中，微米波长范围内又包括了紫外光、可见光、近红外、中红外、远红外、微波。

由上面的分析可知，红外线是一种十分丰富的波谱资源，目前它己广泛地应用在生产、生活、军事、医疗等多方面，例如红外加热、红外线医疗、红外线通信、红外摄像、红外遥控等。

红外线遥控只是红外线众多应用中的一部分，目前广泛应用在家用电器中的彩色电视遥控器、录像机遥控器、VCD遥控器、高保真音响遥控器等，它使这些电器用具的控制变得十分简单方便。

2.1.2红外线特性

红外线介于可见光和微波之间，因此它具有相邻波段的波的某些特性。

在靠近红外区的地方，它比邻可见光，所以具有可见光的某些特性，如直线传播、反射、折射、散射、衍射、可被某些物体吸收以及能够通过透镜将其聚焦等。

在远离红外区的地方，它比邻微波区，因此它具有微波的某些特性，如较强的透射能力和可以贯穿某些不透明物质等。

在自然界中，不论任何物体，也不论其自身是否发光（指可见光），只要其温度超过绝对零度（-273℃），都会一刻不停地向周围辐射红外线。

只不过是温度较高的物体辐射较强的红外线，温度低的物体辐射较弱的红外线。

因此红外线普遍存在于自然界，又叫做热辐射线简称热辐射。

红外线摄像、红外线夜市、热电电红外探测以及某些导弹的瞄准等就是利用红外线的这一特性工作的。

红外线和可见光比较起来的另一个特性是色彩的丰富多样。

因为可见光的最长波长是最短波长的数倍（780nm-380nm），所以也叫作一倍频程。

而红外线的最长波长是最短波长的1倍，而红外线的最长波长是最短波长的10倍，也就是10倍频程。

所以，如果可见光能用7色光表现，那么红外线便能够用70种颜色表现，展示了丰富的色彩。

红外线的透雾性能好，这是它的又一个特性。

由于红外线不可见,因此对环境色彩影响很小。

红外线的波长远小于无线电波的波长,所以红外线遥控不会影响邻近的无线电设备。

另外波长小于1.5μm的近红外光,在透明大气中的传播特性要比可见光好得,并且由于它靠近可见光的红光附近,他的直线传播、反射、折射和被物质吸收等物理特性与可见光非常类似。

因此,它可以使用与可见光类似的聚焦透镜等光学装置。

由于红外线遥控不能像无线电遥控那样可以穿过障碍去控制被控制对象,因此在设计家用电器的红外线遥控器时,不必和无线电遥控一样,给每一套（发射器和接收器）不同的遥控频率或编码（不然的话,就会干扰妨碍邻居的家用电器）,所有相似产品的红外线遥控器,允许有相同的控制频率或编码,而不会出现遥控信号“串门”的问题。

红外线遥控的普及带来了很大的便利。

红外线不可见,具有很好的隐蔽性和保密性,因此,被广泛地应用于防盗、警戒等安全保卫装置。

红外线遥控具有结构简单、低成本、防干扰能力强、可靠的工作性能等一系列优点,特别适合近距离遥控、特别是室内遥控的控制方式。

2.1.3红外发光二极管特性

红外线不可见，肉眼眼是无法察觉。

电子技术中是利用红外发光二极管（俗称红外发光二极管）来产生红外线。

红外遥控收发是利用近红外光搭载波长为0.76μm～1.5μm的遥控指令。

使用近红外光作为遥控光源,是因为目前红外发光二极管与红外接收器件（光敏二极管、三极管及光电池）的发光与接受光峰值波长一般为0.8μm～0.94μm,在邻近红外光的波段内,二者的光谱恰好重合,可以很好地匹配,可获得比较高的传输效率和比较高的可靠性。

通常用的红外发光二极管，外形和发光二极管LED相似，它的基本电路如图2-2所示。

如图三极管作为贿赂开关，当基极加上驱动信号，三极管饱和导通，红外发光管D也正向导通工作，发射红外光（近红外线约0.93μm）。

D的管端电压降约1.4V，工作电流通常为10－20mA。

为了适应不同的工作电压要求，D端回路中常串有限流电阻为红外发光二极管限流。

当发射电路发射红外线去控制相应的受控装置时，控制的距离正比于D的发射功率。

为了增大红外线的控制距离，红外发光二极管D应工作于工作电流是脉动的脉冲状态。

因为脉动光（调制光）的有效传送距离与脉冲的最大峰值电流成正比例，所以只需尽量增大峰值电流Ip，就可以加大红外光的发射距离。

Ip增加是一种降低脉冲责任周期,这是压缩脉冲宽度τ一些电视红外遥控控制,其红外发光的脉冲责任周期约1/4-1/3；

对于一些电气产品红外遥控器，他们的占空比是1/1