基于单片机的五通道红外遥控系统
本文旨在设计并展示一个简单的五通道遥控系统，用于驱动五个负载。输入信号或命令通过红外传输从发射器发送，并由红外接收器接收、处理并用于驱动负载。在发射器和接收器的两端，均使用单片机来处理信号。
1. 电路原理
该电路基于红外通信原理工作。红外通信涉及使用红外信号作为载波传输信号。来自开关的输入信号由单片机处理，通过编码器编码，调制并由发射器传输。在接收器端，调制信号由红外接收器解调，由解码器解码，并由单片机处理以控制输出负载。
1.1 五通道红外遥控电路设计
发射器电路由三个芯片组成：Atmel89C51单片机、HT12E编码器和555定时器。
1.2 单片机接口设计
在输入端，一个5位DIP开关连接到单片机的P1端口。输入电路设计的另一部分涉及设计振荡器电路和复位电路。振荡器电路设计通过选择两个15pF的电容连接到晶振的两端来完成。
复位电路设计考虑所需的复位脉冲宽度为100ms，复位引脚的电压降为1.2V。这里我们选择一个10KΩ的电阻和一个10µF的电容来满足这些要求。输出端包括HT12E编码器，其7个地址引脚和终端使能引脚接地，4个数据引脚连接到端口0。
1.3 定时器振荡器电路设计
设计的第二步是设计定时器振荡器电路。这里我们需要使用555定时器设计一个无稳态多谐振荡器。考虑到所需的振荡频率为38kHz，并假设电容值为0.01µF，我们得到Ra的值为760Ω，Rb为1.5kΩ。
1.4 接收器电路设计
接收器电路与发射器电路设计类似，由四个芯片组成：Atmel89C51单片机、HT12D解码器、TSOP1738红外接收器和ULN2004继电器驱动器。单片机接口设计与发射器电路相同，特别是复位电路和振荡器设计。
输入电路包括解码器和TSOP1738。TSOP1738的输出引脚连接到解码器IC的数据输入引脚，4个数据输出引脚连接到单片机的P1端口。地址引脚接地，一个LED连接到有效传输引脚以指示传输。
输出电路包括ULN2004继电器驱动器IC，其5个输入引脚连接到单片机的P2端口，5个输出引脚连接到5个继电器，用于驱动5个灯。
2. 五通道红外遥控系统电路图
2.1 发射器电路图
2.2 发射器电路元件
元件及对应值如下：
- R1 – 1MΩ
- R2 – 10kΩ
- R3 – 760Ω
- R4 – 1.5kΩ
- R5 – 100Ω
- C1, C2 – 15pF
- C3 – 10µF
- C4 – 0.01µF
- C5 – 0.1µF
- S1 – 5位DIP开关
- V1 – 5V
- U1 – AT89C51
- U2 – HT12E
- U3 – LM555
- U4A – 7408（与门）
- Q1 – BC547
2.3 发射器电路操作方法
当电路通电时，编译器将初始化堆栈指针和其他变量，并调用主函数。它扫描输入引脚，即开关的信号。
如果按下任何一个开关，根据程序，编译器将相应的4位值分配给输出端口的4个引脚。生成所需的4位输出信号，并将其送入编码器的数据输入端。
编码器将这4位并行数据转换为串行数据，即为每个并行数据输入生成一个代码。编码器的输出连接到555定时器的复位引脚，使得定时器仅在编码器有输出时才工作。定时器产生一个38kHz的信号，用于驱动红外LED，从而产生一个调制的38kHz红外信号。
2.4 接收器电路图
2.5 接收器电路元件
元件及对应值如下：
- R1 – 100Ω
- R2 – 50kΩ
- R3 – 10kΩ
- C1 – 10µF
- C3, C2 – 10µF
- V1 – 5V
- U1 – HT12D
- U2 – AT89C51
- U3 – ULN2004
- Q1 – BC547
- J1, J2, J3, J4, J5
2.6 接收器电路工作原理
传输的红外信号由TSOP1738或红外接收器接收，它使用PIN二极管和滤波器的组合对信号进行解调。接收器的输出送入解码器的输入端，解码器最初至少检查三次接收到的数据，然后向VT引脚发送一个高脉冲，以指示有效传输。解码器随后将串行数据输入转换为4位并行数据输出。与此同时，单片机启动并扫描输入引脚。对于某个4位输入信号，编译器将高电平信号分配给继电器驱动器的相应输入引脚。继电器驱动器ULN2004实际上是一个达林顿阵列IC，它将接收到的输入信号的电平进行转换，以便在相应的输出引脚上提供低电压信号。连接到该输出引脚的继电器线圈因此被激励，电流流过它，衔铁从其原始位置移动，以完成电路并使灯亮起（图中未显示）。此操作与打开所有其他灯相同。
2.7 五通道红外遥控电路的应用
- 该电路可用于驱动多个负载，如灯。
- 该电路可以通过使用电机驱动器代替继电器驱动器来改装，以驱动玩具车辆或机器人。
2.8 五通道红外遥控电路 的局限性
该项目使用红外传输，其范围较短且需要视距通信。