结构简单、操作方便的单片机红外遥控灯头控制系统设计

红外线是一种看不见的光线，因其在整个电磁波谱中处在可见光（红光）外侧而得名。他介于可见光和微波之间，既具有可见光的性质，如：直线传播、反射、折射等，又具有微波的某些特性，如：穿透力强，能穿过某些不透明物质等。

借助于红外线具有直线传播的特性，利用红外传感器具有灵敏度高、响应速度快和光谱范围窄的性能，同时也利用单片机具有结构紧凑、可靠性高、数据处理能力强、速度快、功耗小、成本低的特点，可以制作灵敏度高，抗干扰性能优良的红外遥控装置。

本设计将单片机与红外技术、电子技术相结合，设计出的通用家用灯头遥控装置具有结构简单，操作方便，功能比较完善的特点。

1 红外遥控系统的原理

红外遥控电路的结构形式一般分为3种，即：单通道遥控开关电路、单通道步进式遥控电路和多通道遥控电路。本设计采用单通道遥控开关电路，这种红外遥控系统一般由发射和接收两大部分组成，发射部分一般包括脉冲发生器、脉冲功放和红外发射，接收部分一般包括红外接收、电压放大、限幅放大、双稳触发和继电器，有的还采用专用遥控集成电路使结构简化。本遥控系统主要由开关控制按键、定时数据输入按键、亮度控制按键、定时控制电路、显示电路、红外发射电路、红外接收电路、亮度控制及执行电路等组成。

2 硬件电路

2.1 开关控制

该部分主要实现遥控开灯或关灯，为一个按键。当按下按键时，红外发射部分发射一红外脉冲，经红外接收部分接收并使继电器改变原来的状态，使灯由开变为关或由关变为开。

2.2 定时部分

该部分主要包括：定时数据的输入及处理、定时电路及时间显示电路。

定时数据的输入采用非编码按键的工作方式，其中“0~9”为数字按键，“H”为小时按键，“Y”为确定按键。该部分电路图如图1所示。

图1定时时间输入

定时器采用减法计数器，输入的初始数据由89C51的P0口的低4位给出，由P2.7和P2.0经译码、反相后，锁存在相应计数器CD4069的置数端上，并由译码显示器件CL002显示出来，同时开始减法计数，调节RP约为2.4 M时，NE555将产生60 s脉冲，控据的单位为min，左边为低位。当减到全为0时，计数停止，同时输出一个低电平到红外发射部分。发射部分发射红外脉冲，由红外接收部分接收使开关部分翻转，从而改变灯泡原来的状态而达到定时控制。定时电路如图2所示。显示部分为CL002，他是集寄存、译码、显示为一体的CMOS-LED组合器件，功能相当于1只CD4543或CD4511加上1只共阴极数码管。使用该组合器件可使电路结构简化。

图2 定时电路

2.3 亮度控制电路

该部分的电路如图3所示。他由红外接收及前置放大、脉冲识别、电子模拟开关、电子模拟电位器等部分组成。

图3 亮度控制电路

红外接收及前置放大采用μPC1373专用集成电路。当按下红外发射电路的SB1键时，红外发射电路会根据按键时间的长短发射长脉冲或短脉冲，脉冲由 BA5204接收，并在BA5204的第4脚输出高电平，经反相后送到μPC1373的第7脚进行脉冲识别处理。脉冲识别电路采用集成六反相器 CD4069，其中由第1脚输入、第4脚输出的部分为短脉冲识别电路，短脉冲使亮度变小。由第13脚输入第6脚输出的部分为长脉冲识别电路，长脉冲使亮度变大。电子模拟开关采用四双向模拟转换开关CD4066.电子模拟电位器采用一只N沟道场效应管VMOS管，他是一种电压控制器件，利用栅极电压控制漏极电流，也就是控制沟道电阻，利用此特性可以将场效应管当作1只受电压控制的可变电阻。

2.4 红外发射电路

该部分的电路图如图4（a）所示。红外遥控发射器采用BA5104专用编码集成电路，其中1，2脚为用户码选择端，可避免别人的遥控。3脚与定时电路的输出端74LS27的6脚相连，4脚和5脚分别接亮度和开关控制按键，3~5任意一个脚有低电平时，LED立即向外发射调制的红外光，发射频率受12， 13脚间的晶振控制。

图4 红外发射与接收电路

2.5 红外接收部分

该部分的电路如图4（b）所示。BA3502为一体化红外接收头。接收器中的BA5204是与发射器BA5104相配套使用的器件，其工作电压为5 V，由不用变压器的高输入电压、小输出电流的线性稳压器LR6将220 V交流电变成10 V直流电后经7805变为5 V供电。当BA5104的SB1，SB2中任意一个键按下或第3脚收到低电平时，对应的BA5204的某一端口就输出高电平，当松开时，该端口恢复低电平。维持高电平的时间与按键的时间相同。图中SK-II为声控集成电路，BA5204的第3和第5脚输出的信号由C2输入SK-II，经内部电路放大、选频、整形、延时后送入触发器并使其翻转，由9脚输出低电平，该低电平使VT3导通，继电器J吸合接通电源控制开关。当第二次收到控制信号后，SK-II的 9脚输出高电平，VT3截止，继电器释放，断开电源。

3 软件设计

软件设计主要是设计按键处理程序。按键处理程序采用中断方式，中断采用外部中断0.当有按键按下时，将会引起单片机的中断，由单片机执行按键处理程序，判断所按键的类型并做出相应的处理。按键处理程序流程图如图5所示。

图5 按键处理程序流程图

4 结 语

基于单片机的红外遥控灯头系统实现了对灯头的开关、定时、亮度调节控制，更加方便了人们的生活，使得在某些情况下对灯头控制的特殊要求得以实现。本遥控系统工作稳定可靠，最大有效控制距离可达8~10 m，最长定时时间为16 h.