單通道紅外遙控電路設(shè)計(jì)及應(yīng)用

單通道紅外遙控發(fā)射電路如圖1所示。在發(fā)射電路中使用了一片高速CMOS型四重二輸入“與非”門74HC00。其中“與非”門3、4組成載波振蕩器，振蕩頻率f0調(diào)在38kHz左右；“與非”門1、2組成低頻振蕩器，振蕩頻率f1不必精確調(diào)整。f1 對(duì)f0進(jìn)行調(diào)制，所以從“與非”門4輸出的波形是斷續(xù)的載波，這也是經(jīng)紅外發(fā)光二極管傳送的波形。幾個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)的波形如圖2所示，圖中B′波形是A點(diǎn)不加調(diào)制波形而直接接高電平時(shí)B點(diǎn)輸出的波形。由圖2可以看出，當(dāng)A點(diǎn)波形為高電平時(shí)，紅外發(fā)光二極管發(fā)射載波；當(dāng)A點(diǎn)波形為低電平時(shí)，紅外發(fā)光二極管不發(fā)射載波。這一停一發(fā)的頻率就是低頻振蕩器頻率f1。 在紅外發(fā)射電路中為什么不采用價(jià)格低廉的低速CMOS四重二輸入“與非”門CD4011，而采用價(jià)格較高的74HC00呢？主要是由于電源電壓的限制。紅外發(fā)射器的外殼有多種多樣，但電源一般都設(shè)計(jì)成3V，使用兩節(jié)5號(hào)或7號(hào)電池作電源。雖然CD4011的標(biāo)稱工作電壓為3～18V，但卻是對(duì)處理數(shù)字信號(hào)而言的。因?yàn)檫@里CMOS“與非”門是用作振蕩產(chǎn)生方波信號(hào)的，即模擬應(yīng)用，所以它的工作電壓至少要4.5V才行，否則不易起振，影響使用。而74HC系列的CMOS數(shù)字集成電路最低工作電壓為2V，所以使用3V電源便“得心應(yīng)手”了。74HC00的引腳功能如圖3所示。

圖4為紅外接收解調(diào)控制電路。圖中，IC1是LM567。LM567是一片鎖相環(huán)電路，采用8腳雙列直插塑封。其⑤、⑥腳外接的電阻和電容決定了內(nèi)部壓控振蕩器的中心頻率f2，f2≈1/1.1RC。其①、②腳通常分別通過一電容器接地，形成輸出濾波網(wǎng)絡(luò)和環(huán)路單級(jí)低通濾波網(wǎng)絡(luò)。②腳所接電容決定鎖相環(huán)路的捕捉帶寬：電容值越大，環(huán)路帶寬越窄。①腳所接電容的容量應(yīng)至少是②腳電容的2倍。③腳是輸入端，要求輸入信號(hào)≥25mV。⑧腳是邏輯輸出端，其內(nèi)部是一個(gè)集電極開路的三極管，允許最大灌電流為100mA。LM567的工作電壓為4.75～9V，工作頻率從直流到500kHz，靜態(tài)工作電流約8mA。LM567的內(nèi)部電路及詳細(xì)工作過程非常復(fù)雜，這里僅將其基本功能概述如下：當(dāng)LM567的③腳輸入幅度≥25mV、頻率在其帶寬內(nèi)的信號(hào)時(shí)，⑧腳由高電平變成低電平，②腳輸出經(jīng)頻率/電壓變換的調(diào)制信號(hào)；如果在器件的②腳輸入音頻信號(hào)，則在⑤腳輸出受②腳輸入調(diào)制信號(hào)調(diào)制的調(diào)頻方波信號(hào)。在圖4的電路中我們僅利用了LM567接收到相同頻率的載波信號(hào)后⑧腳電壓由高變低這一特性，來形成對(duì)控制對(duì)象的控制。

弄清了LM567的基本工作原理和功能后，再來分析圖4電路便非常簡(jiǎn)單了。IC1是紅外接收頭，它接收發(fā)射器發(fā)出的紅外信號(hào)，其中心頻率與發(fā)射器載波頻率f0相同，經(jīng)IC1解調(diào)后，在輸出端OUT輸出頻率為f1的方波信號(hào)，也就是與圖1中A點(diǎn)波形相同的信號(hào)。我們將LM567的中心頻率調(diào)到與發(fā)射器中“與非”門1、2振蕩頻率相同，即使f2= f1。則當(dāng)發(fā)射器發(fā)射信號(hào)時(shí)，LM567便開始工作，⑧腳由高電平變?yōu)榈碗娖?，利用這個(gè)變化的電平便可去控制各種對(duì)象。利用圖4的電路，我們可以做成遙控開關(guān)，遙控家里的各種家用電器?！　?br />
實(shí)際上，利用圖1和圖4所示的電路，我們也可以較容易地將其改造成多路遙控電路。方法是：在發(fā)射器（圖1）中將電阻R＊變成若干擋不同的數(shù)值，由此形成若干種頻率不同的調(diào)制信號(hào)；在接收電路中，設(shè)置若干只LM567，其輸入均來自紅外接收頭，各個(gè)LM567的振蕩頻率不同但與發(fā)射端一一對(duì)應(yīng)。這樣當(dāng)發(fā)射器按壓不同的按鈕，接入不同的調(diào)制信號(hào)時(shí)，在接收端對(duì)應(yīng)的LM567的⑧腳的電平就會(huì)發(fā)生變化，由此形成多路控制。嚴(yán)格說來，這屬于一種頻分多路，與數(shù)字編譯碼多路控制相比，缺點(diǎn)是調(diào)試比較復(fù)雜。但在有些場(chǎng)合，如在多路報(bào)警中，也有其一席之地。因在報(bào)警應(yīng)用場(chǎng)合中，需要解決兩路以上同時(shí)報(bào)警的問題時(shí)，用時(shí)分多路存在復(fù)雜的同步問題，在頻寬允許的情況下用頻分多路則很容易解決。

在不需要多路控制的應(yīng)用場(chǎng)合，可以使用由常規(guī)集成電路組成的單通道紅外遙控電路。這種遙控電路不需要使用較貴的專用編譯碼器，因此成本較低。