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1、 题 目 红外线遥控电风扇 、红外线遥控电风扇摘 要 作为传统的家用电器，随着空调的普及，电风扇的市场地位受到了巨大的冲击，传统的开/关、调速功能已经不能满足市场的需求。人们希望电风扇在体积小、作方便等的基础上能够拥有更多的功能，而红外遥控的广泛应用及单片机技术的成熟，则使得智能红外遥控系统成为了电风扇的发展趋势。 本设计方案基于市场的需求，结合红外遥控设计简单、作方便、成本低廉等特点，采用了专用的遥控发射接收芯片，在此基础上设计了一个简易的智能红外遥控电风扇系统。系统包括接收和发射两大部分，本文设计实现了几项电风扇的基本功能：开/关功能、三级调速功能、0.5-7.5小时不同时间段的定时功能，
2、以及自然、正常两种风类的选择功能。经过多次的测试与电路调整，系统的各项功能均能正常实现。 关键字：红外遥控；信号调制；编码；解码；双向可控硅 Infrared remote control fan AbstractAbstract：With the popularity of air conditioners, the market position of the electric fans which are the traditional household appliances will receive a huge impact, the traditional on / off an
3、d speed control function have been unfit for the needs of the market. It is hoped that the fans in small, easy to operate, and so on the basis can have more features. When the application of infrared remote control becomes wilder and the technologies of SCM become mature, the smart infrared remote c
4、ontrol system is the trend. The design was based on the needs of the market. Considering that infrared remote control is simple, easy to operate, low-cost, I use a special launching and receiving chip which depends on remote control. On the basis of this chip a system of intelligent infrared remote-
5、control was designed for the fan. The system consists of the launching part and the receiving part. This system is designed to achieve some basic functions of fans: on / off function, three kinds of speed, the timing function which can be chosen at different times of 0.5-7.5 hours, and the function
6、of two kinds of wind which are the natural wind and the normal wind. After repeated testing and adjusting of the circuit, the system can work normally. Key Word: Infrared Remote Control; Signal Modulation; Encoding; Decoding; Triac. Classification: TN8 目录3号黑体4号黑体页码编为 中文摘要英文摘要4号黑体1 1 1.11 1.1.12小4号宋体
7、，目录只到三级编号，正文可以到四级编号4号宋体结束语60致谢61参考文献62（附录）63注：表示一个空格（两个字符位置） 括号内的内容表示视论文而定的内容4号黑体加编页码引言:红外线又称红外光波，在电磁波谱中，光波的波长范围为0.01um1000um。根据波长的不同可分为可见光和不可见光，波长为0.38um0.76um的光波可为可见光，依次为红、橙、黄、绿、青、蓝、紫七种颜色。光波为0.01um0.38um的光波为紫外光(线)，波长为0.76um1000um的光波为红外光(线)。红外光按波长范围分为近红外、中红外、远红外、极红外4类。红外线遥控是利用近红外光传送遥控指令的，波长为0.76um1
8、.5um。用近红外作为遥控光源，是因为目前红外发射器件(红外发光管)与红外接收器件(光敏二极管、三极管及光电池)的发光与受光峰值波长一般为0.8um0.94um，在近红外光波段内，二者的光谱正好重合，能够很好地匹配，可以获得较高的传输效率及较高的可靠性。目前广泛使用的家电遥控器几乎都是采用的红外线传输技术。作为无线局域网的传输方式，红外线方式的最大优点是不受无线电干扰，且它的使用不受国家无线管理委员会的限制。红外数据协会（IRDA）成立后，为了保证不同厂商的红外产品能够获得最佳的通信效果，红外通信协议将红外数据通信所采用的光波波长的范围限定在850至900nm之内。 遥控器是真正最早进入家庭的
9、无线设备。它是由高产的发明家Robert Adler在五十年代发明的。而红外遥控是20世纪70年代才开始发展起来的一种远程控制技术，其原理是利用红外线来传递控制信号，实现对控制对象的远距离控制，具体来讲，就是有发射器发出红外线指令信号，有接收器接收下来并对信号进行处理，最后实现对控制对象的各种功能的远程控制。 红外遥控具有独立性、物理特性与可见光相似性、无穿透障碍物的能力及较强的隐蔽性等特点。随着红外遥控技术的开发和迅速发展，很多电器都应用了红外遥控，而电风扇也不例外。从单纯的在电风扇面板上通过按钮控制，到短距离(10M以内)的遥控，虽然改变不大，但其带来的便利无疑是巨大的。而红外遥控技术的成
10、熟，也使得遥控电风扇变得设计简单，价格低廉。 作为一种老牌的电器，电风扇具有价格便宜、摆放方便、体积轻巧等特点。虽然现在空调在城市中已经相当普遍，并有替代电风扇的趋势，但由于大部分家庭消费水平的限制，电风扇作为一个成熟的家电行业的一员，尤其在中小城市，以及乡村将来一段时间内仍然会占有市场的大部分份额。 市场的需求促使了电风扇的发展。随着“智能化”的兴起，电风扇的功能也越来越多，越来越贴进人们生活。因此，对于电风扇的开发和设计依然有着较大的实用价值。在现有市场上多功能遥控电风扇的基础上，人们提出了一种新型的智能电风扇，相对于过的电风扇，智能电风扇添加了很多人性化的设计，如安全保护，倾倒保护，智能
11、照明等功能，使电风扇更加人性化，相信其丰富的功能，人性化的设计将会大大提高电风扇的市场竞争力。 而本设计就是以电风扇为对象，通过红外遥控实现电风扇的几种常用功能如开关、调速、定时等的控制，相对于传统的机械控制，体现出了更加方便快捷的优点。 大部分的智能遥控风扇电路都是通过单片机芯片来实现其远程控制的。随着遥控技术的成熟，各种专用的风扇芯片也大量出现。现在，即使是大批量生产的厂家，也都使用专用芯片，而不必自己编程烧制。这也是产业化的体现，有效的提高了生产效率。第一章、遥控器 为了能远离距的控制电风扇，采用了红外遥控器。通常红外遥控器由发射和接收两部分组成，发射部分由单片机 80C2051等构成。
12、接收部分装在电风扇的控制器内，由89C51等构成。 1.1 工作原理及组成部分 (1)CPU 采用AT89C2051单片机，AT89C2051的功能: 和 MCS-8051产品兼容、2KB可重编程闪速存储器、耐久性:1000写/擦除周期、2.7V6V的操作范围、全静态操作：0Hz24MHz、两级加密程序存储器、1288位内部RAM、15根可编程I/O引线、6个中断源、可编程串行UART通道、直接LED驱动输出、片内模拟比较器、低耗空载和掉电方式。 （2）电源采用4节7号电池来提供电源，并用一个二极管（IN4148）进行降压。 （3）调制部分：采用CD40106进行缓冲放大并整形.发送的数字信号
13、与38K的载波进行相与，将其调制在一起,整形并缓冲放大,经过8050进行放大驱动红外发射管,使其发射红外光。 (4)红外发射方原理见图（1）所示。 （图 1 ）遥控器原理框图 1.2红外发射 （1）发射部分包括键盘矩阵、编码调制、红外发送器。使用89C2051芯片 将按键信号调制在 38KHz 的载波信号上通过三极管放大后发射出去。红外编码为： 全码 =引导码+系统码+系统反码+数据码+数据反码。89C2051 的 P1口构成矩阵式键盘，用T1产生定时中断，驱动P3.3产生一个38K的方波，作为红外线的调制基波。将发送的数据和P3.0进行逻辑与后，经过40106整形，用三极管驱动红外发射管发射
14、。 (2)按键功能 K1：低档、中档、高档；键值为 01H K2彩灯：键值为 02H K3：自然风、睡眠风、正常风键；值为03H K4定时；键值为04H K5开/关机；键值为05H (3)当无键按下时，延时10秒后进入待机状态，系统处于低功耗模式。 当有按键按下时，INT0中断产生中断，同时唤醒CPU进行工作状态。 1.3红外发射的编码方式 遥控发射器专用芯片很多，根据编码格式可以分成两大类，这里我们以运用比较广泛，解码比较容易的一类来加以说明，现以日本 NEC的uPD6121G组成发射电路为例说明编码原理。当发射器按键按下后，即有遥控码发出，所按的键不同遥控编码也不同。这种遥控码具有以下特征
15、： (1)采用脉宽调制的串行码，以脉宽为0.565ms、间隔0.56ms、周期为1.125ms的组合表示二进制的“0”；以脉宽为0.565ms、间隔1.685ms、周期为2.25ms的组合表示二进制的“1”。 “0”和“1”组成的32位二进制码经38kHz的载频进行二次调制以提高发射效率，达到降低电源功耗的目的。然后再通过红外发射二极管发射。 (2)遥控编码是连续的32位二进制码组，其中前16位为用户识别码，能区别不同的电器设备，防止不同机种遥控码互相干扰。该芯片的用户识别码固定为十六进制0FFH；后16位为8位操作码（功能码）及其反码。 (3)遥控器在按键按下后，周期性地发出同一种32位二进
16、制码，周期约为108ms。一组码本身的持续时间随它包含的二进制“0”和“1”的个数不同而不同，大约在4563ms之间。 (4)其相关的波形图如下: （图 2）遥控编码 1.4硬件设计 硬件设计见电路原理图（3）所示。 (图3)遥控器电路原理图 1.5软件设计 (1)采用中断的处理程序完成整个系统的操作，INT0中断处理完成键盘扫描以及发送。 (2)程序流程图： （图 4）遥控器软件流程图 第二章、 电风扇控制板 2.1工作原理及组成部分: 红外接收部分包括光电转换放大器、解调、解码电路。 (1)CPU板将单片机、控制、键盘组合在一起完成了人机对话。 用 AT89C51单片机来作主芯片控制，采用
17、红外T1838接收头，用双向可控硅MC97A6控制电机档位，具有红外遥控功能。 (2)电源部分：交流220V经变压器降压为28V，全波整流后再由三端稳压器LM7805稳压，供给控制板。 (3) 电风扇控制板框图 （图 5 ）电风扇控制板框图 2.2设计方案 (1)控制部分 （图 6）电机引线图 K1：低、中、高档，相应的指示灯亮。参见（图6） K2：控制彩灯，相应的指示灯亮 K3：自然风、睡眠风、正常风控制 。参见（图8）、（图9）、（图10） K4: 定时30分钟，1小时，2小时，4小时。相应的指示灯点亮。参见（图7） K5：具有开机功能和关机功能 (图7)定时时循环图 (2)风类 自然风的
18、处理流程 : ( 图 8) 自然风的循环图 睡眠风的处理流程 : ( 图 9) 自然风的循环图 正常风的处理流程 : (图10)正常风循环 (3)工作方式：分为手动和遥控两种方式。 2.3硬件设计：参见（图11） （图 11）电风扇控制板电路原理图 2.4软件设计: (1)红外遥控输入在 P3.2（INT0），面板按键P3.3（INT1）。 (2) 遥控的解码过程： (图12)编码 (图13)数据帧图形 单片机收到一个中断后,开始计数，然后在主程序有一个判断子程序,首先判断是否8MS,是否有高电平，再判断是否4MS的低电平，然后再判断是否是0或1，循环32次完成,32个码的接收和存储。 (3)
19、程序流程图 : (图14)控制板主程序流程(图15)键值处理流程 第三章： 红外遥控系统的硬件设计3.1 红外收发电路的设计红外遥控系统由发射和接收两大部分组成，系统采用编/解码专用集成电路和单片机芯片来进行控制操作。设计的电路由如下的几个基本模块组成：直流稳压电源，红外发射电路，红外接收电路和控制部分。红外遥控有发送和接收两个组成部分。发送端采用单片机将待发送的二进制信号编码调制为一系列的脉冲串信号，通过红外发射管发射红外信号。红外接收端普遍采用价格便宜，性能可靠的一体化红外接收头(如HS0038，它接收红外信号频率为40KHz，周期约26s)接收红外信号，它同时对信号进行放大、检波、整形，
20、得到TTL电平的编码信号，再送给单片机，经单片机解码并控制相关对象。系统框图如图31所示。电源单片机89C2051发射部分按键部分电源单片机89c51接收部分控制部分图31 红外遥控电路框图 3.1.1芯片介绍3.1.1.1AT89C51的介绍11AT89C51具有下列主要性能：(1) 4KB可改编程序Flash存储器 （可经受1，000次的写入/擦除周期） (2) 三级程序存储器保密(3) 128 X 8字节内部RAM(4) 32条可编程I/O线(5) 2个16位定时器/计数器(6) 6个中断源(7) 可编程串行通道(8) 片内时钟振荡器AT89C51是用静态逻辑来设计的，并提供两种可用软件
21、来选择的省电方式空闲方式和掉电方式。在空闲方式中，CPU停止工作，而RAM、定时器/计数器、串行口和中断系统都继续工作。在掉电方式中，片内振荡器停止工作，由于时钟被“冻结”，一切功能暂停，只保存片内RAM中的内容，直到下一次硬件复位为止。2AT89C51的引脚及功能89C51单片机的管脚说明如图32所示。图3-2 89C51单片机的管脚说明 (1) 主要电源引脚 VSS 电源端 GND 接地端(2) 外接晶体引脚XTAL1和XTAL2 XTAL1 接外部晶体的一个引脚。在单片机内部，它是构成片内振荡器的反相放大器的输入端。当采用外部振荡器时，该引脚接收振荡器的信号，既把此信号直接接到内部时钟发
22、生器的输入端。 XTAL2 接外部晶体的另一个引脚。在单片机内部，它是上述振荡器的反相放大器的输出端。采用外部振荡器时，此引脚应悬浮不连接。(3) 输入/输出引脚 P0.0 P0.7、P10.P1.7、P2.0 P2.7 和P3.0P3.7。 P0端口（P0.0 P0.7） P0是一个8位漏极开路型双向I/O端口。作为输出口用时，每位能以吸收电流的方式驱动8个TTL输入，对端口写1时，又可作高阻抗输入端用。在访问外部程序和数据存储器时，它是分时多路转换的地址（低8位）/数据总线，在访问期间激活了内部的上拉电阻。 P1端口（P1.0 P1.7） P1是一个带有内部上拉电阻的8位双向I/O端口。P
23、1的输出缓冲器可驱动（吸收或输出电流方式）4个TTL输入。对端口写1时，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电位，这时可用作输入口。作输入口时，因为有内部的上拉电阻，那些被外部信号拉低的引脚会输出一个电流。 P2端口 （P2.0P2.7） P2是一个带有内部上拉电阻的8位双向I/O端口。P2的输出缓冲器可驱动（吸收或输出电流方式）4个TTL输入。对端口写1时，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电位，这时可用作输入口。P2作输入口使用时，因为有内部的上拉电阻，那些被外部信号拉低的引脚会输出一个电流。在访问外部程序存储器和16位地址的外部数据存储器(如执行MOVX DPTR指令)时，P2送出高8位地址。在访
24、问8位地址的外部数据存储器(如执行MOVX Ri , A指令)时，P2口引脚上的内容(就是专用寄存器(SFR)区中P2寄存器的内容)，在整个访问期间不会改变。 P3端口（P3.0P3.7） P3 是一个带有内部上拉电阻的8位双向I/O端口。P2的输出缓冲器可驱动(吸收或输出电流方式)4个TTL输入。对端口写1时，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电位，这时可用作输入口。P3作输入口使用时，因为有内部的上拉电阻，那些被外部信号拉低的引脚会输出一个电流。在AT89C51中，P3端口还用于一些专门功能，这些兼用功能如下：(1) P3.0 RXD（串行输入口）(2) P3.1 TXD（串行输出口）(3)
25、P3.2 /INT0（外部中断0）(4) P3.3 /INT1（外部中断1）(5) P3.4 T0（记时器0外部输入）(6) P3.5 T1（记时器1外部输入）(7) P3.6 /WR（外部数据存储器写选通）(8) P3.7 /RD（外部数据存储器读选通）(9) P3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号3振荡器特性： XTAL1和XTAL2分别为反向放大器的输入和输出。该反向放大器可以配置为片内振荡器。石晶振荡和陶瓷振荡均可采用。如采用外部时钟源驱动器件，XTAL2应不接。由于输入至内部时钟信号要通过一个二分频触发器，因此对外部时钟信号的脉宽无任何要求，但必须保证脉冲的高低电平要求的宽度
26、。4芯片擦除：整个PEROM阵列和三个锁定位的电擦除可通过正确的控制信号组合， ALE管脚处于低电平10ms 来完成。在芯片擦操作中，代码阵列全被写“1”且在任何非空存储字节被重复编程以前，该操作必须被执行。3.1.1.2 89C2051介绍89C2051共有20条引脚，如图33所示。图3-3 89C2051单片机管脚说明 P1口共8脚，准双向端口。P3.0P3.6共7脚，准双向端口，如P3.0、P3.1的串行通讯功能，P3.2、P3.3的中断输入功能，P3.4、P3.5的定时器输入功能。 在引脚的驱动能力上，89C2051具有很强的下拉能力，P1,P3口的下拉能力均可达到20mA.相比之下，
27、89C51的端口下拉能力每脚最大为15mA。但是限定9脚电流之和小于71mA.这样，引脚的平均电流只9mA。89C2051驱动能力的增强，使得它可以直接驱动LED数码管。 相对于89C51它少了一些功能，但是它的功耗少，便于携带，更经济使它在发射电路中起着重要的地位。因此，在本设计红外发射的电路中就用了它来实现脉冲信号的产生。3.1.2红外发射电路本遥控发射器采用码分制遥控方式，码分制红外遥控就是指令信号产生电路以不同的脉冲编码（不同的脉冲数目及组合）代表不同的控制指令。在确定选择AT89C51作为本设计发射电路核心芯片和点触式开关作为控制键后，加上一个简单红外发射电路和12M晶体震荡器便可实
28、现红外发射。发射部分的主要元件为红外发光二极管。它实际上是一只特殊的发光二极管，由于其内部材料不同于普通发光二极管，因而在其两端施加一定电压时，它发出的便是红外线而不是可见光。目前大量使用的红外发光二极管发出的红外线波长为940nm左右，外形与普通5发光二极管相同，只是颜色不同。 遥控发射通过键盘，每按下一个键，即产生具有不同的编码数字脉冲，这种代码指令信号调制在40KHz的载波上，激励红外光二极管产生不同的脉冲，通过空间的传送到受控机的遥控接收器。P1口作为按键部分，P3.5口作为发射部分，然后用三极管的放大驱动红外发射。电路图见附录3。3.1.3红外接收电路在接收过程中，脉冲通过光学滤波器
29、和红外二极管转换为40KHZ的电信号，此信号经过放大，检波，整形，解调，送到解码与接口电路，从而完成相应的遥控功能。接收电路图见附录4。通常，红外遥控器将遥控信号(二进制脉冲码)调制在40KHz的载波上，经缓冲放大后送至红外发光二极管，产生红外信号发射出去。将上述的遥控编码脉冲对频率为40KHz(周期为26s)的载波信号进行脉幅调制(PAM )，再经缓冲放大后送到红外发光管，将遥控信号发射出去。根据遥控信号编码和发射过程，遥控信号的识别即解码过程是去除40KHz载波信号后识别出二进制脉冲码中的0和1。由MCS51 系列单片机AT89C51、一体化红外接收头、存储器、还原调制与红外发光管驱动电路
30、组成。接收部分主要元件是红外接收管，它是一种光敏二极管（实际上是三极管，基极为感光部分）。在实际应用中要给红外接收二极管加反向偏压，它才能正常工作，亦即红外接收二极管在电路中应用时是反向运用，这样才能获得较高的灵敏度。由于红外发光二极管的发射功率一般都较小（100mW左右），所以红外接收二极管接收到的信号比较微弱，因此就要增加高增益放大电路。前些年常用PC1373H、CX20106A等红外接收专用放大电路。最近几年不论是业余制作还是正式产品，大多都采用成品红外接收头。成品红外接收头的封装大致有两种：一种采用铁皮屏蔽；一种是塑料封装(如HS0038)，均有三只引脚，即电源正（VDD）、电源负（G
31、ND）和数据输出（VO或OUT）。红外接收头的引脚排列因型号不同而不尽相同，可参考厂家的使用说明。成品红外接收头的优点是不需要复杂的调试和外壳屏蔽，使用起来如同一只三极管，非常方便。但在使用时注意成品红外接收头的载波频率。一体化红外接收头采用HS0038 ，它负责红外遥控信号的解调。将调制在40kHz上的红外脉冲信号解调后再输入到AT89C51的INT0（P3.2）引脚，由单片机进行高电平与低电平宽度的测量。遥控信号的还原是通过P3.1输入二进制脉冲码的高电平与低电平及维持时间，当接收头接收信号时，单片机产生中断，并在P3.1口记下脉冲的个数，这在后面的软件设计中会具体介绍到，通过单片机处理后
32、驱动控制部分。3.2 直流稳压电源的设计直流稳压电源主要功能是为后两个部分提供电压的输出。在设计中分出了2个支路，分别输出 5V电压。直流稳压电源的主要由电源变压器、整流电路、滤波电路和稳压电路四部分组成。框图如图34所示。 图3-4直流稳压电源的方框图3.2.1单相桥式整流电路整流电路主要实现将交流电变换成直流电。实现这一目标主要是靠二极管的单向导电作用，因此二极管是构成整流电路的关键元件。我采用的是单桥式整流电路。本设计整流电路如图35所示。在图中，输入电压V1通过电源变压器成V2。它的作用是将交流电电压V1变成整流电路要求的交流电压V2。其中的电阻是要求支流供电的负载电阻。四个整流二极管
33、D1到D4接成电桥的形式。通过负载R的电流I以及电压V3的波形如图3-6。它们都是单方向的全波脉动波形。图35单桥式整流电路图3.2.2 滤波电路在整流电路输出波形中由于含有较多的纹波成分，与所要求的波形不太符合。所以在整流电路后接滤波电路以滤去整流输出电压的纹波。而滤波电路常有电容滤波，电感滤波和RC滤波等。本电路采用的是电容滤波电路。如图3-7所示。OOV2tO234iLOOtD1D3D2D4D1D3D2D4t图3-6 单相桥式整流电路波形图 图3-7 电容滤波电路图3.2.3 稳压电路典型应用电路如图3-8所示。图中C1、C2用于频率补偿，防止自激振荡和抑制高频干扰；C3采用电解电容，以
34、减少电源引入的低频干扰对输出电压的影响；D是保护二极管，当输入端短路时，给C3一个放电的通路，防止C3两端电压激穿调整管的发射结。图3-8 稳压电路图3.3 控制部分的设计3.3.1 可控硅原理1、工作原理9 可控硅是P1N1P2N2四层三端结构元件，共有三个PN结，分析原理时，可以把它看作由一个PNP管和一个NPN管所组成，其等效图解如图3-9所示当阳极A加上正向电压时，BG1和BG2管均处于放大状态。此时，如果从控制极G输入一个正向触发信号，BG2便有基流ib2流过，经BG2放大，其集电极电流ic2=2ib2。因为BG2的集电极直接与BG1的基极相连，所以ib1=ic2。此时，电流ic2再
35、经BG1放大，于是BG1的集电极电流ic1=1ib1=12ib2。这个电流又流回到BG2的基极，表成正反馈，使ib2不断增大，如此正向馈循环的结果，两个管子的电流剧增，可控硅使饱和导通。 图3-9 可控硅原理等效图解由于BG1和BG2所构成的正反馈作用，所以一旦可控硅导通后，即使控制极G的电流消失了，可控硅仍然能够维持导通状态，由于触发信号只起触发作用，没有关断功能，所以这种可控硅是不可关断的。由于可控硅只有导通和关断两种工作状态，所以它具有开关特性，这种特性需要一定的条件才能转化，此条件见表3-1表3-1 可控硅导通和关断条件 状态 条件 说明从关断到导通1、阳极电位高于是阴极电位2、控制极
36、有足够的正向电压和电流两者缺一不可维持导通1、 阳极电位高于阴极电位2、阳极电流大于维持电流两者缺一不可从导通到关断1、阳极电位低于阴极电位 2、阳极电流小于维持电流任一条件即可 2、基本伏安特性可控硅的基本伏安特性见图3-10（1）反向特性 当控制极开路，阳极加上反向电压时（见图3-11），J2结正偏，但J1、J2结反偏。此时只能流过很小的反向饱和电流，当电压进一步提高到J1结的雪崩击穿电压后，接差J3结也击穿，电流迅速增加，图3的特性开始弯曲，如特性OR段所示，弯曲处的电压URO叫“反向转折电压”。此时，可控硅会发生永久性反向击穿。（2）正向特性 当控制极开路，阳极上加上正向电压时（见图3
37、-12），J1、J3结正偏，但J2结反偏，这与普通PN结的反向特性相似，也只能流过很小电流，这叫正向阻断状态，当电压增加，图3的特性发生了弯曲，如特性OA段所示，弯曲处的是UBO叫：正向转折电压 。由于电压升高到J2结的雪崩击穿电压后，J2结发生雪崩倍增效应，在结区产生大量的电子和空穴，电子时入N1区，空穴时入P2区。进入N1区的电子与由P1区通过J1结注入N1区的空穴复合，同样，进入P2区的空穴与由N2区通过J3结注入P2区的电子复合，雪崩击穿，进入N1区的电子与进入P2区的空穴各自不能全部复合掉，这样，在N1区就有电子积累，在P2区就有空穴积累，结果使P2区的电位升高，N1区的电位下降，J
38、2结变成正偏，只要电流稍增加，电压便迅速下降，出现所谓负阻特性，见图3的虚线AB段。图3-11 可控硅反向特性图3-12 可控硅正向特性这时J1、J2、J3三个结均处于正偏，可控硅便进入正向导电状态-通态，此时，它的特性与普通的PN结正向特性相似，见图3-10中的BC段图3-10 可控硅基本伏安特性3、触发导通 在控制极G上加入正向电压时（见图3-13）因J3正偏，P2区的空穴时入N2区，N2区的电子进入P2区，形成触发电流IGT。在可控硅的内部正反馈作用（见图3-10）的基础上，加上IGT的作用，使可控硅提前导通，导致图3的伏安特性OA段左移，IGT越大，特性左移越快。图3-13 可控硅触发
39、导通3.3.2 光耦原理与作用 在控制部分采用了隔离驱动电路，用光电器件作为隔离元件，利用光耦来隔离强电，以防止强电影响单片机的工作。光电隔离的目的是割断两个电路的电气联系，使之相互独立，从而也就割断了噪声从一个电路进入另一个电路的通路。光电隔离是通过光电耦合器实现的。光耦又称光电隔离器或光电耦合器，它是以光为媒介来传输电信号的器件，通常把发光器与受光器封装在管壳内。当输入端加电信号时发光器发出光线，受光器接收后就产生光电流，从输出端流出，从而实现了“光电光”的转换。光电耦合器是把一个发光二极管和一个光敏三极管封装在一个外壳里的器件。外壳有金属的或塑料的两种。发光二极管和光敏三极管之间用透明绝
40、缘体填充，并使发光管与光敏管对准，以提高其灵敏度，光电耦合器的电路符号如图3-14所示。对于数字量，当输入为低电平“0”时，光敏三极管截止，输出为高电平“1”；当输入为高电平“1”时，光敏三极管饱和导通，输出为低电平“0”。图3-14 光电耦合器原理图输入信号使用权发光二极管发光，其光线又使光敏三极管产生电信号输出，从而既完成了信号的传递又实现了电气上的隔离。光电耦合的响应时间一般不超过几个微秒。光电耦合器的输入端与输出端在电气上是绝缘的，且输出端对输入端也无反馈，因而具有隔离和抗干扰两方面的独特性能。通常使用光电耦合器是为实现以下两个主要功能：电平转换：TTL电路与电源电路之间不需另加匹配电
41、路就可以传输信号，从而实现了电平转换。隔离：这时由于信号电路与接收电路之间被隔离，因此即使两个电路的接地电位不同，也不会形成干扰。光电耦合器中光敏三极管的基极有引出和不引出两种形式。基极引出通常是经一个电阻接地。通过接地电阻可以控制耦合的响应速度和灵敏度。总的来说，电阻越小，响应速度越高。第四章：红外遥控系统的软件设计4.1系统功能实现办法4.1.1遥控码的编码格式该遥控器采用脉冲个数编码，不同的脉冲个数代表不同的被控对象，最小为2个脉冲。为了使接收可靠，第一位码宽为3ms，其余为1ms，遥控码数据帧间隔大于10ms，如图41所示。4.1.2遥控码的发射当某个操作按键按下时，单片机先读出键值，
42、然后根据键值设定遥控码的脉冲个数，再调制成40kHz方波由红外线发光管发射出去。P3.5端口的输出调制波如图41所示。通常，红外遥控是将遥控信号（二进制脉冲码）调制在40KHz的载波上，经缓冲放大后送至红外发光二极管，转化为红外信号发射出去的。为了提高抗干扰性能和降低电源消耗，将上述的遥控编码脉冲对频率为40KHz（周期为26us）的载波信号进行脉幅调制（PAM），再经缓冲放大后送到红外发光管，将遥控信号发射出去。18电器0的遥控输出码电器1的遥控输出码图41 端口输出编码波形图4.1.3数码帧的接收处理当红外线接收器输出脉冲帧数据时，第一位码的低电平将启动中断程序，实时接收数据帧。在数据帧接
43、收时，将对第一位（起始位）码的码宽进行验证。若第一位低电平码的脉宽小于2ms，将作为错误码处理。当间隔位的高电平脉宽大于3ms时，结束接收，然后根据累加器A中的脉冲个数，执行相应输出口的操作。图42就是红外线接收器输出的一帧遥控码波形图。1ms第一位1ms10ms3ms10ms 图42 红外线接收器输出的一帧遥控码波形图4.2遥控发射及接收控制流程图4.2.1遥控发射部分 下图4-3是遥控发射的主程序，首先初始化程序,然后调用键扫描处理子程序.扫键过程:首先判断控制键是否按下,若有控制键按下则进行逐行扫描,按照P口值查找键号.最后按照键号转至相应的发射程序如下图4-4所示.开始初始化调用键扫描
44、处理子程序图 4-3 遥控发射主程序流程图扫键开始键按下？逐行扫描按P口值查键号 Y返回 N按键号转至相应的发射程序图4-4 遥控发射键扫描程序流程图红外信号发射过程:首先装入发射脉冲个数(发射时为3ms脉冲,停发时为1ms脉冲),此时若发射脉冲个数为1则返回主程序,若不为1则发1ms脉冲,然后停发1ms脉冲,这样便结束整个发射过程.在实践中,采用红外线遥控方式时,由于受遥控距离,角度等影响,使用效果不是很好,如采用调频或调幅发射接收码,可提高遥控距离,并且没有角度影响。4.2.2遥控接收部分遥控接收部分的主程序及初始化及延时过程如下:首先初始化,然后按照显示亮度数据设定调光脉冲延时值,看P3.0口的脉冲是否为0,若不为0则调入延时程序,此时P2.7口输出调光脉冲然后返回;若为0则直接返回。开始发射装入发射脉冲个数（R1）发3ms脉冲停发1ms(R1)-1=0? Y发1ms脉冲返回
