單通道紅外遙控電路設計及應用

單通道紅外遙控發射電路如圖1所示。在發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不必精確調整。f1 對f0進行調制，所以從“與非”門4輸出的波形是斷續的載波，這也是經紅外發光二極管傳送的波形。幾個關鍵點的波形如圖2所示，圖中B′波形是A點不加調制波形而直接接高電平時B點輸出的波形。由圖2可以看出，當A點波形為高電平時，紅外發光二極管發射載波；當A點波形為低電平時，紅外發光二極管不發射載波。這一停一發的頻率就是低頻振蕩器頻率f1。 在紅外發射電路中為什么不采用價格低廉的低速CMOS四重二輸入“與非”門CD4011，而采用價格較高的74HC00呢？主要是由于電源電壓的限制。紅外發射器的外殼有多種多樣，但電源一般都設計成3V，使用兩節5號或7號電池作電源。雖然CD4011的標稱工作電壓為3～18V，但卻是對處理數字信號而言的。因為這里CMOS“與非”門是用作振蕩產生方波信號的，即模擬應用，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數字集成電路最低工作電壓為2V，所以使用3V電源便“得心應手”了。74HC00的引腳功能如圖3所示。

圖4為紅外接收解調控制電路。圖中，IC1是LM567。LM567是一片鎖相環電路，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，形成輸出濾波網絡和環路單級低通濾波網絡。②腳所接電容決定鎖相環路的捕捉帶寬：電容值越大，環路帶寬越窄。①腳所接電容的容量應至少是②腳電容的2倍。③腳是輸入端，要求輸入信號≥25mV。⑧腳是邏輯輸出端，其內部是一個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，靜態工作電流約8mA。LM567的內部電路及詳細工作過程非常復雜，這里僅將其基本功能概述如下：當LM567的③腳輸入幅度≥25mV、頻率在其帶寬內的信號時，⑧腳由高電平變成低電平，②腳輸出經頻率/電壓變換的調制信號；如果在器件的②腳輸入音頻信號，則在⑤腳輸出受②腳輸入調制信號調制的調頻方波信號。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后⑧腳電壓由高變低這一特性，來形成對控制對象的控制。

弄清了LM567的基本工作原理和功能后，再來分析圖4電路便非常簡單了。IC1是紅外接收頭，它接收發射器發出的紅外信號，其中心頻率與發射器載波頻率f0相同，經IC1解調后，在輸出端OUT輸出頻率為f1的方波信號，也就是與圖1中A點波形相同的信號。我們將LM567的中心頻率調到與發射器中“與非”門1、2振蕩頻率相同，即使f2= f1。則當發射器發射信號時，LM567便開始工作，⑧腳由高電平變為低電平，利用這個變化的電平便可去控制各種對象。利用圖4的電路，我們可以做成遙控開關，遙控家里的各種家用電器。　　

實際上，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：在發射器（圖1）中將電阻R＊變成若干擋不同的數值，由此形成若干種頻率不同的調制信號；在接收電路中，設置若干只LM567，其輸入均來自紅外接收頭，各個LM567的振蕩頻率不同但與發射端一一對應。這樣當發射器按壓不同的按鈕，接入不同的調制信號時，在接收端對應的LM567的⑧腳的電平就會發生變化，由此形成多路控制。嚴格說來，這屬于一種頻分多路，與數字編譯碼多路控制相比，缺點是調試比較復雜。但在有些場合，如在多路報警中，也有其一席之地。因在報警應用場合中，需要解決兩路以上同時報警的問題時，用時分多路存在復雜的同步問題，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用場合，可以使用由常規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。