超再生转万能红外遥控器设计

论文总字数：37213字

摘 要

本课题基于超再生接收电路，和传统红外遥控器的结构，创新性地设计超再生转万能红外遥控器。

该遥控器采用低成本超再生无线发射和接收装置，通过在房间设置中继站来实现超再生到红外的转换，从而实现一个遥控器控制所有房间的电气设备，解决了传统的红外遥控器用红外线来传送信号，具有定向性，不能有阻挡，有效距离不超过7米的缺点。利用超再生转红外的方式发射传输信号，可以克服传统遥控器的不足之处，无线电遥控可以不“面对面”控制、操控距离可达数十米，并且具有穿透障碍物的能力。利用6个红外发射头，布成360°发射，解决二次发射的定向问题。无线电遥控器具有体积小，制作价格低廉，而且超再生转万能红外遥控器可以实现一个遥控器对多个家电的控制的功能，不仅便利了人们的生活，而且降低了人们的生活成本。

关键词：无线电发射，超再生接收，红外发射。

Super-regenerative Turn Universal Infrared Remote Control Design

Abstract

This thesis is based on the Super-Regenerative Receivers circuit, and the structure of the traditional infrared remote control. We innovatively design the Super-Regenerative turn universal infrared remote control.

The remote control uses low-cost super-regenerative wireless transmitter and receiver. By providing a relay station in the room to achieve the super-regenerative infrared conversion, we can enable a single remote to control all the electrical equipment room. This way solves the disadvantages of the traditional infrared remote controller, such as having a directivity, having no barrier, particularly effective distance of not more than 7 m. The use of super-regenerative mode switch infrared emission transmit signals, can overcome the shortcomings of the traditional remote control, radio remote control doesn’t need“face to face” control, control distance of up to tens of meters, and has the ability to penetrate obstacles. Use six infrared emission head cloth into 360° emission, solve the problem directional secondary emission. Tadio remote control has a small, low production prices, and the super-regenerative turn universal infrared remote control can implement a remote control to control the functions of multiple appliances not only facilitate people’s lives, but also reduces the cost of people’s lives.

KEY WORDS: Super-Regenerative Receivers, Infrared emission

目录

摘要…………………………………………………………………………………………………………Ⅰ

Abstract……………………………………………………………………………………………………Ⅱ

目录…………………………………………………………………………………………………………Ⅲ

1. 绪论………………………………………………………………………………………………1

1.1概述………………………………………………………………………………………………1

1.2课题的研究现状以及发展趋势…………………………………………………………………1

1.2.1无线遥控的历史……………………………………………………………………………1

1.2.2无线电接收模块的历史……………………………………………………………………2

1.2.3红外遥控器的历史…………………………………………………………………………2

1.2.4 433MHz无线收发的低功耗应用…………………………………………………………3

1.3本文工作和章节安排……………………………………………………………………………5

1. 红外遥控器………………………………………………………………………………………6

2.1 红外遥控器介绍 ………………………………………………………………………………6

2.1.1红外线介绍………………………………………………………………………………6

2.1.2红外通信介绍……………………………………………………………………………6

2.1.3红外通信的特点…………………………………………………………………………6

2.2红外遥控器的工作原理…………………………………………………………………………7

2.2.1红外遥控系统发射部分…………………………………………………………………9

2.2.2红外遥控系统接收部分…………………………………………………………………9

1. 超再生接收电路 ……………………………………………………………………………9

3.1 超再生接收机的介绍 …………………………………………………………………………9

3.2超再生接收机的工作原理………………………………………………………………………10

3.3 超再生接收机的优点…………………………………………………………………………11

3.4 噪声分析………………………………………………………………………………………12

3.4.1信道噪声…………………………………………………………………………………12

3.4.2器件噪声…………………………………………………………………………………12

3.4.3其它干扰…………………………………………………………………………………13

3.5面临的挑战 …………………………………………………………………………………13

3.6研究现状 …………………………………………………………………………………14

第四章 调制方式介绍……………………………………………………………………………………15

4.1调制的概念及分类……………………………………………………………………………15

4.2 ASK调制………………………………………………………………………………………15

4.3脉冲位置调制（PPM）…………………………………………………………………………16

4.4PPM调制信号的产生远离………………………………………………………………………16

第五章 超再生接收机系统方案设计……………………………………………………………………18

5.1无线电发射………………………………………………………………………………………18

5.2 超再生接收……………………………………………………………………………………21

5.3 单片机stm32……………………………………………………………………………………25

5.4工作要求和特点…………………………………………………………………………………26

第六章总结与期望…………………………………………………………………………………………27

致谢…………………………………………………………………………………………………………28

参考文献（References）……………………………………………………………………………………29

附录…………………………………………………………………………………………………………31

第一章绪论

1.1概述

随着现代信息社会的发展，智能家居的普遍，遥控器在人们日常生活中扮演着越来越重要的角色。传统的红外遥控器因为其信息传输稳定、无污染、以及使用简便等优点，数十年来都受到人们青睐。不过，随着现在信息技术的发展，人们对生活水平的要求也日益提高。红外遥控器的缺陷也日益凸显，比如说传输距离比较短，穿透能力弱，并且发射和接收需要定向。

超再生(SR)接收器在1920年阿姆斯特朗提出他的专利和不久之后他的原型机完成后诞生。因为它们的简单，人们对这些接收器感兴趣的一直到保存到现在。然而，由于这些系统的时变非线性行为，经常操作的理论总是涉及到一定程度的近似。多年来这些系统的数学处理改善了这项技术。然而,它是一个不停发展来改善漏洞的设计。从本质上讲，超再生接收机的网络机构，可以用图来描述。这是一项固定的带通滤波器通过时变网络应用的正反馈。其基本价值是一个简单的电路组成与小块组合，可以提供非常高的增益和选择性在特定的射频传输系统情况下。更重要的是在现代背景下超再生接收器是可以消耗最小能量的设计。这一事实解释了目前人们相比于原始的电路拓扑，对其有了更大的兴趣。

图1-1：基本的超再生接收器

因此为了改善遥控器的使用，我们创新性地提出超再生穿红外遥控器的设计。通过无线电控制与红外控制的结合，利用无线电传输距离远、穿透能力强、不用“面对面”传输等特点，来弥补传统红外的不足。并且通过单片机编码能够实现通过控制一个遥控器来控制多个家电的功能。

1.2课题的研究现状以及发展趋势

1.2.1无线遥控的历史

无线电从电磁波的发现，到应用到遥控技术，只不过花了数十年：20世纪20年代，人们创造出了无线电遥控器的原型。当时，人们尝试通过无线电来控制飞机、船只，但由于技术水平有限，实验失败了。但第二次世界大战后，无线遥控技却得到的迅速发展，并在军事，国防，工业和农业生产都扮演着重要角色。

时至今日，随着电子科技的迅猛发展，各种大规模集成电路不断被发明，无线遥控技术的研究与发展更上一层楼。为了提高遥控技术的智能化，如今无线电遥控技术中用单片微型计算机来取代以前的简单集成电路、元器件。这些年来，无线电遥控技术在人们日常生活中、工业生产、军工中都扮演着重要角色。在无线电遥控领域，现在常用的遥控方式有超声波遥控、红外遥控、无线电遥控等等。因为无线电波具有传输距离远，穿透性强，传播方向是全方向等特点，所以它的有效控制范围可以很广，因此它成为遥控的主要方式，所以它在日常生活、生产、建设、国防、军事等领域上上有着很广泛的应用。

1.2.2无线电接收模块的历史

最早出现的无线接收机实验是马可尼、赫兹和其他人使用火花放电器和常用的电报仪进行初期的实验，不像现在的实验一样功能强大、完善，在这些实验中使用的仪器对电波不敏感，所以这些实验的作用是有限的。在20世纪初期，人们使用布兰利金属屑检波器被用来检测无线电信号，这个装置主要使用了一个充满金属粉末的玻璃管，它串联连接在天线和地之间，就能检测无线电信号。虽然这个装置比功能早期设备有了很大的提高，但接收信号较弱或不尽如人意的能力。后来，弗莱明发明真空二极管，利德福雷斯特发明三极管真空，其可以对接收到的无线电信号被放大和更有效地进行检测。一个完整的无线电接收器必须具备两个基本功能：首先，我们必须对接收的信号进行检测和解调想回应;第二个是没有反应，它不检测其他不想要的信号，不受这些信号的不良干扰。

20世纪，我们的研究人员已经开发了各种无线接收机模块和组件，使用这种类型的半成品或完全功能电路模块的，不仅可以使电子产品减小尺寸，重量，还使通信机设计和生产的简化，产品的稳定性大大提高，并大大降低了生产成本。小型化的产品，方便群众使用，携带更方便。接收模块已经经历了几代的变化和发展，技术指标一代比一代高，现在的无线接收模块，迅速发展朝着更高性能的方向发展，如：工作频率越来越高，耐高温性能越来越更好，提高可靠性，使用更为方便等。

1.2.3红外遥控器的历史

从19世纪英国天文学家弗里德里希·威廉·赫歇尔F发现红外辐射到现在，红外技术已经发展了将近两个世纪。当时，科学红外技术刚起步，但其增长速度极为缓慢，直到1940年左右，才出现了如今的红外技术。当时，德国研制出的硫化铅和另外红外线投射材料，使用这些类型的材料和组件，可开发出了许多军事红外系统，​​如消防控制系统，防空炮的导向仪，沿海船只与舰船检测和调查工具追踪系统，探测器和其他空气轰炸机。但是，大多数这些技术是在实验室试验，或小批量生产，多数研究产品没有走上生产线。红外技术后，美国，英国，前苏联等国家的快速发展。尤其是美国，花了大量的资金和人力在军事术语中使用的红外线技术。今天，美国一直在谈论利用红外技术完全是军事装备，例如，生产单兵设备，装甲车辆，航空航天探测和武器制导等的。

最原始的热敏型探测是是弗里德里希·威廉·赫歇尔在使用水银温度计时发现的红外辐射。后来科研人员相继开发出热敏探测器，测幅热计。到了20世纪，成功开发出了热敏型探测器。在19世纪时，科研人员利用热敏型红外探测器，认识到了红外辐射的特点和规律，成功论证了红外线和可见光普遍具备的物理性质。得到结论光和红外线都是电磁波，都具有波动性，并以光速传播，它们的特征参数波长都是可以测量的。20世界开始，科学家们开始测量到了大量的有机物质和无机物质的吸收、发射和反射光谱，成功阐述了红外技术在分析物质技术中是有很大作用的。30年代，出现了红外光谱带。40年代，光电型红外探测器问世。50年代，因为半导体物理学的快速发展，光电型红外探测器的发展也十分迅速。60年代，以为固体物理、光学、电子学、精密机械和微型致冷器等方面的发展，红外技术在人们的日常生活和军事装备等方面的发展都起到了非常重要的作用。

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