紅外遙控的音頻功放設計與制作
1.?引言
本項目以單片機為核心，開發設計了具有紅外線遙控功能的功率放大器，整個系統構思巧妙，設計合理，實用性強。
2.?發射電路原理
要使紅外線接收器能夠接收到的紅外線信號，我們必須紅外線發射時具有壹定的信號特征。
常用的區分指令信號的特征是頻率特征和碼組特征，即用不同的頻率或不同編碼的電信號代表不同的指令。我們這裏用到的是碼組特征。碼分制紅外遙控電路就是指令信號產生電路以不同的脈沖編碼(不同的脈沖數目及組合)代表不同的指令。對於圖1?來講，當不同的指令鍵被按下時，單片機編碼電路產生不同脈沖編碼的指令信號，也就是進行編碼，然後經調制電路調制，變為編碼脈沖調制信號，再由驅動電路驅動紅外發射器件發射紅外光信號。
本文用到的碼分制紅外線遙控系統的發射部分原理（如圖?1）。
在發射部分電路中由於關鍵的編碼部分電路功能本文使用了美國公司Microchip?生產的PIC16F84A?單片機來實現，因而電路顯得非常簡潔。使用PIC16F84A?單片機的好處還在於我們只要改變單片機裏的程序就可以改變電路功能同時也可以實現壹個遙控器控制多種機器。
發射部分的原理圖（見圖?2）。
這個電路很簡潔，下面我們來簡單介紹壹下。它壹***有K1、K2、K3、K4?四個按鍵。當按下按鍵K1?時單片機PIC16F84A?的第六個引腳RB0?接地，表示給RB0?壹個低電平的有效信號。單片機PIC16F84A?的6、7、8、9?引腳都是它的信號輸入端，這4?個輸入端都是低電平有效，高電平無效的，具體情況將在下壹節介紹。單片機PIC16F84A?收的K1?發來的低電平信號後按照程序的設定在17?引腳RA0?輸出壹串二進制碼1?000?000?0?。該信號還很微小不能用來直接推動紅外線發光二極管，因此需要放大器放大。
在這裏我們用三極管Q1?來做放大器，它的型號是C1815，壹個NPN?型三極管。二進制碼信號經過放大後就可以推動紅外線發光二極管了。紅外線發光二極管D1?負責把電信號轉換成紅外線信號並發射出去。
K2、K3、K4?的功效和K1?差不多，只是按下K2、K3、K4?後，單片機PIC16F84A?根據不同的引腳收到的有效信號後在17?引腳RA0?輸出的二進制碼不同。接收部分的電路就是根據二進制碼的不同來辨別用戶到底是按下哪個按鍵。
電路中的4M?Hz?晶體振蕩器和兩個22pF?的電容是用來為單片機PIC16F84A?提供基準頻率的。該電路使用4.5V?的直流電源，由三節幹電池提供。
電阻R1、R2、R3、R4?的作用是在按鍵按下前連接單片機PIC16F84A?的輸入引腳和電源，使引腳輸入高電平。當按鍵K?按下時電阻起分壓作用，保證單片機PIC16F84A?引腳有低電平輸入。
3.?接收電路
紅外遙控的接收就是由紅外接收器件光電二極管或光電三極管接收下來，再把紅外光信號轉換成電信號。紅外遙控接收器由紅外線接收器件、前置放大電路、解調電路、指令信號檢出電路、記憶及驅動電路、執行電路組成。當紅外接收器件收到發射器的紅外指令信號時，它將紅外光信號變為電信號並送入前置故大器進行放大，再經解調器後，由指令信號檢出電路將指令信號檢出，最後記憶及驅動電路驅動執行電路，實現各種操作。
紅外遙控的接收部分的原理方框圖（如圖3）。
接收部分電路主要包括直流穩壓電源提供電路、紅外線接收電路、放大電路、顯示電路、
音頻功放電路。這個電路顯然比上壹章的紅外線發射電路復雜多了，在這裏我們先看壹下接收部分的電路圖再慢慢分析它的原理。
接收部分的電路圖（見圖4）。
接收部分電路的顯示，音頻功放等功能需要較大的功率和電壓。因此我們不能用電池做電源，而是要用220V的交流生活用電源。可是220V的電源對於PIC16F84A單片機、DAC0830等芯片來說太高了，而且它們需要的是直流電源。所以我們需要把220V交流電變成幾伏的直流電源，這個工作是由直流穩壓電源電路完成的。這部分電路由兩個部分組成：1.降壓整流電路；2.穩壓電路、降壓整流電路由壹個變壓器和4個整流二極管組成。如圖4.2所示，220V交流電通過變壓器T01後從220V的交流電壓變成15V左右的交流電壓，15V的交流電壓經過4個整流二極管整流後，轉換成有部分交流成分的直流電壓。在這部分電路的制作時要註意兩點：
1.變壓器初級必須接在220V交流電壹端，次級接在電路板上。如果接錯輕則燒壞電路板，重則可能傷害到人生安全。初、次級的區分可以通過測變壓器的內阻辨別——內阻大的是初級，內阻小的是次級。
2.整流二極管的排列方向必須正確。整流二極管排列錯誤就會燒壞電容，也有可能會燒壞後面的芯片。
穩壓電路由壹些電阻電容和穩壓芯片7805、7809組成。這部分電路的功能是對上壹級電路提供的直流電壓進壹步整流、穩壓、降壓，最後產生後面電路需要的5V直流電源和9V直流電壓。
如圖4.2，R01、R02、R18的作用是分壓、限流，它們使電壓進壹步下降和當後面電路出現短路等毛病時可以限制電路過大保護電路。電容C01、C02、C03等電容的作用的濾波，使電壓的波形
更加平穩。這部分電路的關鍵功能是由穩壓芯片7805和7809實現。7805可以把前面的不穩定電壓
轉換成穩定的5V直流電源，輸出給芯片PIC16F84A和CD4511使用。7809可以把前面的不穩定電壓轉換成穩定的9V直流電源輸出給芯片DAC0830使用。
紅外接收電路由光電三極管Q03?PIC16F84單片機等組成。光電三極管能夠把發射部分電路的紅外線發光二極管發射出來的紅外線信號接收下來，然後轉換成相應的電信號輸入到單片機PIC16F84A的6號引腳RB0中。
單片機PIC16F84A是接收部分電路的核心部件。它負責對接收到的信號解碼、識別，再根據接收到的信號輸出控制信號，控制下面電路的驅動電路和顯示電路。電容C06、C07、晶體振蕩器X01可以產生4MHz的振蕩時鐘信號為單片機PIC16F84A提供和發射部分的單片機壹樣的時鐘信號，使它們可以同步工作。
放大電路由三極管Q01、Q02和壹些電阻電容組成。它們的工作是對單片機PIC16F84A輸出的控制信號放大，推動下壹級電路工作。
顯示電路由芯片CD4511和LED顯示管組成。它們的工作是顯示單片機輸出的信號是否符合設定的程序，方便電路的檢測與調試。參考圖4芯片CD4511接收的到單片機PIC16F84A發出的信號後就在相應的引腳發出高電平由LED顯示管顯示出來。
音頻功率放大器的類型很多，根據使用器件的不同，可分為純電子管、晶體管、集成電路、場效應管功率放大器。本項目的音頻功放電路選用芯片LM4756，由0AC0830進行?D/A變換，控制功率放大器音量大小。
在發射電路中由於關鍵的編碼部分電路功能本設計使用了美國公司Microchip生產的PIC16F84A單片機來實現，因而電路顯得非常的簡潔。接收電路中也用到PIC16F84A，它負責把接收的信號解碼，輸出信號來控制音頻功放電路和顯示電路。使用PIC16F84A單片機的好處還在於我們只要改變單片機裏的程序就可以實現電路功能的改變，同時也可以實現壹個遙控器控制多種機器。
4．PCB設計與制作
根據電路原理圖，運用了Protel99?軟件對電路進行了PCB?設計，包括元器件的布局與布線，最後成功制作PCB?板。這是該畢業設計的主要內容之壹。
（1）元件的布局：手工布局，壹般是遵循相關的元件放在壹起的原則，有特殊要求的元件特別處理；例如開關、跳線、去耦電容等。
（2）PCB?布線：布線的宗旨是能使線布到最合理最密集，而幹擾最小。本設計采用手工布線與自動布線相結合的手段。先對有特殊要求的走線進行預布，例如電源線、地線和信號線等。
然後按照設定的規則自動布線；最後對完成的布線進行逐壹的檢測。盡量減少過孔，使走線最短，最合理。
設計的PCB?布線圖（見圖5）。
5.測試結果
在接收電路的電源功能上通過調試後在IC11?7805的輸出端輸出+5V的直流電壓供芯片
PIC16F84A和CD4511使用；在芯片IC12?7809的輸出端輸出穩定的+9V的直流電壓。電路實現的功能如下：
（1）實現了較遠距離的紅外線遙控。最遠遙控距離為十米左右。
（2）實現了音頻功放，最大輸出功率高達35W。