红外控制范文（精选12篇）
红外控制 第1篇
1 研究目标及主要内容
项目采用8位AT89S52单片机作为控制核心, 以红外信号发送接收模块为载体, 将挖土机模型从有线控制改造成红外遥控。
设计的内容是一种基于AT89S52单片机控制的挖土机模型。AT89S52单片机作为控制核心, 以红外信号接收模块作为红外接收头, 当遥控器发射出控制信号后, 用红外接收模块来接收遥控器发出的控制信号, 然后输入到单片机中, 单片机解码程序开始解码判断遥控器的按键值, 调用相应的执行子程序, 去控制挖土机模型各部分的动作, 从而完成通过遥控器实现对挖土机的遥控。
2 控制器结构及原理
本系统控制器由单片机及其他外围控制电路构成。主要功能是控制电路接收到遥控器的指令、分析并进行处理, 分别控制4个电机的正反转动, 实现挖土机的各种操作。其系统组成如图1所示。
2.1 继电器控制电机正反转电路
继电器是一种电子控制器件, 通常应用于自动控制电路中, 它实际上是用较小的电流去控制较大电流的一种“自动开关”。故在电路中起着自动调节、安全保护、转换电路等作用。
用NPN型三极管驱动继电器, 当三极管的基极输入为“0”时, 三极管截止, 继电器线圈无电流流过, 则继电器释放 (OFF) ;相反, 当输入为“1”时, 三极管饱和, 继电器线圈有相当的电流流过, 则继电器吸合
2.2 红外电路
红外遥控系统由发射部分和接收部分组成, 应用编/解码专用集成电路芯片进行控制操作。发射部分包括键盘矩阵、编码调制、LED红外发送器;接收部分包括光/电转换放大器、解调电路和解码电路。
本课题采用东芝的红外遥控发射芯片TC9012, 它采用的是脉冲宽度调制方式。接收电路可以使用一种集红外线接收和放大于一体的一体化红外线接收器。接收器对外只有3个引脚:Out、GND、Vcc与单片机接口非常方便。
(1) 脉冲信号输出接单片机的INTO或INTl脚;
(2) GND接系统的地线 (0 V) ;
(3) Vcc接系统的电源正极 (+5 V) 。
3 软件设计
当遥控器发射出红外信号后, 红外接收模块接收到控制信号, 通过中断输入到单片机中, 单片机解码程序开始解码判断遥控器的按键值, 通过程序去控制挖土机模型各部分的动作, 从而实现遥控器对挖土机的遥控。
3.1 红外解码软件设计
平时, 遥控器无键按下, 红外发射二极管不发出信号, 遥控接收头输出信号1。有键按下时, 0和1编码的高电平经遥控头倒相后会输出信号, 由于与单片机的中断脚相连, 将会引起单片机中断。根据TC9012红外编码的格式, 程序应该等待4.5 ms的起始码和4.5 ms的引导码完成后才能读码。本课题的中断解码程序流程图如图2所示。
3.2 继电器控制软件设计
单片机初始化后的P3.1为高电平, +5 V电源通过电阻使三极管截止, 所以开机后继电器处于断开状态, 如果给出P3.1管脚以低电平“0”, 继电器就会闭合。将继电器的输出与电机的端口相连, 即可实现电机的正反转。流程图如图3所示。
4 结语
本课题是红外遥控技术与机电控制技术的结合, 经测试, 遥控器能很好地控制4个电机的正反转工作, 通过程序的组合设计, 还能使挖土机模型完成不同的连续动作。若将此技术运用在家电的控制或一些无人作业区域, 会有一定实用性和经济价值。
摘要：系统采用单片机和外围控制电路构成, 主要功能是接收遥控指令、分析并进行处理, 分别控制四个电机的正反转动, 实现挖土机模型的各种操作。通过程序的组合设计, 还能使挖土机模型完成不同的连续动作。此技术运用在家电的控制或一些无人作业区域, 具有一定的实用性和经济价值。
关键词：单片机,红外控制,挖土机
参考文献
[1]王东锋, 董冠强.单片机C语言应用100例[M].电子工业出版社, 2009.
[2]门宏.怎样识读电子电路图[M].北京:化学工业出版社, 2009.
红外控制 第2篇
红外接口控制逻辑触发上层协议发出数据接收事件接收数据，主机启动S5933总线主控写操作向上层协议递交数据，数据传输完成上层协议发回消息，通知数据接收完成。下面重点分析S5933与红外TX/RXFIFO、红外寄存器组访问控制逻辑以及红外接口控制逻辑和红外接发器接口功能。
2.1 红外TX/RXFIFO与红外控制寄存器组控制逻辑
AMCC S5933支持3个物理总线接口：PCI总线接口、扩充总线接口和非易失性EEPROM总线接口。非易失性EEPROM用于映射PCI的配置空间及设备BIOS的初始化;扩充总线可以与外设设备互连。主机和外设之间可以利用S5933的邮箱寄存器、FIFO寄存器、直通寄存器(Pass-Thru)数据传输方式双向传输数据。
红外寄存器组包括红外接口控制寄存器和状态寄存器。本文中甚高速红外控制利用S5933直通寄存器单周期数据传送向红外接口控制寄存器写控制字，由Pass-Thru逻辑控制电路把地址和数据分离开，直通地址寄存器(APTA)经374锁存并译码，选通红外接口控制寄存器，同时把直通数据寄存器(PTDA)的低字写入红外控制器;该接口控制寄存器的数据宽度为16位，包括红外控制器始能、工作模式(UART、SIR、MIR、FIR、VFIR)的设置，接收或发送数据的选择以及满足SIR模式下多波特率的分频数。红外接口控制寄存器结构定义如图2。
同理使用直通寄存器方式获取红外接口状态寄存器的状态。红外接口状态寄存器结构定义如图3。
为满足高速数据传输，利用S5933 FIFO寄存器总线主控方式下的同步猝发(Burst)操作(DMA传送)完成主机与红外TX/RXFIFO的数据传输。PCI接口首先初始化S5933作为总线主控设备，然后由PCI接口向主控读/写地址寄存器(MRAR/MWAR)写入要访问的PCI存储空间地址，向主控读/写计数器(MRTC/MWTC)写入要传输的字节数。S5933提供了4个专用引脚RDFIFO#、WRFIFO#、RDEMPY#和WREULL#控制内部FIFO与外部FIFO的数据传输接口逻辑。接收/发送FIFO的数据宽度都是32位，分别由4片8位数据总线的IDT72220 FFO数据位扩展实现。该FIFO既为PCI接口提供数据缓冲，又为红外收发器接口提供访问数据。S5933与红外TX/RXFIFO、红外寄存器组的数据访问控制逻辑如图4。
2.2 红外接口控制逻辑
根据红外接口控制寄存器控制字，红外接口控制逻辑实现外部RX/TXFIFO与红外收发器接口之间的数据传输和逻辑时序。它的工作原理如下：根据控制字，首先启动红外收发器接口CRC校验、编解码器和可编程时钟(RX/TXFIFO读/写时钟RCLK、WCLK和编解码时钟fclock)，然后根据控制字的`TX/RX位决定是接收还是发送数据。发送数据时，TXFIFO缓冲器不为空，TXFIFO的EF信号就触发红外接口控制逻辑发TXFIFO读操作信号ENR#，读取TXFIFO的数据(数据宽度32位)传给红外收发器接口进行CRC校验、编码以及并/串转换。同理当甚高速红外控制器接收数据时，红外收发器接收到的数据经过译码、串/并转换(数据宽度32位)，然后触发红外接口控制逻辑发出红外接收FIFO的写操作信号ENW#，把接收数据写入红外接收FIFO。当RXFIFO写满后，触发控制逻辑发出S5933 FIFO写信号WRFIFO#，上层协议启动PCI接口初始化S5933为同步主控写操作实现红外接收FIFO到主机内存的数据传畀。另外红外接口逻辑还实现红外接口状态寄存器状态的配置，以方便上层协议了解红外控制器工作状态。
2.3 红外收发器接口
红外收发器接口的设计与实现是红外控制器成功的关键。该接口需要实现各种工作模式(SIR、MIR、FIR、VFIR)的编解码器和硬件CRC校验、设计比较复杂。编码器前、译码器后，数据都要进行硬件CRC校验实现差错控制。SIR模式采用RZI(归零反转)编码，信号为高电平，调制为低电平;信号为低电平，调制为高电平脉冲，最大脉冲宽度是位周期的3/16。MIR模式也采用RZI(归零反转)编码，但最大脉冲宽度是位周期的1/4。FIR模式采用4PPM(脉冲位置调制)调制，它的原理是被编码的二进制数据流每两位组合成一个数据码元组(DBP)，其占用时间Dt=500ns，再将该数据码元组(DBP)分为4个125ns的时隙(chip)，根据码元组的状态，在不同的时隙放置单脉冲。由于PPM通信依赖信号光脉冲在时间上的位置传输信息，所以解调时先保证收发双方时隙同步、帧同步，然后根据脉冲在500ns周期中的位置解调出发送数据。考虑到红外收发器通信距离突然变化引发脉冲宽度扩展，发生码间干扰，导致译码出错，因此根据Hiroshi Uno提出的新算法[7]简化4PPM译码过程，并通过实验验证该算法比最大似然译码算法结构更简单，功耗更低，而且更容易实现。
VFIR模式采用HHH(1，13)编解码技术。编码器原理：为了正确实现编码，要求在计算内部码字C=(c1,c2,c3)之前，在nT(T表示一个chip时间)时刻到达编码器输入端的输入数据码元组d=(d1,d2)经过3个编码周期(每个编码周期是3T)的延时后进行逻辑计算，得到下一状态矢量值N=(s1,s2,s3)，即与输入数据有关的N出现在(n+9T)时刻;再经过一个编码周期，即(n+12T)时刻，状态N赋给内部状态矢量S=(s1,s2,s3)，同时计算与输入数据码元组d=(d1,d2)有关的内部码字矢量C=(c1,c2,c3)，再经过一个编码周期，内部码字C赋给输出码字矢量Y=(y1,y2,y3)。由此可见16Mbps的数据速率经过编码器变为24Mchip/s编码速率，整个编码过程延时5个编码周期即15个chip。注意编码器初始状态S应设置为(1，0，0)。译码器原理：输入数据R
=(r1,r2,r3)经过锁存器延时得到矢量Y4=(y10,y11,y12)，对Y4进行不同的延时得到Y3、Y2及Y1。这里矢量Yi是Y4的4-I次延时(由锁存器实现延时);对Y4进行或非运算得到Zd，再将Zd进行不同的延时得到Zc和Zb。这里Zc、Zb、Zd是变量，然后将Y4、Y3、Y2、Y1、Zb、Zc、Zd进行逻辑运算、延时分别得到矢量X1=(x1,x2)、X2=(x3,x4)、X3=(x5,x6);最后将x1、x2经过锁存器得到译码器输出矢量值U=(u1,u2)。整个译码过程延时4个周期即12个chip。可见HHH(1,13)编译码电路比较简单，利用FPGA基于门级描述即可实现，但必须注意锁存器时钟fclock=1/3fchip。VFIR模式增加线性反馈移位寄存器(LFSR)实现加扰和解扰功能提高系统性能，减少误码。
红外控制 第3篇
现代信息化社会高速发展，大屏幕向消费类多媒体应用渗透。数字化的多媒体内容将在信息世界中占据主流，大屏幕显示设备将代替传统的显示设备成为中心。伴着电子行业的飞速发展，越来越多的电子爱好者，对于光立方产生了很浓厚的兴趣。有绝大部分的人把光立方研究作为一种职业，光立方的技术也在不断的成熟，不仅具有了学习价值同时也具备了商业价值。
光立方最早在2009年10月1日天安门广场举行的国庆联欢晚会上面世，是一种基于LED发展基础上所衍生的产物。目前国内成功案例有很多效果也各有千秋，例如有显示图形图案的，有显示动态图案的，还有的具有音频AD效果等。一般都是主控采用STC12C5A60S2，驱动采用74HC573以及ULN2803达林顿管。光立方主要是引用了LED外发光技术，我国LED经过这几年的发展，主要在华东，华北，华南区域形成了一批具有一定规模的企业，LED在规模发展的同时，技术推陈出新，目前约20余家研究机构和企业在进行LED的研究和开发，但与国外的差距还是比较大的。主要原因是目前在投入資金、设备和人才均无法和国外相比，而且研究机构也相对的分散。但一些科研所如中国科学院物理所和长春光机与物理所、北京大学、石家庄十三所等单位也相继展开了这方面的研究，并取得了可喜的进步，不断缩减与国外的差距。
1.设计的总体要求和方案选择
本次设计制作一个8*8*8的光立方，能通过编写程序来实现对每个发光二极管的亮灭控制，从而可以显示多种多样的图案。同时在这个基础上加以创新，添加了红外遥控模式。
借鉴单片机控制LED点阵显示的原理，通过系统分析，确定该系统具有哪些功能，哪些模块，各个模块之间是怎样连接的，以及怎样组合电路是最合理的，即硬件方案设计。编写硬件电路的相应软件程序部分，利用仿真软件对程序进行测试修改。电路系统焊接完毕后，测试整个系统模块的功能，看各个功能是否能正常运行，并依据测试结果找出错误加以调整至测试成功达到毕业设计要求。
2. 光立方设计的主要内容
（1）初步整体方案的选择和论证搜索和光立方关的相关资料，参照目前通用的设计思想和设计方法拟定2套设计方案进行比较：第一套是以STC12C5A60S2为核心控制器件，以74HC595为驱动芯片，LED选用512。第二是以C51为核心控制器件，以74HC573为驱动芯片，LED同样选用512。基于对C51的理解和节省成本的前提下，最终选定了第二套方案。
（2）方案的实现。根据第二套设计方案通过protel99se设计相应的原理图。同时进行512LED的灯架焊接和最小系统的搭建。
（3）软件的编写。根据硬件特点和设计要求，再通过对“邵士媛，徐维祥.C语言程序设计”和“郭天祥.新概念51单片机C语言教程”的查阅.软件选用C语言编程。程序按功能分静态，红外遥控等多个相对独立的模块，然后按照所划分的模块一一编程，最后整合起来。
（4）验证与测试。测试分为硬件测试，软件测试和系统联合测试。硬件测试：测试LED塔架的焊接，有无漏焊，虚焊，阳极阴极有无焊错，74HC573芯片的测试等。软件测试：检验程序的对错。统联合测试：检测作品有无达到设计的要求。
（5）总结。设计作品完成后对设计过程中所遇到的困难，经验教训进行总结分析。
二、系统总体方案设计
1.系统总体硬件选择
3D显示屏核心控制器采用51单片机，单片机是集成了CPU、ROM、RAM和I/0口的微型计算机具有很强的接口性能，非常适合于工业控制，且品种齐全，型号多样CPU从8、16、32到64位，多采用RISC技术，片上I/O口丰富集成有A/D，PWM，显示驱动，函数发生器，键盘控制等。除此之外还具有低电压和低功耗的特点。电路电源直接采用5V电源、LED发光二极管选取单色蓝光LED作为本次设计显示色彩、I/O口扩展芯片选取带有有数据锁存功能的74HC573芯片。
二、系统总体软件方案的选择
编辑语言采用简洁灵活，兼容性高，编译简单，执行效率高，对于循环使用方便的C语言
三、光立方的制作
1. 3DLED光立方工作原理
利用单片机控制LED点阵显示的原理和控制技术，来控制光立方显示。通过编写程序控制不同的LED显示，显示所要显示的内容。
2.3DLED光立方的搭建
（1）由点到线。准备一块洞洞板，一些排针做一个简易的磨具所示，将折弯好的LED分别插入一排插入以后，其阳极正好可以搭接在一起，进行焊接，实现共阳极的操做。
（2）由线到面。将焊好的一条一条LED放在磨具上，实现共阴极的焊接。
（3）由面到体。将垂直各面依次插到洞洞板上面，将露出的阳极引脚横向折90°，使其可以前后同一高度，最后稍微调整一下各个垂直面之间的间距，再通过漆包线实现各层的阴极相连。
四、系统硬件的设计
单片机最小系统，包括时钟电路和复位电路。红外遥控模块由红外发射和红外接收两部分组成，发射电路部分主要实现红外信号的编码产生以及发射，接收电路部分主要实现红外信号的接收、解码等。液晶显示屏采用串口HMI，直接调用模块。74HC573驱动模块和74LS573的管脚一样。器件的输入是和标准CMOS输出兼容的；加上拉电阻，它们能和LS/ALSSTTL输出兼容。
五、系统软件的设计
系统软件采用 C语言编写，按照模块化的思路设计程序。首先分析程序所要实现的功能，程序要实现静态显示，动态显示等。通过按键控制程序选择不同的显示程序进行显示。主程序的工作流程图如图 1所示：
图1主程序工作流程图
六、系统检测及结果分析
nlc202309090534
硬件测试对照电路图和实际线路检查是否正确，包括错接、少接、多接等；用万用表检查焊接和接插是否良好：元器件之间是否存在短、二极管正负极有无弄反、电源地有无接错。
将电源接入电路，用万用表电压档检测电源电压，观察有无异常现象。如冒烟、异常气味、元器件发烫等。
软件测试在程序的编写中用keil编写，keil软件可以生成.HEX文件我们用到的下载软件是PROGISP这个软件，这个软件可以识别.HEX文件，只有.HEX文件可以寫入单片机。在程序的编写过程中全是采用C语言编程。
联合测试将所有焊接好的模块用杜邦线连接起来，载入程序观察是否可以达到预计的效果。
七、 结论
本次设计预期要求：LED显示屏各点亮度均匀，可显示图形或文字，而且显示图形或文字显示稳定、清晰无干扰。
通过对单片机最小系统模块、红外遥控模块、液晶显示屏模块（HMI），74HC573驱动模块的添加，硬件件和软件的运行还算比较稳定，所呈现的动画与程序中预期的效果吻合，符合设计的要求
然而本次设计还存在许多不足的地方和可以改进的部分例如：还可以在本设计的基础上增加音频等功能，还可以在串口HIM的页面设计上做的更好一点做到控制光立方每一个led的的亮灭，当然，要增加这些功能51单片机的IO口是不足的，所以要用到其它开发板如89S52。
参考文献：
[1]周灵彬，任开杰，张靖武.基于Proteus的电路与PCB设计.北京：电子工业出版社，2010.
[2]邵士媛，徐维祥.C语言程序设计.第2版.化学工业出版社，2006.
[3]郭天祥.新概念51单片机C语言教程.电子工业出版社.
[4]陈强.电子产品设计与制作.北京：电子工业出版社，2010.
[5]关积珍.LED显示屏发展状况及趋势[J].世界电子元器件.
[6]郑刚，李雨成。LED大屏幕显示系统[J].北方工业大学学报，2001.
[7]李元生.LED光柱专用驱动器[J].家庭电子，2005.
[8]文哲雄，用单片机控制LED显示屏[D].佛山：佛山科学技术学院，1995.
[9]肖红斌.跟我学用单片机[M].北京航空航天大学出版社，2002.
[10]张洪润，刘秀英，张亚凡.单片机应用设计200例（下）.北京：北京航空航天大学出版社，2006.
作者简介： 吴特威（1995-8-31），男，汉族，籍贯浙江乐清，信息技术系学生，专科，研究方向：电子信息技术。
红外热熔焊介绍及质量控制 第4篇
关键词：红外热熔焊接,使用介绍,焊接质量控制
红外热熔焊接 (IR Fusion) 技术是由对焊 (BUTT Fusion) 发展而来, 使用该法时零件与热源不接触, 管端由辐射能加热。不接触对焊的好处就是可以使焊缝尺寸最小, 并且消除加热元件可能带来的沾污, 而且焊缝更直, 这样细菌在内部的生长区域就更小。与传统的对焊相比, 焊接系数和焊接质量都明显提高。如表1所示。
红外热熔焊接的相应参数 (如:压力、加热时间、冷却时间) 均由程序中预设的数据 (据不同材料和相应尺寸计算出) 控制, 减小了因操作者技能因素影响焊接质量。其所有焊接参数均自动记录, 任何偏差都将即时记录并在触摸屏上显示, 实现每一条焊缝的完全追踪。
1 红外热熔焊机介绍
红外热熔焊机由主机座、加热器、刨刀、定位器、内夹具、加热器隔热板、夹具机座延长块、打印机等组成, 如图1所示。
红外焊接技术基于材料焊接部位的温度来确定焊接过程的结束。只要焊接部位的温度低于设定的松开温度, 焊接过程 (冷却时间) 随之结束。冷却时间是通过环境温度和焊缝表面温度计算得出的。红外热熔焊接的过程如图2所示。
目前, 国内市场上红外热熔焊机的主要品牌分别是:瑞士“+GF+”、奥地利“AGRU”, 其产品涵盖了20～315 mm的管道焊接。红外热熔焊机适用于PE/PP/PVDF/PFA管路系统的连接。如表2所示。
2 AGRU SP110-S焊机使用介绍
以我公司承接的大连INTEL-F23A项目为例, 红外热熔焊接有了更为广泛的应用。需使用红外热熔焊机的管道有:超纯水 (UPW) 系统的PVDF-UHP管, 管径20～50 mm;化学废液 (DRAIN) 系统的PPH管, 管径20～63 mm。我公司使用的为1台AGRU SP110-S焊机。置放于现场临时搭建的10000级洁净小室内, 焊机避开了高效的正下方布置, 以免气流影响焊接质量。
触摸式显示屏上均有操作步骤提示, 易于操作。完整的焊接过程大致包括如下几个阶段:开机调平→刨刀→加热→焊接→冷却→完成。
开机后须使用扫描棒输入焊工卡号后, 方能进入模式选择菜单。在触摸屏上准确输入焊工姓名和公司名称, 以免焊接数据不能得到总包和业主的认可。然后根据需要焊接的材料, 选择相应材质、管径。
F23A在红外焊机刚投入使用时, 因工人操作不熟, 监管不到位, 在输入姓名、选择管径2个步骤, 均出现过差错。检查发现:焊工未更改焊工姓名;焊接25 mm的PVDF管时错用50 mm参数施焊, 如图3所示。因为50 mm的预设焊接参数在压力、加热时间、冷却时间与25 mm均存在差异, 导致内壁焊缝过分凸出, 虽然厂家答复不会因过度加热加速焊缝处管材老化, 但还是进行了返工处理。
每道焊缝焊接完成, 确认焊缝合格后均须贴上焊缝标签 (图4) 和质检标签。
红外焊机对工作环境温度亦有相关要求, 虽然说明书上标示工作环境温度在0～40℃。其实在环境温度低于10℃时, 焊缝成形明显不好 (图5) 。解决此问题的方法有2个: (1) 用QA&QC卡选择调用“附加材料”数据 (此法只对PP、PVDF 20/25/32 mm管有效) ; (2) 提高加工区域环境温度。提高环境温度可以使用空调或取暖器, 因为气温过低, 我们选用了3台电取暖器加热洁净小室环境温度。此时要注意的是, 取暖器或空调的送风方向应避免直吹焊机的温度传感器。
AGRU SP110-S红外焊机, 内部最大存储数据为1000条焊缝信息。详细记录了每条焊缝的实际焊接参数, 如:焊接时间、焊缝编号、焊工姓名、材质、管径、环境温度、实际加热时间、实际压力……, 可以定期地通过AGRU的DataWork软件对数据进行载入、阅读、存档 (图6) 。当EXCEL开启宏设置、ActiveX设置、数据链接后, 其数据亦可以导入EXCEL。
3 焊缝质量控制
焊缝的质量控制, 主要是对焊缝成形进行检查。检查方法有目测、实测和压力试验。参照相关资料, 我们制定了红外热熔焊焊接质量自检标准。将检查类型分为:允许偏差 (超过一定范围即为不合格品) 和零容忍缺陷 (不合格品) 。
允许偏差:凹痕;同心度;角偏差。如表3所示。
零容忍缺陷:裂纹;凹陷;畸形;气泡;异物;未熔;未粘接。
4 结语
剖析红外图谱 第5篇
Transmittance [%]***
4000
3750.49
3500
3524.21
3092.80
3000
25002000
Wavenumber cm-1
1868.72
1500
1000
500
数码红外摄影 第6篇
红外线与红外摄影
光波波长在700毫微米至2500毫微米间的是红外光，它是不可见光，人类通过肉眼看不见。可是，红外线却能被相机捕捉到，并呈现在照片上。红外摄影被广泛用于军事、天文、医学研究、艺术品的历史鉴定等领域。
在传统胶片摄影时代，人们可将一片红外滤色镜放在镜头前，让红外光通过，到达相机中，同时阻断其他全部或绝大部分的可见光。相机中获得的图像效果非常有意思，黑白图像呈现出梦幻般的景象，效果如同植物被来自雪地的强烈阳光照耀一般。
随着数码时代的来临，人们使用数码相机从事红外摄影的可能性越来越大，拍摄制作过程也变得非常简单。最新的数码相机对红外光非常敏感，相机制造厂商把一块特殊滤镜放在传感器的前面，使数码相机成为专用的红外相机。但这时你也许就不能用这台相机拍摄常规的照片了， 除非你去除滤镜等器件。
常见的数码红外相机
市场中只有为数不多的数码相机可以从事红外摄影，它们是富士IS-1、富士S3 Pro UVIR、适马SD14、索尼Cybershot DSC-H9、徕卡M8等。但是它们却有不同的特点，例如适马SD14单反数码相机更容易在不同光线条件下通过更换红外滤镜，拍摄红外或常规光线条件下的照片。索尼Cybershot DSC-H9相机具有15倍变焦和红外线拍摄功能。然而，这款相机拍出的影像总有点偏绿。
选用相机的考虑
在当今数码摄影时代，我希望将传统红外摄影的经验用于数码红外摄影，因此，在选择和使用数码相机时，我首先考虑的事情是以下几点：
1.一次外出拍摄只能用一台相机，相机既要能拍摄常规的照片，同时也能兼作红外摄影的用途，尽管后者使用的时间可能只占总使用量的10%。
2.外出拍摄时只能带很少的设备，可是得到的照片质量却要更好一些。
3.要在旅行摄影中能够快速拍摄，特别要适用于近年来不断出现的运用大变焦比镜头、质量非常杰出的数码相机。
从艺术的观点来说，我要得到一张效果奇特的数码红外摄影图像，只要它看上去很“成功”，它就是一张红外照片。没有人会跑来用光谱仪测量相机传感器上的光线波长，来分析它的影像成分。
从预想到立拍立现
对于人类的眼睛来说，红外光是不可见的，拍摄之前我们必须要能够预想出最后的结果，不能凭空胡思乱想。不是所有的场景都适合用红外摄影来拍，不是所有场景都能带来有趣的红外摄影效果。
在传统胶片摄影时代，如果你要得到一张好的红外摄影照片，首先你要了解什么样的照片看上去是真正的红外摄影照片，当你在拍摄之前，你的心中要有红外影像的概念，还要有拍好影像的必要技术技巧。
在令人奇妙的数码摄影时代中，控制红外图像的方法大大便利，其优越性大大超过了传统胶片摄影的时代。我们马上可以从相机显示屏中看到影像，不用再苦思预想最终的结果。
如果我想直接看到黑白红外摄影的效果，很容易就能实现。只要我开启黑白模式，就能看到照片，但是我情愿麻烦一些，希望使用Photoshop软件来处理RAW格式的影像，我不希望得到相机厂商处理过的Jpeg图像，那是一种经过压缩的有损文件，影像信息肯定有所损失。当我使用RAW格式拍摄图片时，就能通过相机的影像传感器捕捉到质量优异的图像。
电脑处理红外摄影图像
我通常都使用Adobe ACR软件处理RAW格式文件，按照我认为的必要步骤进行调整，直到图片看上去满意为止。然后，我用Photoshop打开图像，设定好分辨率（240 DPI）、显示尺寸（100%）、色深（16比特）和色彩空间，那些参数的正确设置可以确保我能得到最好的影像品质。
在ACR软件中，我没有把彩色图像转换成黑白，因为我能在Photoshop软件中更好地控制影像品质，值得欣慰的是使用RAW文件调整影像，不会影响原始文件的质量。
我在Photoshop软件的图层里调整图像，如果我出现调整失误，只要删掉图层，返回初始状态就可以了。我在电脑中认真调整，移动每个色彩的滑动触点，留意显示器上影像的视觉变化效果，按照我感到正确的、要得到的色调调整影像。
我最终要得到的是黑白效果照片，于是把彩色转成灰度照片，将16位图像转变为8位，用PSD格式存储照片。当我用不同倍率观察影像时，的确能看到不同的效果，红外摄影真是太有趣了！而且，数码影像操作起来也非常轻松，做起来比想象的容易许多。
概述
使用数码相机拍摄出红外照片的确越来越简单。Photoshop虽然已经能按照人们的意愿繁简自如地处理照片，让我们轻松地得到红外摄影作品，但是艺术无止境，掌握技术并不难，要想应用红外摄影技术拍摄制作出高水平的红外摄影艺术作品，还是一件值得努力探索和奋斗的事情。
关于单片机控制的多路红外遥控开关 第7篇
红外遥控的优点很多, 目前在各种娱乐设施以及家电产品中已经广泛地应用了红外遥控技术, 用户在操控的时候非常便利。如果将单片机和红外遥控开关结合在一起, 就能够让控制变得更加便利。本设计以单片机为核心, 加上外围的电路构成了多路红外遥控开关。
2 总体方案设计
系统的整体构成如图1所示。这个系统是由发射部分和接收部分组成的, 对待发射信号进行调制的方式是脉冲个数编码, 在调制好之后, 红外发射管就会将其发射。在接收部分, 则是由红外接收管来进行解码的接收, 通过输出相应的控制信号来使继电器的状态发生相应的改变, 并由LED数码管对发射部分按下的按键号进行指示。
3 系统硬件设计
发射部分的控制核心为单片机, 键扫描端口则是PO口, 红外遥控发射编码的输出脚为第14脚, 作用是对56.7k Hz的载波编码信号进行输出。另外, 为了让发射部分的正常工作能够得到保证, 必须要在PO口上外接上拉电阻。
接收部分的控制核心为单片机, P1.0到P1.3是数码管的二进制数据输出口, 在译码工作完成之后, 就会将按键号显示出来。P0.0到P0.7以及P2.0到P2.7的输出经过三极管放大之后与控制继电器相连接, 对调节之后的红外遥控信号进行接收的是P3.0和P3.3口。此外, 有两点需要进行说明。
(1) 为了使开机的时候灯可以全部灭掉, P0口以及P2口在系统上电初始化之后, 在收到发射部分的控制信号之前, 都会一直保持在高电平的状态。
(2) 红外接收头的解调频率为56.7k Hz, 当接收器收到同等频率的红外脉冲信号时, 输出的是低电平, 否则的话就输出高电平。为了接收到脉冲编码信号调制的红外光信号, 前置放大器和光探测器是封装在一起的, 在系统运行的时候, 接收器就会解调接收到的脉冲编码信号, 在完成解调的工作之后, 就会输入信号到单片机的相应接口上。
4 系统软件设计
在对软件进行设计的时候, 同样也要分成两个部分来进行, 分别是发射部分和接收部分。
发射部分的工作原理:系统通电之后, 就会调用键扫描处理子程序, 这时如果没有任何按键在进行输入工作, 系统就会处在一个等待的状态。当有按键在进行输入工作时, 系统就会运行按键检查子程序。在发射子程序中, 对待发射信号进行调制工作, 调制为56.7Khz的载波信号, 单片机的14脚对其进行输出。在经过三极管T1的放大之后, 就会驱动红外发射管, 让调制脉冲信号可以顺利地发射。发射信号由不同的脉冲个数来代表不同的编码, 最小值为6个, 最大值为21个。为了可以让控制的可靠性和灵活性得到进一步的增加, 将发射脉冲分成三段, 分别是连接段、控制端以及结束段。连接段就是发射信号的前3个脉冲, 宽度分别为4、2、4, 间隔为1。发射信号的最后两个脉冲就是结束段, 宽度分别是2、4, 间隔也为1。中间的则是控制端, 宽度以及间隔都是1。
接收部分的工作原理:系统通电之后, 就会对单片机的P3.3口进行详细的检查, 当状态为高电平时, 系统就会等待, 反之系统就会启动中断服务程序, 实时接收数据帧。在进行数据帧接收的时候, 采用的是中断的方法, 会对前3位码的码宽进行验证, 如果不符合要求则将数据帧作废。当系统接收到的高电平脉宽大于5时, 就会结束脉冲的接收工作, 并验证最后两位脉宽, 分别为2和4, 如果不符合要求就视为错误码。在完成这些工作之后, 系统就会根据脉冲个数在单片机输出控制信号, 改变继电器的状态, 同时也会输出相应的二进制数据, 这样数据的接收就完成了。
5 结语
本设计采用了红外发射和接收的方式, 让信号传输的可靠性得到了有效的保证, 具有很多优点, 例如成本较低、灵活性较强以及安装和实施非常方便等。只要接收发射端的控制信号, 就能够实现相应的控制, 非常的简单和方便。同时, 为了让控制的可靠性和灵活性得到进一步的加强, 还将发射脉冲进行了分段, 再进行相应的工作, 这样就能够让接收工作更加准确。大量的实验证明, 在实际应用中, 这个方案的效果非常好, 安全性、可靠性以及灵活性也非常高, 可以对绝大多数的家用电器电源进行控制。但是, 该方案也还存在一些不足之处, 因为受到了红外线的传输距离以及特性等的限制, 该系统的有效控制距离在10米之内, 并且在操作的时候也要掌握好角度, 如果中间有障碍物, 如门窗等, 红外线就会受到阻隔, 就不能起到控制的作用, 可以通过调幅和调频来解决这个问题。
参考文献
[1]邵锋, 李亚兵, 刘广朝.调频红外遥控开关控制器的设计[J].河南科技学院学报 (自然科学版) , 2008 (04) .
红外控制 第8篇
1 红外探测与控制的基本原理
1.1 红外辐射以及近红外光波谱
在《红外辐射、红外期间与典型应用》[1]中, 对红外辐射的本质、基本规律以及传输性进行了全面论述。红外辐射也被称为红外线或红外光, 是一种电磁波。红外光谱又称分子振动转动光谱, 属分子吸收光谱。样品受到频率连续变化的红外光照射时分子吸收其中一些频率的辐射使振转能级从基态跃迁到激发态相应于这些区域的透射光强减弱记录百分透过率T%对波数或波长的曲线。
为何要将红外探测/遥控的光源选择采用近红外光, 主要理由如下:
光电二极管、光敏三极管大都采用硅 (Si) 半导体材料一般用于制作接收器件, 它的接收峰值波长为780~1550nm, 即管子对波长为780~1550nm的红外光的探测灵敏度最高。
采用GaAs、AlGaInAsP等半导体材料制作的红外发光二极管 (英文缩写为IRED) , 作为红外光发射器件。它的发射波长是880~1700nm, 由于它与硅 (Si) 光电接受器件 (包括发光二极管、光敏三极管) 的响应波长相匹配, 所以能使探测灵敏度和工作效率提高。
1.2 红外光接收系统及红外发射方式的基本组成[2]
得到红外发光二级管的近红外光是相当方便的。红外线发光二极管是由PN结构成的注入电流型发光元件, 以及加上一定的正向偏置电压, 就可以得到特定波长的近红外光。另外, 除了电流驱动方式外, 红外线发光二极管还有交流电流驱动和脉动电流驱动两种方式等。在红外测量、检测及较简单的红外光通信等电路中主要采用交流电流驱动方式。调制频率、调制带宽是红外光通信 (包括红外激光通信) 的重要通讯指标。对红外发光二极管图 (a) 恒定直流驱动, 即平均发射方式, 在红外探测/遥控系统中一般不采用, 一般会采用脉动电流驱动, 即脉冲式红外光发射方式。如图 (b) 所示。
使用直流供电电源直接驱动的发光二极管, 所得到恒定的红外光, 即平均发射方式。此红外发光二极管的功率一般较小 (大都小于100m W) , 而这种方式的功耗又比较大, 并且它的抗干扰能力比较差。所以在红外探测/遥控系统中一般不采用。
那么为了提高红外探测/遥控系统的使用距离, 并且又不能让红外发射管过载呢?
在红外探测/遥控系统中, 会采用调制载波脉冲发射或者脉冲发射方式。
调制载波脉冲发射或者脉冲发射方式, 可以提高系统的有效使用距离, 可以减小红外发射管的平均功率, 并且对红外探测或遥控系统的抗干扰能力有了大大的提高。
图 (a) 所示为红外光发射电路, 编码波形产生器发出脉冲信号, 经驱动放大器放大后, 再去驱动红外光二极管, 使其产生并发出发射出一系列的等幅红外光脉冲信号。脉冲编码信号的发射可提高发射效率, 并有效的降低功耗。
图 (b) 所示为红外接收电路, 光电探测器 (红外光二极管或光敏三极管) 用来接收红外脉冲信号, 并将其转换为相应的电信号。当接收光电管在没有红外信号被收到时, 光电管中流过的电流只有很小的“暗电流”, 无电脉冲信号输出;当有红外光脉冲信号被接收到时, 光电管内阻急剧下降, 电流增大, 并在负载电阻上得到相应的电脉冲信号, 再将得到的电信号由高增益电压放大器放大, 经过整流滤波电路, 得到输出为正极性脉冲信号, 通过触发电路 (如双稳态触发器) , 使触发器可靠动作, 并可得到规范的控制信号, 能使执行器件动作。执行器件可以是继电器、音响电路或可控硅件等其他器件。
2 红外线检测关键要素
红外检测的距离影响:当距离较远时应加长焦镜头, 加上7度和1 2度镜头后基本上能够满足要求。根据实际使用, l2度镜头有效距离大约在20-30m, 7度镜头有效距离大约控制在40m内来使用。
红外检测的天气影响:使用热成像技术测试应尽量避免较严重的雨、雪、雾等天气。仪器选用时应有大气条件的修正模式, 要将大气中的, 温度和相对湿度、测量距离等参数, 补偿到仪器中进行修正。
红外检测受被测物体材料反射率的影响:在实际测量中必须设置不同被测物体的反射率。 (可参考下列数值选取:金属导线及金属连接选0.9, 带漆部位金属类选0.94, 瓷套类选0.92) 。将这个参数考虑到检测中, 尽量减少误差。
3 红外探测与控制的实际应用项目
红外探测与控制技术目前在很多方面都有应用, 主要应用于以下几个方面:
1) 绝缘子的检测应用
绝缘子的内部缺陷检测缺乏手段, 曾发生多起接头脆断、过热及绝缘子闪落故障, 结果造成导线掉线。复合绝缘子出现内部缺陷后, 一般都出现了由于局部放电, 造成该部位温度升高, 红外线检测技术能够及时准确的发现该类型缺陷[2]。
《架空送电线路运行规程》规定, 悬式绝缘子[4]绝缘电阻小于5OOMΩ为劣质绝缘子, 当劣质绝缘子为低绝缘电阻值时, 它的发热大干正常绝缘子的发热功率, 其温度升高程度比正常绝缘子高, 这样利用红外检测, 热检测技术就可以有效的分辨出伪劣了。
2) 红外线检测装置在石灰矿仓自动除尘控制中的应用
选矿厂在石灰矿仓的除尘控制和碎矿厂房中的除尘控制方式两种不同。除尘设备的开停可有两种控制方式:一、由操作人员根据主设备的使用情况, 人为控制除尘设备的启停;二、除尘设备随主设备一起启停。在石灰矿仓的除尘控制中, 控制要求是不同的, 只有在运送石灰的车辆进行倾卸石灰的操作间时, 才需要开除尘设备[4]。利用红外探测技术, 检测车辆是否进入倾卸, 来控制除尘设备启停。
4 红外探测与控制实际应用实例
下面我们就介绍一下红外线检测装置在石灰矿仓自动除尘控制中的应用[5]:
选矿厂在石灰矿仓的除尘控制和碎矿厂房中的除尘控制方式两种不同。除尘设备的开停可有两种控制方式:一、由操作人员根据主设备的使用情况, 人为控制除尘设备的启停;二、除尘设备随主设备一起启停。在石灰矿仓的除尘控制中, 控制要求是不同的, 只有在运送石灰的车辆进行倾卸石灰的操作间时, 才需要开除尘设备[4]。利用红外探测技术, 检测车辆是否进入倾卸, 来控制除尘设备启停。
控制系统原理如下:
提高检测装置的抗干扰性能, 是使用红外线作为检测手段的关键问题。因此, 我们在发送端采用脉冲编码, 发送红外信号。当接收端接收到红外信号后, 再对其解码放大[6]。解码放大后的信号送入逻辑识别与控制电路判定, 若信号符合规定的设定则输出控制信号至输出驱动电路, 控制除尘设备的启停。原理框图见图3。
摘要：红外探测与控制技术已应用到生产的各个行业和人们日常生活的许多方面。该文详细论述了红外探测与控制的基本原理以及影响红外线检测的主要因素, 并列举了它们在项目中的实际应用以及常用的一些红外探测仪器和设备。最后介绍了一个红外探测与控制的应用实例。
关键词：红外光波谱,红外探测与控制,检测项目,红外探测仪器
参考文献
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[2]陈晓华.浅谈红外检测技术在电力系统中的应用[J].无线互联科技, 2012 (03) :34-35.
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[4]游金泉, 熊家威, 李新全.红外线检测车动态检测对红外线轴温探测起到的作用, 2000.
[5]HAN Liqun.BI Siwen.SONG Shixin A study on correlativitybetween Qinghai-Tibet Plateau thermal infrared remote sens-ing data and underground temperature, 中国科学E辑 (英文版) , 2006, 49 (z2) .
基于红外感应的自动窗帘控制器设计 第9篇
1总体设计思路
本设计采用Easy ARM2131 ARM芯片为主控制芯片,由ULN2003A为驱动芯片控制步进电机转动;并通过MG12864点阵图形液晶图形模块显示步进电机转动模式。图1是系统硬件总体设计框图。
2硬件部分
本设计共用到的功能器件有,Easy ARM2131开发板、 ULN2003A驱动芯片、MG12864液晶显示屏、四相五线式步进电机、按键开关等器件。
2.1 Easy ARM2131简介
Easy ARM2131开发板采用了PHILIPS公司基于ARM7TD-MI-S核、单电源供电、LQFP64封装的LPC2131,具有JTAG仿真调试、ISP编程等功能。[1]可进行GPIO的控制实验,如LED闪烁控制、键盘输入、蜂鸣器控制、模拟SPI等;可进行外部中断实验,学习向量中断控制器(VIC);定时器控制实验,如定时控制LED、按键捕获输入、匹配比较输出等;使用RS232转换电路, 完成UART通讯实验等。
2.2 ULN003A芯片简介
ULN是集成达林管IC,内部还集成了一个消线圈反电动势的二极管,可用来驱动继电器。它是双列16脚封装,NPN晶体管矩阵,最大驱动电压为50V,电流为500MA,输入电压为5 V,适用于TTL COMS,由达林顿管组成驱动电路。ULN2003高压大电流达林顿晶体管阵列芯片,吸收电流可达500m A,输出耐压50V,具有很强的驱动能力[2]。内部具有7组达林顿管电路,可以驱动7路负载。IN为输入端可由单片机引脚直接控制,当输入端为高电平时,输出端OUT输出低电平。
2.3 TH12864-15液晶显示
TH12864-15是128(列)×64(行)点阵的液晶显示模块。当15脚为低且16脚为高时选中TH12864-15的左区(左边的64×64),当15脚为高且16脚为低时选中MG12864的右区(右边的64×64)。19脚和20脚是为了在光线暗的环境下看到液晶显示器的显示内容而加的背光,即在液晶显示器的背面加一光源。 控制线R/W、CSI、CS2、RS必须在使能线E为低的时候改变。 当使能线E为高时控制线R/W、CSI、CS2、RS不能改变;使能线E为高时TH12864-15从数据线DB0~DB7输出数据。[3]
2.4电机驱动模块
设计使用ULN2003A驱动芯片来驱动步进电机,用发光二极管来显示程序的运行状态。
2.5显示模块
设计采用TH12864-15点阵式液晶显示屏,使用串行接法。
3软件部分
对于主程序的设计,先定义一个标志变量flag,当检测到电平上升沿时,控制电机正转(如图3),变量flag=1;当检测到下降沿,同时flag=1时即人离开窗帘,控制电机反转,关闭窗帘。 定义两个变量用来计数,在开关窗帘过程中,每当电机转动一圈时,相应变量自动加一,当变量达到设定上限值时,电机停止转动,即窗帘已经完全打开或者完全关闭。
4结论
本文中主体功能采用步进电机实现,显示功能采用液晶12864实现,对于步进电机的驱动采用uln2003芯片,使用方便, 简化电路。对于液晶12864的操作采用串行通信,串行通信操作简单,连线方便。检测感应模块主要通过检测人体运动产生电平跳变即有人走近窗帘或者离开窗帘,然后将信号发送给lpc2131来控制电机正反转。
参考文献
[1]周立功.ARM嵌入式系统基础教程[D].北京:北京航空航天大学,2008.
[2]潘峰,马占飞.光敏声控智能防盗型电动窗帘的设计与实现[J].阴山学刊:自然科学版,2016(1).
红外线人体感应控制语音系统的研究 第10篇
近年来,智能家居系统迅速发展,各式各样的控制产品层出不穷。如一些公共场所的自动门等红外线人体感应单片机控制语音留言系统与之相似,并具有两大特点:一是从节能的角度考虑,可用于室内的灯等用电器自动断电保护装置上,当人们出门时,用电器自动断电;二是能够判断人进出的方向性。同时受到电话留言的启发,本系统在解决识别人进出的问题基础上扩展了语音留言提示功能,适用于办公室或家庭等的普通门上,对单个人进出的情况进行识别和分析。
1 总体设计
系统设计的关键在于如何对感应产生的信号进行分析和判断,也就是方向性的识别,即人的进出。它是通过对两个红外线人体感应模块A和B采集信号的时间差来实现的,如图1所示。在房间的门里装传感器A,在门外装传感器B。当有人经过时,A先产生感应信号,B后产生感应信号,表示人出;反之,若B先感应信号,A后感应信号,表示人进。同时,系统采用模块化设计,可大大简化硬件电路,并能保证结构的完整性。
2 硬件电路设计
电路整体分为传感器模块,控制模块AT89C51,语音留言模块三部分,如图1所示。各模块功能介绍如下。
2.1 红外线人体感应模块
利用红外线在测试温度和位移方面的应用所设计的。当人体进入检测范围时,测试的温度和位移同时发生变化,此时模块就会发出信号,即1～2的高电平(5 V),见图2。单片机就是对该信号进行判断和处理。该模块具有以下功能:
(1)可选全天候工作,也可选仅在某一时间段工作。
(2)随机延时选择、固定延时选择。
(3)当感应到被测信号时传感器输出高电平,平时保持低电平。电路连接如图2所示。
2.2 控制模块
选用AT89C51单片机,内有4 KB的Flash闪存,128字节的内部RAM,2个16位定时器/计数器,6个中断源,片内时钟振荡器。它对两个传感器的信号进行扫描,判断,记数,并将记数结果通过LED数码管显示,即显示出室内的人数。 当最后一人走出房间时,便给语音模块发出指令,通过语音模块实现语音提醒功能。
2.3 语音模块
由于语音模块属系统的执行元件,实现留言和提醒人做事的功能。它只需10～30 s内短暂录音并且可随时播放。而ISD10、20 s录放模块抗断电语音录放模块广泛用于各种留言、语音报警及提示装置。能够在电源断开的情况下,长期保存信息,又能随意进行录入,完全满足本系统的设计要求。当按住录音键(即REC保持低电平),电路开始录音,LED灯亮。松开REC后,录音结束,电路自动在内部设置段结束标志,然后进入节电状态。 若存储器录满,录音自动结束。放音可采用边沿或电平触发,每放完一段,LED灯闪亮一下(约15 ms)。如图3所示:
2.4 电源设计
由于红外线感应模块所需电源为6 V,语音模块的工作电压为4.5～6.5 V,而单片机控制系统所需电源为5 V,为了使本系统结构紧凑,采用三端固定集成稳压器,型号为MC78L05C,外接三个管脚1,2,3,分别为输出、接地、输入。如图4所示。
2.5 功率放大应用电路
由于语音模块内部已含有功率放大电路,但根据实际系统使用的场所不同,若需进一步放大录音播放的音量,可选用LM386、D2283、D2822等功率放大器。声音信号由SP+或SP-通过电容耦合输入,SP+或SP-不用的一端必须悬空,不能接地。使用LM386作放大器的连线如图5。
3 软件设计
由于系统的核心控制元件是AT89C51单片机,所以程序设计采用汇编语言。其程序结构分为扫描检测,记数显示,控制录放音三个模块。扫描检测程序为主程序,是对传感器信号的采集,并进行分析和判断。红外线人体感应模块的信号输出端与单片机的P1口连接,单片机通过对P1口的扫描来分析判断室内人员的进出。另外,对语音模块的控制也要用到P1口,即P1.2,常态下处于高电位。检测程序的工作状态如表1所示。
记数显示子程序是对采集到的信号进行累加并用LED数码管显示。语音控制子程序的工作过程为:单片机上的P1.2口与语音模块的播放键相连,控制开关。当最后一个人离开时,P1.2口发出一个信号控制播放,由于模块录音时间为20 ms,所以有一段延时程序,20 ms后系统使开关置位。方法如图6。
整个程序流程如图7所示。
4 结束语
本系统在实验室等公共场所的门上进行调试,测试结果成功,验证了对人体运动方向识别设计的正确性。它不仅可用于智能家居的监控系统,也可用于工程生产等领域,解决一些实际问题,为智能监控提供了一种设计方法。另外,现在许多公共场所的节能灯多使用声控系统,需要人为的发出响声。若能用本系统改为感应灯,就更加方便了。
参考文献
[1]胡健,刘玉宾,朱焕立.单片机原理及接口技术实践教程.北京:机械工业出版社,2004
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[3]韩江洪.智能家居系统与技术.合肥:合肥工业大学出版社,2005
遥望星空的红外眼睛 第11篇
虽然天体红外辐射的发现是早在200年前的事情，然而由于红外物理和技术发展迟缓，所以直到20世纪60年代之后，红外天文学才蓬蓬勃勃地发展起来。各种红外天文探测的仪器如雨后春笋。这一只又一只遥望星空的红外眼睛，使我们看到了与肉眼看到的大为不同的星空，使人们对宇宙的认识得到了大大加深。
红外线的发现和红外天文学的起步
1800年，英国著名天文学家威廉·赫歇尔在对太阳进行观测时，为了保护自己的眼睛，用着色的滤光片来减弱阳光。他发现，各种着色滤光片虽然都能减弱阳光，但是透过它们的热量却相差很大。他希望能找到一种减光效果和降低热量效果俱佳的滤光片。为此，他用玻璃棱镜将太阳光分解成光谱，再用水银温度计测量各个光谱区的温度。此时，意料之外的事情发生了，当赫歇尔把温度计向光谱红端移动时，热效应不断增加，而将温度计移到光谱红端的尽头，温度还在继续增加，温度达到最高的位置竟然是在红端以外很远的地方。由此，赫歇尔发现，在太阳光谱的红光之外存在着很强的看不见的光线，这就是后来我们所说的红外线。
赫歇尔发现了红外线之后，由于红外技术长期进展不大，人们很长时间都找不到行之有效的探测方法，因此红外天文学也长期处于基本上停滞不前的状态。
第二次世界大战期间，由于军事的需要，红外技术在军界秘密地得到了很大的发展。20世纪60年代初期，为军事而发展起来的红外技术逐渐地在自然科学研究领域中被广泛地应用。同时，低温致冷的光电导红外探测器问世，空间科学技术迅猛发展，这些都为红外天文学的发展奠定了坚实的基础。
1965年，美国加州理工学院的天文学家诺伊吉保尔和莱顿设计建造了一架口径1.5米的红外望远镜，在威尔逊山进行了一次2.2微米波长的红外巡天观测。他们发现有许多肉眼可见的亮星用他们的红外眼却观察不到，而同时又发现有许多肉眼看不到而在红外波段却很亮的星，遂将它们称之为红外源。他们巡视了75％的天区，发现了大约20,000个红外源，从此揭开了红外天文学的序幕。
20世纪70年代前后，各国天文学家利用高空气球、火箭和飞机携带各种红外望远镜在高空和大气外进行了多次红外天文观测。如美国航宇局的柯伊伯（Kuiper）机载天文台，是利用一架C-141大型军用运输机携带一架口径0.9米的红外望远镜。它的跟踪精度很高，得到一些重要发现，探测到天王星环，观测到彗星中的水分子等等。
我国从70年代中期，也开始了红外天文学研究工作。1981年，云南天文台和北京师范大学天文系合作，利用云南天文台1米望远镜实现了红外观测，并取得了一些观测成果。1982年，上海天文台进行了高空气球的红外观测。1985年，北京天文台和南京天文仪器厂合作建造了专用的口径1.2米红外望远镜。
用于红外观测的望远镜与普通的光学望远镜有所不同，这种望远镜是通过光学系统将天体的红外辐射聚焦在红外探测器上，再通过电子学系统和终端设备得到天体红外辐射的各种信息。因此，对它们有一些特殊的要求。首先它们的口径要大、焦距要长，主孔和副镜要小，还必须要有制冷措施。其次，要采用红外调制技术，即让望远镜的主镜或副镜以每秒一二十次的频率摆动，使天体在望远镜中时隐时现，将天体的红外辐射由直流信号变成交流信号，这样才能将它从天空背景的红外辐射中检测出来。
红外天文卫星（IRAS）
利用火箭、气球和飞机进行红外天文观测，各有它们不能克服的缺点。火箭每次飞行仅仅只有6~10分钟的观测时间，有效时间过于短暂。飞机和气球的观测时间要长得多，但飞机和气球都比火箭飞得低，无法摆脱大气对红外观测的影响。
利用人造卫星将探测仪器带到大气层之外去观测，是最理想的方法。1983年1月25日美、英、荷三国发射了人类第一个进行红外天文观测的卫星，简称IRAS。
IRAS有一架主镜口径60厘米的反射望远镜，配有４种用于不同波长（12微米，25微米，60微米和100微米）的探测器。整个望远镜和探测器全部浸泡在液态氦中冷却，制冷温度为绝对温度１度。IRAS的预定寿命为１年，后因液态制冷剂耗尽而于1983年11月10日提前停止工作。
IRAS九个半月的太空之旅，收获颇丰，它的发射和巡天观测被世界公认为1983年重大科学成果。IRAS记录到245839个红外源，使已知红外源的总数增加了100倍。IRAS在地外行星系统探测方面有突破性的进展。它不仅发现一些年轻恒星周围有星周尘晕或星尘盘，而且还发现了一些著名亮星，如织女星、绘架座Ｂ星等恒星的固态星周物质。这些周盘可能就是正在形成的原始行星系统。
IRAS看到了大量即将形成恒星的尘埃云，揭示了银河系中心的细节，发现了银河系中广泛分布的由低温尘埃组成的红外云。 IRAS发现一些特殊星系和类星体有超量的红外辐射，这些在红外波段有超高亮度的河外星系，被称之为红外星系。IRAS还发现了５颗彗星、５颗小行星等等。
红外空间天文台（ISO）
继IRAS之后，1995年11月11日，又一个振奋人心的红外天文卫星“红外空间观测”（简称ISO）被送入太空。它是欧洲空间局跨世纪天文计划中的重要项目。它携带的望远镜口径虽然只有60厘米，但它的分辨率比IRAS更高，工作波长范围比IRAS更广，可覆盖2.4~200微米的范围。
ISO在太空运行了29个月，得到了许多令人震惊的重大的新发现。
例如，ISO发现在著名河外星系仙女座大星云M31中有一系列以前从未看见过的同心环。这些环是由很冷的－430°F气体和尘埃构成的，新恒星正在这些环里形成。用一般的光学望远镜是无法看到这些环的。
ISO最重大的发现还当属由它承担的深空巡天任务所揭示出的现象。深空巡天使用ISO上的红外照相机和光度计，考察了６个天区。它们的观测资料揭示了1000多个非常活跃的星系，在那里有大规模的恒星正在形成之中。其中许多星系已被光学望远镜观测到，但远不如在红外波段明亮，这意味着它们是多尘埃的，可能正在生成大量新恒星。天文学家通过对这些观测资料的分析，相信星系是在大约100亿年前诞生的，那时正是所谓的星系形成的黄金时代。
得天独厚的红外观测基地
由于宇宙中存在大量的在可见光波段并不明亮的天体，如星际物质、暗星云、太阳系外行星系统等等，使用光学望远镜对它们已经无能为力，只有通过红外观测才能看清它们的庐山真面目，因此，红外天文观测越来越受到天文学家的重视。
然而，无论是飞机、气球，还是火箭、卫星，它们的工作时间都很有限，而且耗资巨大。能不能在地球上找到一块适合红外观测的地方呢？经过多方面的考察，20世纪60年代，夏威夷大学首先在夏威夷的莫纳克亚山上建造了一架口径2.2米的红外望远镜。70年代，美国航宇局在那儿建了一架口径3.1米的红外望远镜。同年代，英国在那儿建了口径3.8米的红外镜；加、法、美三国合资建了口径3.6米的红外镜。随后，口径10米的凯克Ⅰ望远镜、凯克Ⅱ望远镜、日本的昴星团望远镜也加入了它们的行列。凯克Ⅰ、Ⅱ和昴星团这三架超巨型望远镜都是能兼作红外和光学观测的望远镜。
红外控制 第12篇
GSM网络是目前移动通信体制中成熟、完善、应用较广泛的一种系统,现在使用的是数字传输第二代蜂窝通讯系统,采用时分多址编码,高斯滤波最小移频键控GSMK调制技术,GSM系统具有频谱利用率高、加密性好、业务丰富的特点。以GSM作为数据传输网络,可开发多种应用,如无线远程检测、控制、无线报警等[1]。
设计利用单片机串口向GSM模块发送AT命令完成模块初始化机及控制操作,由GSM模块完成信道编码、信息加密、信息的调制、解调、发送和接收。每个投放控制器具有唯一的身份识别码即SIM卡标识。地面站只需采用手机拨打投放控制器采用的SIM卡电话号码,投放控制器终端即可完成地面站手机号码识别及相关投放任务。
1 硬件电路设计
1.1 系统组成及结构
投放控制器终端开发基于GSM技术以及嵌入式技术。由微处理器的串行接口向GSM模块发送相应的AT指令,完成模块的初始化及地面站指令的识别与接收,识别正确后执行任务投放操作。控制器终端主要由STC11F05,GTM900模块、辅助电路,继电器、驱动模块和电源芯片组成。
1.2 无线网络
GSM通讯模块是设计的核心组件,选用华为公司的GTM900,其无线模块是一款3频段GSM/GPRS模块。支持标准AT命令及增强AT命令是高速数据传输的理想解决方案。GTM900模块采用40引脚ZIF连接形式与微处理器连接。通过ZIF连接器提供应用所需电源接口(1～10脚)、串行接口(18～19脚)、SIM卡接口(24～29脚)、语音接口、控制接口等,控制器终端采用电源、串行和SIM接口。模块与单片机接口电路如图2所示[2,3]。
1.3 电源设计
GTM900模块供电电压范围为3.3～4.8 V,典型值是4.0 V,模块峰值电流可达2 A,由于GTM900模块UART电平支持3.00 V电平输入输出,所以单片机采用3.3 V低压型,这样避免了电平转换。控制器终端投放执行单元采用5 V继电器,所以系统为多电源系统,电源设计是重点,电源设计不理想将导致GTM900模块无法登录网络等问题。
单片机供电及其他电源设计如图4所示。
1.4 GTM 900辅助电路
GTM900模块开机需要一定时序,电源>3.3 V,同时PWON信号应维持在10 ms,模块关机需要将PWON信号拉低2～3 s,模块开机工作时序流程如图5所示。终端设计中模块开关机采用单片机I/O直接控制PWON,采用软件模拟开关机时序。
1.5 来电识别及显示电路
控制器终端设计的一个重要指标就是可靠性,如何正确识别来电还是短信息,避免误触发,设计中采用硬件和软件相结合的方式。GTM900模块LPG和UART_RI全部引入单片机中断。其中UART_RI为振铃指示,当外部来电时波形图6所示,周期变化。短信时波形如图7所示。由单片机软件判断是来电呼叫还是短信息,LPG为模块状态指示,来电时持续高电平。
2 软件设计
系统设计的关键是单片机如何利用AT命令控制GSM模块识别来电号码,准确控制继电器进行红外目标源投放任务。系统软件流程如图8所示。
单片机初始化主要完成变量和缓存区的清零、串口速率的设置等工作,GTM900启动后,单片机首先发送“AT+CIMI”请求SIM卡国际标识,模块返回“460020828901928 ok”其中数字串与SIM有关,每个SIM卡都有唯一国际标识码,如果返回“+CME ERROR”表示SIM未初始化完毕,发送“AT+CPAS”查询模块状态,应返回“+CPAS:0”,如返回“2”,模块未成功入网。单片机重启GTM900模块,重复自检过程,如不成功,单片机程序退出并报警指示。
自检通过后,需发送AT命令设定GTM900模块短信模式,终端只发送“System test ok”ASCII短信息,所以MCU发送“AT+CMGF=1”设置文本方式发送,“AT+CSCA=“8613800371500”,154”设置短信服务中心号码(以洛阳为例),“AT+CMGS=135985623xx”发送目的地号码(地面站号码),模块返回“>”字符后单片机向串口发送“System test ok”字符串,控制器终端完成自检。GTM900模块处于准备就绪状态,等待地面站呼叫。
当地面站呼叫终端时来电振铃UART_RI输出图6波形,单片机下降沿中断进入服务程序判断是来电还是短信息,如果是来电,发送“AT+CLCC”命令查询呼叫,解析返回信息“+CLCC,1,0,4,0,0,”135985623xx”,129"”中呼叫号码,如为地面站呼叫进入投放服务程序,否则发送“ATH”命令挂断当前干扰呼叫。
3 结束语
设计的低成本红外源远程投放控制器,采用软件与硬件相结合的方法提高系统可靠性,依托可靠、分布范围广泛的GSM通讯网络,以单片机为核心逻辑处理单元与GSM模块相配合完成地面站呼叫号码识别并进行任务投放。此系统成本低、可靠性高、抗干扰能力强、不受距离等限制,在某型红外导弹外场试验时得到了实际应用,效果良好。
参考文献
[1]昭彰逵.GSM数字移动通讯应用系统[M].北京:国防工业出版社,2001.
[2]华为技术有限公司.GTM900无线模块产品描述手册[M].深圳:华为技术有限公司,2005.
[3]Simcome Inc.Sim300C hardware interface description[M].Norwerland:Simcome Inc,2006.
[4]华为技术有限公司.GTM900无线模块AT命令手册[M].深圳:华为技术有限公司,2007.