1、项目 14 14红外遥控项目目标项目目标通过学习基本的红外发送与接收，为后面综合实验项目打下基础。建议学时建议学时8学时需要掌握的知识需要掌握的知识1：红外线的认识2：熟知遥控器需要掌握的技能需要掌握的技能懂得红外线发射模块的程序编写，及其红外解码的程序编写，并熟知整个发射接收流程。14.114.1项目分析通用红外遥控系统由发射和接收两大部分组成。应用编通用红外遥控系统由发射和接收两大部分组成。应用编/解码专用集成电路芯片来进行控制操作，发射部分包括解码专用集成电路芯片来进行控制操作，发射部分包括键盘矩阵、编码调制、键盘矩阵、编码调制、LED红外发送器；接收部分包括红外发送器；接收部分包括光、
2、电转换放大器、解调、解码电路。光、电转换放大器、解调、解码电路。14.214.2技术准备14.2.1红外线红外线红外线介绍红外线介绍在光谱中波长自在光谱中波长自760nm至至400um的电磁波称为红外线，它是一种的电磁波称为红外线，它是一种不可见光。目前几乎所有的视频和音频设备都可以通过红外遥控的不可见光。目前几乎所有的视频和音频设备都可以通过红外遥控的方式进行遥控，比如电视机、空调、影碟机等，都可以见到红外遥方式进行遥控，比如电视机、空调、影碟机等，都可以见到红外遥控的影子。这种技术应用广泛，相应的应用器件都十分廉价，因此控的影子。这种技术应用广泛，相应的应用器件都十分廉价，因此红外遥控是日
3、常设备控制的理想方式红外遥控是日常设备控制的理想方式。红外线红外线原理图可在项目原理图可在项目2图图2-4、2-5查看。查看。红外线的应用领域红外线的应用领域1.红外线辐射加热红外线辐射加热理疗机理疗机使用远红外线的热效应治疗使用远红外线的热效应治疗2.红外线测温红外线测温夜视仪夜视仪探测人体热量，红外线成像探测人体热量，红外线成像热寻的导弹热寻的导弹跟踪飞机尾部热量的导弹，著名的美国响尾蛇跟踪飞机尾部热量的导弹，著名的美国响尾蛇3.红外线通信红外线通信测距仪测距仪以红外线作为载波的一种测量距离的精密仪器以红外线作为载波的一种测量距离的精密仪器红外遥控器红外遥控器-以红外线作为载波的一种无线通
4、信设备以红外线作为载波的一种无线通信设备红外遥控的优点及应用场合红外遥控的优点及应用场合红外线遥控是目前使用最广泛的一种通信和遥控手段。红外线遥控是目前使用最广泛的一种通信和遥控手段。红外线遥控装置的优点红外线遥控装置的优点:体积小、功耗低、功能强、成本低体积小、功耗低、功能强、成本低应用场合应用场合:在家用电器中在家用电器中,彩电、录像机彩电、录像机, 录音机、音响设备、空凋机以及玩具等录音机、音响设备、空凋机以及玩具等产品中应用非常广泛。工业设备中，在高压、辐射、有毒气体、粉尘产品中应用非常广泛。工业设备中，在高压、辐射、有毒气体、粉尘等环境下，采用红外线遥控不仅完全可靠而且能有效地隔离电
5、气干等环境下，采用红外线遥控不仅完全可靠而且能有效地隔离电气干扰。扰。红外对管红外对管红外发光管红外发光管:红外发光二极管通常使用砷化镓（红外发光二极管通常使用砷化镓（GaAs）、砷铝化镓）、砷铝化镓（GaAlAs）等材料，采用全透明或浅蓝色、黑色的树脂封装。）等材料，采用全透明或浅蓝色、黑色的树脂封装。产生的光波波长为产生的光波波长为940nm左右左右,为红外光。如图为红外光。如图14-1所示。所示。红外接收头红外接收头:左图为一常用的红外接收模块。其内部含有高频的滤波电路，专门左图为一常用的红外接收模块。其内部含有高频的滤波电路，专门用来滤除红外线合成信号的载波信号（用来滤除红外线合成信号
6、的载波信号（38KH），并送出接收到的），并送出接收到的信号。当红外线合成信号进入红外接收模块，在其输出端便可以得信号。当红外线合成信号进入红外接收模块，在其输出端便可以得到原先发射器发出的数字编码，只要经过单片机解码程序进行解到原先发射器发出的数字编码，只要经过单片机解码程序进行解码，便可以得知按下了哪一个按键，而做出相应的控制处理，完成码，便可以得知按下了哪一个按键，而做出相应的控制处理，完成红外遥控的动作。如图红外遥控的动作。如图14-2所示。所示。红外接收头的主要参数如下：工作电压：4.85.3V工作电流：1.72.7mA接收频率：38kHz峰值波长：980nm静态输出：高电平输出低电
7、平：0.4V输出高电平：接近工作电压红外遥控系统结构红外遥控系统结构1. 通用红外遥控系统由发射和接收两大部分组成，应用编通用红外遥控系统由发射和接收两大部分组成，应用编/解码专解码专用集成电路芯片来进行控制操作，如图用集成电路芯片来进行控制操作，如图1所示。发射部分包括键所示。发射部分包括键盘、编码调制、盘、编码调制、LED红外发送器；接收部分包括光、电转换放红外发送器；接收部分包括光、电转换放大器、解调、解码电路。大器、解调、解码电路。2. 红外遥控系统框图如图红外遥控系统框图如图14-3表示。表示。3.遥控遥控发射器及其编码如图发射器及其编码如图14-4所示。所示。4.硬件硬件电路的设计
8、电路的设计发射电路发射电路1如图如图14-5所示。所示。发射电路发射电路2如图如图14-6所示。所示。引导码引导码+客户码客户码1+客户码客户码2+操作码操作码+操作反码操作反码*用户真正须要的只有用户真正须要的只有操作码操作码*1.各种编码的作用各种编码的作用1) 引导码引导码:就是一把钥匙就是一把钥匙,单片机只有检测到了引导码出现了才确认接收后面单片机只有检测到了引导码出现了才确认接收后面的数据的数据,保证数据接收的正确性保证数据接收的正确性.2) 客户码客户码:为了区分各红外遥控设备为了区分各红外遥控设备,使之不会互相干扰使之不会互相干扰.3) 操作码操作码:用户实际须要的编码用户实际须
9、要的编码,按下不同的键产生不同的操作码按下不同的键产生不同的操作码,待接收端待接收端接收到后根据其进行不同的操作接收到后根据其进行不同的操作.4) 操作反码操作反码:为操作码的反码为操作码的反码,目的是接收端接收到所有数据之后目的是接收端接收到所有数据之后,将其取反将其取反与操作码比较与操作码比较,不相等则表示在传输过程中编码发生子变化不相等则表示在传输过程中编码发生子变化,视为此次接收的视为此次接收的数据无效数据无效,可提高接收数据的准确性可提高接收数据的准确性.1.引导码引导码1) 一般的红外发射芯片比如日本一般的红外发射芯片比如日本NEC的的uPD6121G定义的引导码为定义的引导码为9
10、ms的高的高电平加电平加4.5ms的低电平的低电平(4.5ms的低电平也叫结果码的低电平也叫结果码).2) 其实引导码也可以自已定义其实引导码也可以自已定义(为了接收准确引导码高电平状态时间不能过短为了接收准确引导码高电平状态时间不能过短)如图如图14-7所示。所示。1. 客户码操作码客户码操作码1) 客户码和操作码都为客户码和操作码都为8位的二进制编码位的二进制编码2) 日本日本NEC的的uPD6121G定义的定义的0,1如下如下:3) 0:0.56ms的高电平的高电平+0.565ms的低电平的低电平4) 1:0.56ms的高电平的高电平+1.685ms的低电平的低电平5) 同样这样的数码同
11、样这样的数码0,1的占空比也可以自已定义，如图的占空比也可以自已定义，如图14-8所示所示那么现在假如要发送一个数据ECH其客户码1为AAH,客户码2为66H则发送的二进制数为01010101011001100001001111101100再加上引导码要发送的波形就为:，如图14-9所示。6.上述上述“0”和和“1”组成的组成的32位二进制码经位二进制码经38kHz的载频进行二次调制的载频进行二次调制以提高发射效率以提高发射效率(因红外接收头能接收的红外线为因红外接收头能接收的红外线为38KHz左右左右)，还，还可达到降低电源功耗的目的。如图可达到降低电源功耗的目的。如图14-10所示。所示。
12、图14-10调制后加到红外发光管驱动电路的波形7.硬件硬件调制与软件调制调制与软件调制硬件调制硬件调制:将编码信号与载波通过与门进行调制将编码信号与载波通过与门进行调制.软件调制软件调制:直接用软件产生调制后的信号直接用软件产生调制后的信号.如图如图14-11，14-12所示。所示。9.红外红外接收头的特性接收头的特性当接收到当接收到38KHz的红外线时其输出低电平的红外线时其输出低电平静态时其输出为高电平，如图静态时其输出为高电平，如图14-15所示所示 由上图可以看出经过红外发光管发出的信号经红外接收头已经进行了解调,并且将信号进行了反向.同时还可以看出0码1码只是低电平时的时间不同,既然
13、这样，就可以通过时间来判断是0码1码，14.2.2NEC协议 协议协议规定低位首先发送。一串信息首先发送规定低位首先发送。一串信息首先发送9ms的的AGC（自动（自动增益控制）的高脉冲，接着发送增益控制）的高脉冲，接着发送4.5ms的起始低电平，接下来是发的起始低电平，接下来是发送四个字节的地址码和命令码，这四个字节分别为：地址码；地址送四个字节的地址码和命令码，这四个字节分别为：地址码；地址码反码；命令码；命令码反码。如图码反码；命令码；命令码反码。如图14-17所示。所示。 如果如果一直按发射协议按键，一串信息也只能发送一次，发送的一直按发射协议按键，一串信息也只能发送一次，发送的是以是以
14、110ms为周期的重复码。为周期的重复码。接收到的信号是跟发送信号正好反向的。接收到的信号是跟发送信号正好反向的。重复码的格式是由9ms的AGC高电平和4.5ms的低电平及一个560us的高电平组成。逻辑逻辑1的是由的是由560us的高电平和的高电平和1.69ms的低电平组成的脉冲表示如图的低电平组成的脉冲表示如图逻辑0的是由560us的高电平和565us的低电平组成的脉冲表示如图程序解析程序解析 产生下降沿，进入外部中断产生下降沿，进入外部中断0的中断函数，延时一下之后检测的中断函数，延时一下之后检测IO口是否还是高电平，是就等待口是否还是高电平，是就等待9ms的高电平过去。的高电平过去。 等待完等待完9ms高电平过去，再去等待高电平过去，再去等待4.5ms的低电平过去。的低电平过去。 接着开始接收传送的接着开始接收传送的4组数据组数据 先等待先等待560us的高电平过去的高电平过去 检测高电平的持续时间，如果超过检测高电平的持续时间，如果超过1.12ms那么是低电平（那么是低电平（低电平的的持续时间为低电平的的持续时间为1.69ms，高电平的持续时间为，高电平的持续时间为565us。）。） 检测接收到的数据和数据的反码进行比较，是否等到的数据是检测接收到的数据和数据的反码进行比较，是否等到的数据是一一样的。样的。
