單片機紅外電路設計原理

2021-01-19 玩轉嵌入式
電視、空調都離不開紅外遙控器。空調遙控器其實就是一個紅外信號發射裝置，而空調機身具有紅外接收探頭，可以接收遙控器發出的紅外信號並解析，從而實現遙控的功能，電視遙控器也是同樣的原理。現在有很多手機具有紅外功能，通過匹配通訊協議，就能實現手機遙控電視和空調的作用。下面通過硬體和軟體兩個方面來和大家分享，紅外遙控實現的原理。

本部分內容包括，紅外發射部分原理、紅外接收部分原理以及軟體編碼部分原理。紅外發射功能主要由紅外發射管來實現，紅外發射管在外觀上和透明的LED發光二極體極為相似，其驅動和控制方式也一致。在使用單片機控制發射管時，一般使用三極體來驅動，NPN三極體和PNP三極體都可以實現。如下圖所示使用PNP三極體來實現的。

PNP三極體的基極通過電阻接單片機的GPIO口，發射管通過限流電阻接在PNP三極體的發射極上。當單片機的GPIO輸出高電平時PNP三極體處於截止狀態紅外發射管不工作；當GPIO輸出低電平時PNP三極體導通發射管工作，發出肉眼不可見的紅外線，被接收管接收到。遙控器上的每一個按鍵都有一定的編碼，該編碼其實就是遵循一定規則的高低電平的脈衝，接收電路解析該脈衝從而執行對應的操作。前文說過，紅外發射和紅外接收是一對，成對使用。發射管是白色的，接收管是黑色的。可以使用三極體搭建接收電路也可以使用比較器來搭建電路，下面用三極體電路展示紅外接收的電路。如下圖所示。

在沒有接收到紅外信號時，接收管不導通，三極體Q1不導通，三極體Q3不導通，單片機接收到持續的高電平；當接收管接收到紅外信號時，單片機接收到低電平。當遙控器的按鍵被按下時，按鍵對應的編碼脈衝就會被單片機所接收到，單片機解析該脈衝，就能知道遙控器上是哪個按鍵被按下，從而實現用戶的操作。但是，黑色的紅外接收管抗幹擾能力比較低，在設計電路的時候一般不選用，而是選用專用的紅外接收頭，最常用的型號為HS0038。而且，其紅外接收電路簡單，抗幹擾能力強。

前文提到的脈衝編碼就是紅外發射和紅外接收之間的通訊內容，通訊這部分的數據或內容，被稱作通訊協議。一般來說，紅外通訊都遵循NEC的編碼協議規範。NEC的協議規定，工作頻率為38KHz，其數據格式由如下幾部分構成：引導碼、用戶碼、用戶碼補碼、按鍵碼、按鍵碼補碼等。一個完整的按鍵/數據周期是108ms。NEC編碼規定0和1的編碼如下：

編碼0：0.56ms高電平+0.565ms低電平=1.125ms

編碼1：0.56ms高電平+1.685ms低電平=2.245ms，如下圖所示。

當遙控器的某一個按鍵被按下後，發射管就會發出一串包含引導碼、用戶碼、用戶碼補碼、按鍵碼、按鍵碼補碼的脈衝出來，脈衝如果要翻譯出來的話，就是看0和1的序列，長度為2.245ms的脈衝代表數據1，脈衝長度為1.125的脈衝代表數據0。類似的脈衝數據如下圖所示。

接收端的紅外專用探頭感應該部分脈衝並送入單片機，單片機通過解析脈衝數據，計算出用戶的按鍵信息，再執行相應的命令和邏輯，這樣用戶就可以在沙發上遠程遙控空調和電視了。現在的很多手機上集成了紅外發射電路，並帶有自學習功能可以根據操作說明讓手機去匹配設備的編碼協議，協議匹配後就可以通過手機遙控電視、空調等設備了，這時候手機就變成了遙控器。由於通訊部分要處理比較複雜的數據，所以這類電路都是需要單片機支持的。

單片機常用的幾種通信接口，I2C、SPI、UART等

這個私活做不了：手機紅外為什麼不能測溫

什麼是狀態機？用C語言實現進程5狀態模型

NMOS實現雙向電平轉換

單片機的Bootloader，可以實現用戶輕鬆升級程序

wifi神器ESP8266自動下載電路設計

UART/I2C/SPI/1-wire四大通信接口的神解釋

Long-press QR code to transfer me a reward

As required by Apple's new policy, the Reward feature has been disabled on Weixin for iOS. You can still reward an Official Account by transferring money via QR code.

相關焦點

  • 參考:日曆及時鐘顯示接口電路 & 單片機紅外通訊原理電路圖
    1） 日曆及時鐘顯示接口電路 在電子血壓計中的應用 　　如圖所示，由EEPROM24C256和日曆時鐘晶片
  • 智能紅外遙控開關工作原理和電路設計
    1 工作原理 智能紅外遙控開關主要由紅外接收、放大整形、微控制器、開關控制以及降壓電源等模塊組成，其原理框圖如圖1所示。 因此，紅外遙控開關還必須擁有降壓電源模塊。 2 電路設計 硬體電路設計包括電源電路的設計和解碼電路的設計兩部分。電源電路是為解碼電路提供電源而設計的，除了要求電壓穩定外，還要求其體積小，成本低。解碼電路要求能對紅外編碼進行可靠地接收，同時要能夠穩定地控制繼電器的開關。 2．1 電源設計 考慮到解碼電路的功耗很小，所以電源的設計採用電容降壓式電源。
  • RS232串口轉紅外通訊電路原理剖析
    （3）外部供電電路。外部供電是利用電腦USB 輸出+5 V電源有效電源，不但節約該電路設計篇幅，並且在實際製作時節約體積，其電路原理如圖1所示。紅外載波可以使用單片機內部的定時器的PWM功能實現，也可以通過外圍硬體電路實現，這裡採用38 kHz晶振產生穩定的振蕩信號，採用CD4069非門電路通過一系列轉化實現方波振蕩信號，與經過電平轉換後的COMS數據信號疊加來實現驅動三極體導通，從而實現TSAL6200紅外發射二極體將周期的電信號轉變成一定頻率的紅外光信號發出，見圖2.
  • 單片機復位電路原理是什麼 單片機復位電路有哪些?
    復位電路，顧名思義，是一種使電路恢復到起始狀態的的設備。那麼問題來了，單片機為什麼需要復位電路呢?單片機復位電路原理是什麼呢?單片機復位電路有哪些種呢?本文將一一為您解答~~~本文引用地址：http://www.eepw.com.cn/article/269787.htm一、單片機復位電路原理- -簡介復位電路，與計算機的清零按鍵類似，卻又存在不同。
  • 單片機復位電路原理是腫麼樣的呢???
    導讀：復位電路，顧名思義，是一種使電路恢復到起始狀態的的設備。那麼問題來了，單片機為什麼需要復位電路呢?單片機復位電路原理是什麼呢?單片機復位電路有哪些種呢?
  • 基於51單片機的人體紅外模塊的自動門設計
    為了搭建性能穩定的外部電路及實現較高的性價比，使自動門達到真正的智能控制，針對各個模塊的功能要求，分別有以下一些不同的設計方案：1．驅動電機方案A：選擇步進電機作為自動門的引擎。步進電機最大的優點就是在距離上能夠得到較精確控制，在沒有行程開關作為電機停止的信號時，步進電機是最有選擇。方案B：採用普通直流電機。
  • 紅外線報警器電路設計方案匯總(八款模擬電路設計原理圖詳解)
    紅外線報警器電路設計方案（一） 電路原理圖如圖1所示。可將該電路分為以下三個部分。液晶顯示模塊使用了12864的並行模式，數據端DB0-DB7與單片機的P2.0-P2.7相連，PSB控制12864工作在並行模式，電路中未接液晶的背光.RST復位端直接懸空。 紅外線報警器電路設計方案（二） 紅外線探測報警器工作原理該裝置電路原理見圖。由紅外線傳感器、信號放大電路、電壓比較器、延時電路和音響報警電路等組成。
  • 紅外通信原理
    一、 紅外通信原理 紅外遙控有發送和接收兩個組成部分。發送端採用單片機將待發送的二進位信號編碼調製為一系列的脈衝串信號，通過紅外發射管發射紅外信號。紅外接收完成對紅外信號的接收、放大、檢波、整形，並解調出遙控編碼脈衝。
  • 【技術】智能家居紅外遙控無線接收電路設計
    紅外遙控接收電路設計　　所有紅外遙控器的輸出都是用編碼後的串行數據對38kHz～40kHz
  • 基於89C52單片機的紅外遙控雙模式交通燈控制系統
    採用以C 編寫程序，設計電路的軟體部分和以89C52 單片機為核心，連同紅外接收模塊、交通燈顯示模塊和其它元器件，設計電路的硬體部分的軟硬體相結合的方法。即軟體部分：在KEIL 環境中編寫並驗證C 程序。硬體部分：通過單片機控制交通燈和數碼管的顯示，同時可利用按鍵或紅外遙控切換交通燈系統運行模式，即普通模式和上下班高峰模式。此系統可保證在平時，車輛與行人有較長時間穿過馬路。
  • 單片機小白學步(4) 模擬電路、傳統數字電路與單片機
    這裡我不詳述計算器的原理，而只對思路進行簡單介紹。等我們學會了單片機，也可以親手製作一個計算器。用電路進行數學計算通過電路進行數學計算，應該怎麼做呢？為了便於理解，下面我舉個很簡單的例子。本文引用地址：http://www.eepw.com.cn/article/201611/318529.htm
  • 基於紅外傳感器的樓宇人數統計系統的設計
    為基礎，通過對外圍電路的設計和相應的控制電路，實現了對樓宇人數的實時統計。給出了系統的總體結構設計，重點闡述了樓宇人數監控系統主要的硬體設計以及系統軟體設計。為基礎，通過對外圍電路的設計，能識別人進來(向左運動)或者出去(向右運動)的方向，進而產生不同的通道信號去觸發相應的控制電路，通過單片機編程，連接計算機，就可以對樓宇人數進行實時準確的監控。
  • 簡單的4×4行列式鍵盤控制電路設計(三款電路設計原理圖詳解)
    打開APP 簡單的4×4行列式鍵盤控制電路設計（三款電路設計原理圖詳解） 發表於 2018-01-25 16:38:37
  • 循線機器人小車系統電路模塊設計
    獲取的信息經過信號放大，送入51單片機，單片機依據邏輯判斷決定小車左右兩側電機的轉速。本文引用地址：http://www.eepw.com.cn/article/201710/369465.htm　　小車5V電源部分電路設計原理圖如下：
  • 小白必看:單片機系統電路經典設計教學
    以下介紹單片機最小系統電路設計，單片機最小系統主要由電源、復位、振蕩電路以及擴展部分組成。對於一個完整的電子設計來講，首要問題就是為整個系統提供電源供電模塊，電源模塊的穩定可靠是系統平穩運行的前提和基礎。
  • 單片機小製作,紅外遙控版LED球泡燈
    於是，下面的這個小製作便產生了——紅外搖控球泡燈，它只需要用自己家裡的搖控器，對著燈的方向，按任意按鈕，即可實現開、關LED燈泡。這樣，老婆自己就可以拿著遙控器開、關燈泡了。不過當我做完這個製作時，孩子已經長大些了，這個製作就留給來家裡的客人上洗手間用吧!這次的製作需要對一個220V供電的LED燈進行改造，因此要格外小心。改裝完成的LED燈結構和原來一樣，只是燈泡裡增加了紅外控制電路。
  • 基於NEC單片機的漏電檢測儀表的原理設計
    因此，漏電檢測無論是對家用電器還是對人的自身安全都具有十分重要的意義，通過對漏電的檢測，可以根據漏電的情況作出具體的反應，從而保護電路及人身財產安全。本文引用地址：http://www.eepw.com.cn/article/271415.htm　　漏電檢測原理　　對電力系統迴路進行漏電檢測的方法有很多，如絕緣監測裝置，低頻探測法，變頻探測法，霍爾磁式平衡等。
  • 四通道紅外遙控電路圖
    選壓式四通道紅外遙控電路選壓式多通道紅外遙控電路是根據佔空比與輸出電壓的比例關係來完成通道選擇並實施遙控的裝置，本文以選壓式四通道紅外遙控電路為例解析其工作原理
  • 單片機控制的密碼鎖設計(含電路圖及源程序)
    單片機控制的密碼鎖設計。AT89S52單片機P1引腳外接獨立式按鍵S1-S8，分別代表數字鍵0-5、確定鍵、取消鍵。（2）選擇單片機型號和所需外圍器件型號，設計單片機硬體電路原理圖採用MCS51系列單片機At89S51作為主控制器，外圍電路器件包括數碼管驅動、蜂鳴器的輸出驅動、獨立式鍵盤以及發光二極體的輸出等。數碼管驅動採用2個四聯共陰極數碼管顯示，由於單片機驅動能力有限，採用74HC244作為數碼管的驅動。在74HC244的7段碼輸出線上串聯100歐姆電阻起限流作用。
  • 51單片機AD轉換電路設計實現
    51單片機AD轉換電路設計實現關於AD轉換的原理，大家在《數字電子技術》中已經學過，這裡做過多的介紹，本文介紹一款經典的8位AD轉換晶片ADC0804，基於51單片機設計AD轉換電路，並完成測量值的轉換。