紅外遙控器工作原理

　　目前，人們的物質文化生活水平日益提高，各種各樣的家用電器走進了千家萬戶，其中，大多數的家用電器都有各自不同的遙控器，人們常常為了控制某臺電器而到處尋找其對應的遙控器，這樣，就給人們的生活帶來了很多不便。為了解決這個問題，本文提出一個多功能遙控器的設計方案：該遙控器可以通過自學習而擁有對多臺電器的遙控功能，即省時、又省力，從而使人們免除同時面對功能眾多遙控器的煩惱。

　　紅外遙控器原理

　　遙控器由紅外接收及發射電路、信號調理電路、中央控制器8031.程序及數據存儲器、鍵盤及狀態指示電路組成。

　　遙控器有兩種狀態：學習狀態和控制狀態。當遙控器處於學習狀態時，使用者每按一個控制鍵，紅外線接收電路就開始接收外來紅外信號，同時將其轉換成電信號，然後經過檢波、整形、放大，再由CPU定時對其採樣，將每個採樣點的二進位數據以8位為一個單位，分別存放到指定的存儲單元中去，供以後對該設備控制使用。

　　當遙控器處於控制狀態時，使用者每按下一個控制鍵，CPU從指定的存儲單元中讀取一系列的二進位數據，串行輸出（位和位之間的時間間隔等於採樣時的時間間隔）給信號保持電路，同時由調製電路進行信號調製，將調製信號經放大後，由紅外線發射二極體進行發射，從而實現對該鍵對應設備功能的控制。

　　1. 原理

　　紅外遙控器是利用一個紅外發光二極體，以紅外光為載體來將按鍵信息傳遞給接收端的設備。紅外光對於人眼是不可見的，因此使用紅外遙控器不會影響人的視覺（可以打開手機攝像頭，遙控器對著攝像頭按，可以看到遙控器發出的紅外光）。

　　2. 調製

　　日常生活環境中有很多紅外光源，太陽、蠟燭火光、白熾燈、甚至是我們的身體。這些紅外光源都可能會對我們的接收設備產生幹擾，為了屏蔽幹擾，只接收有效信息，我們就需要用到調製。調製是我們使需要的信號區別於噪音方法。通過調製我們可以使紅外光以特定的頻率閃爍。紅外接收器會適配這個頻率，其它的噪音信號都將被忽略。你可以認為這種閃爍是引起接收器「注意」的方法，正如我們人類特別容易被黃色的燈光引起注意一樣，甚至在白天。

　　

　　上圖左邊，調製信號通過驅動放大由紅外 LED 發射；上圖右邊，信號通過接收器檢測輸出。

　　在串行通訊裡，我們經常談及『 mark』和『 space』標記。『 space』是個默認信號，是指發射管關閉狀態，在『 space』期間，紅外光不被發射。反之在『 mark』狀態期間，紅外光以特定的頻率脈衝形式發射。在消費類電子產品裡，脈衝頻率普遍採用 30KHz 到 60KHz 這個頻段，紅外遙控器一般使用的是38KHz。

　　在接收端，一個『 space』信號以高電平方式重現輸出。反之一個『 mark』信號便是以低電平方式重現。請注意，這裡的『 mark』和『 space』不是我們需要發送的狀態 1 和 0。『 mark』和『 space』以及 1和 0 之間的真正關係取決於被應用的協議。

　　3. 協議

　　NEC協議

　　8 位地址碼， 8 位命令碼

　　完整發射兩次地址碼和命令碼，以提高可靠性

　　脈衝時間長短調製方式

　　38KHz 載波頻率

　　位時間 1.12ms 或 2.25ms

　　引導嗎：

　　下圖為一個引導碼的調製波形：

　　

　　引導碼 由「9ms mark + 4.5ms space」構成，表示一組 鍵碼 的開始。

　　邏輯0和1：

　　下圖為邏輯0和邏輯1的調製波形：

　　

　　邏輯「1」由「560us mark + 1690 space」組成，symbol period 為2.25ms；邏輯「0」由「560us mark + 560us space」組成，symbol period 為 1.12ms。

　　完整的一組鍵碼：

　　下圖位NEC 協議的典型脈衝鏈：

　　

　　協議規定低位首先發送，如上圖所示的情況，發送的地 址碼為「59」，命令碼為「16」，總的碼值為 0x59A616E9。

　　重複碼：

　　下圖為重複碼的調製波形：

　　

　　重複碼由 「9ms mark + 2.25ms space」組成，symbol period 為 11.25ms，重複碼表示一個重複按鍵，當按鍵按著不松時，會先發一個完整的鍵碼，接著每 110ms 發送一個重複碼，直到鬆開按鍵，如下面的波形圖所示：

　　

　　接收端輸出：

　　在接收端，一個 mark 對應一個低電平輸出，一個 space 對應一個高電平輸出，因此起始碼、邏輯0 1、重複碼等在接收端的輸出波形如下圖所示：

　　

　　協議解碼程序片段：

　　［cpp］ view plain copytypedef struct ir_symbol_s

　　{

　　unsigned short mark_period;

　　unsigned short symbol_period;

　　} ir_symbol_t;

　　typedef struct ir_key_s

　　{

　　unsigned int value;

　　int state;

　　}ir_key_t;

　　int NEC_Decode（ir_symbol_t symbol_buf［］， int symbol_num， ir_key_t *ir_key）

　　{

　　unsigned int key_value;

　　if（symbol_num == 33） //解析鍵值，設定300us的容錯範圍

　　{

　　key_value = 0;

　　//引導碼判斷

　　if （ （symbol_buf［0］.symbol_period 》 （13500 - 300）） && （symbol_buf［0］.symbol_period 《 （13500 + 300））

　　&& （symbol_buf［0］.mark_period 》 （9000 - 300）） && （symbol_buf［0］.mark_period 《 （9000 + 300）） ）

　　{

　　for（i = 0; i 《 （symbol_num-1）; i ++）

　　{

　　//無效的符號位

　　if（ （symbol_buf［i］.symbol_period 《 （1120-300）） || （symbol_buf［i］.symbol_period 》 （2250+300）） ）

　　{

　　printf（「symbol %d， is invalid\n」， i）;

　　return -1;

　　}

　　else

　　{

　　key_value 《《= 1;

　　//邏輯1判斷

　　if（ （symbol_buf［i］.symbol_period 》 （2250-300）） && （symbol_buf［i］.symbol_period 《= （2250+300）） ）

　　{

　　key_value |= 1;

　　}

　　}

　　}

　　ir_key-》value = key_value;

　　ir_key-》state = KEY_STATE_PRESS;

　　}

　　}

　　else if（symbol_num == 2） //NEC協議的重複鍵

　　{

　　ir_key-》value = 0;

　　ir_key-》state = KEY_STATE_REPEAT;

　　}

　　else

　　{

　　ir_key-》value = 0;

　　ir_key-》state = KEY_STATE_NONE;

　　}

　　return 0;

　　}

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