紅外遙控技術

接收電路使用集成一體化紅外接收頭SM0038（1 ）。

圖一紅外遙控系統(tǒng)組成方框圖

圖二紅外接收頭SM0038 圖三SM0038與單片機接口電路

紅外遙控編碼規(guī)律

應用中的各種紅外遙控系統(tǒng)的原理都大同小異，區(qū)別只是在于各系統(tǒng)的信號編碼格式不同。遙控專用集成電路的編碼格式是公開的，可以查閱到。下面就以TC9012組成的遙控器說明它的編碼體制規(guī)律。當按下遙控器上任一按鍵時，TC9012即產(chǎn)生一串脈沖編碼如圖四所示。TC9012形成的遙控編碼脈沖對40kHz載波進行脈沖幅度調(diào)制后便形成遙控信號，經(jīng)驅(qū)動電路由紅外發(fā)射管發(fā)射出去。編碼體制規(guī)律如下:

（1）一次按鍵動作的遙控編碼信息包含一引導脈沖和32 位串行二進制碼。前16 位碼為用戶碼，不隨按鍵的不同而變化。它是為了表示特定用戶而設置的一個辨識標志，以區(qū)別不同機種和不同用戶發(fā)射的遙控信號，防止誤操作。后16位碼隨著按鍵的不同而改變，是按鍵的識別碼。前8位為鍵碼的正碼，后8位為鍵碼的反碼。

（2）遙控信號不是用高電平或低電平來表示“1”或“0”的，而是通過脈寬來表示的，對于二進制信號“0”，一個脈沖占1.2ms；對于二進制信號“1”，一個脈沖占2.4ms，而每一脈沖內(nèi)低電平均為0.6ms。

圖四一幀碼的數(shù)據(jù)結(jié)構圖

按鍵識別程序的設計

要使用一個遙控器進行遙控系統(tǒng)的設計，必需首先了解不同的按鍵編碼脈沖是怎樣和遙控器上不同的按鍵一一對應的。筆者用軟件的方法實現(xiàn)對脈沖流的分析，使用如圖三所示的接口電路接收信號。如果沒有紅外遙控信號到來，接收器的輸出端口OUT 保持高電平；當接收到紅外遙控信號時，接收頭將信號解調(diào)下來并轉(zhuǎn)換成脈沖序列加到CPU的中斷輸入引腳。用軟件測試引腳的邏輯電平，同時啟動T計時器，測量該引腳分別為邏輯“0”和邏輯“1”情況下的時間值，存儲起來，然后分析。其規(guī)律如下（仿真機CPU晶振為6MHz）:

①引導脈沖是一個時間值為1137H～1157H的低電平和時間值為084FH～086FH的高電平;

②數(shù)據(jù)脈沖的低電平時間值約為0127H～0177H;

③高電平時間值有2種情況：00BBH～00FFH（窄：表示“0”）利0301H～0333H（寬：表示“1”）;

④同時通過分析能從中了解各鍵的鍵碼值，供編寫應用程序時使用。

紅外遙控系統(tǒng)的組成及紅外接收電路如圖一、圖三所示，在這主要介紹系統(tǒng)軟件的設計。系統(tǒng)軟件主要由主程序、各控制處理程序、遙控接收解碼中斷程序、顯示控制等模塊組成。

如圖一所示。遙控器用來產(chǎn)生遙控編碼脈沖，驅(qū)動紅外發(fā)射管輸出紅外遙控信號，遙控接收頭完成對遙控信號的放大、檢波、整形、解調(diào)出遙控編碼脈沖。遙控編碼脈沖是一組串行二進制碼，對于一般的紅外遙控系統(tǒng)，此串行碼輸入到微控制器，由其內(nèi)部CPU完成對遙控指令解碼，并執(zhí)行相應的遙控功能。使用遙控器作為控制系統(tǒng)的輸入，需要解決如下幾個關鍵問題：如何接收紅外遙控信號；如何識別紅外遙控信號以及解碼軟件的設計、控制程序的設計。

遠程遙控技術又稱為遙控技術，該技術的作用對指定目標進行遠程的控制，其應用的領域涉及到工業(yè)、農(nóng)業(yè)、海陸空以及家電產(chǎn)業(yè)等。該技術的可以使得遙控實現(xiàn)無線化和非接觸性，紅外遙控的優(yōu)勢在于具備良好的抵御干擾能力、信息數(shù)據(jù)傳輸安全有效、消耗的能量較少，投入的成本相對較少而且應用范圍廣泛等。由于該技術的硬件接口構造簡單且使用比較方便，軟件系統(tǒng)的編程又靈活，其操作碼可以根據(jù)需要設定，所以它能在人們生產(chǎn)和日常生活中得到廣泛的采用，其中最為常見的應用就是家用電器。無線電波相比，紅外線的波長較短，所以這兩種電波同時存在的環(huán)境下也不會影響其使用設備的正常工作；此外，由于紅外線不能穿透墻壁，所以各個房間之間的遙控器工作時也互不干擾；只要電路連接正常紅外線電路在不用調(diào)試的情況下就能工作，加之其編解碼較為簡單，實現(xiàn)多路遙控也是可行的 。

通用紅外遙控系統(tǒng)由發(fā)射和接收兩大部分組成。應用編碼/解碼專用集成電路芯片來進行控制操作，如圖1所示。發(fā)射部分包括鍵盤矩陣、編碼調(diào)制、LED紅外發(fā)送器；接收部分包括光、電轉(zhuǎn)換放大器、解調(diào)、解碼電路。

紅外遙控系統(tǒng)紅外遙控器的編碼

紅外遙控器是通過發(fā)送一定的控制信號來實現(xiàn)對電器的控制，這個控制信號就是一串紅外脈沖編碼信號。通過發(fā)送的不同編碼脈沖來表示不同的功能按鍵信號，電器通過紅外接收系統(tǒng)接收到編碼脈沖，并進行相應的解碼執(zhí)行相應的功能，這樣就實現(xiàn)了紅外遙控家用電器的目的。由此可見編碼在紅外遙控系統(tǒng)中的重要性，不過編碼方式還沒有一個統(tǒng)一的國際標準，每個生產(chǎn)廠家所使用的編碼格式各不相同。使用的編碼標準主要有RC5、NEC、SONY、REC80、SAMSWNG等，主要是歐洲和日本生產(chǎn)廠家所使用的編碼格式。國內(nèi)家用電器的生產(chǎn)廠家，其編碼方式多數(shù)是按照上述的各種編碼方式進行編碼的，應用較多的是NEC型編碼方式。下面介紹最常用的NEC編碼標準。

NEC編碼格式的特征為：

（1）使用38kHz載波頻率；

（2）引導碼間隔是9ms 4.5ms；

（3）使用16位客戶代碼；

（4）使用8位數(shù)據(jù)代碼和8位取反的數(shù)據(jù)代碼；

編碼脈沖序列如圖2所示。

NEC 協(xié)議通過脈沖串之間的時間間隔來實現(xiàn)信號的調(diào)制（ Pulse PositionModulation: PPM）。以脈寬為0.56 ms、間隔0.56 ms、周期為1.12 ms的組合表示二進制的“0”； 以脈寬為0.56ms、間隔1.68 ms、周期為2.24 ms的組合表示二進制的“1”。圖3所示的是位“0”和位“1”的波形圖。上述由“0”和“1”組成的32位二進制碼經(jīng)38kHz的載頻進行二次調(diào)制后可提高發(fā)射率, 從而達到降低電源功耗的目的。

由圖2和圖3可以看出NEC的編碼方式，脈沖波形開始以高電平9ms和低電平4.5ms的引導碼進行發(fā)射，依次是客戶碼、數(shù)據(jù)碼和數(shù)據(jù)反碼。

紅外遙控系統(tǒng)紅外遙控器的紅外編碼發(fā)送

紅外遙控器是通過發(fā)送紅外編碼信號，來實現(xiàn)對電器的控制的，但是紅外編碼信號是以什么方式發(fā)送出去，是紅外遙控系統(tǒng)中一個很重要的部分。大多數(shù)廠家采用碼流傳輸方式，就是當遙控器的一個按鍵按下在松開之前，遙控器向外發(fā)送遙控碼的方式。如果在一個完整的編碼控制信號發(fā)送完成之后依然按著按鍵，遙控器將發(fā)送什么樣的信號，這個問題仍然以應用最廣泛的NEC標準為例進行介紹。

NEC標準編碼信號傳輸方式是這樣的：起始部分是一個前導碼，由一個9ms的高電平（起始碼）和一個4.5ms的低電平（結(jié)果碼）組成，作為接收數(shù)據(jù)的準備脈沖。在前導碼之后是16位用戶碼，8位操作碼以及8位操作碼的反碼，如果當一個完整編碼脈沖發(fā)送完成后仍然按著按鍵，遙控器接下來發(fā)射的代碼將僅有起始碼（9ms）和結(jié)束碼(2.5ms)組成 。