?單片機紅外電路設(shè)計主要涉及發(fā)射模塊和接收模塊的硬件連接及信號調(diào)制解調(diào)原理?，核心是通過51單片機控制紅外發(fā)射管和接收頭實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸。

紅外發(fā)射模塊設(shè)計

核心組件：NE555定時器或單片機PWM生成38kHz載波信號，紅外發(fā)射管(如TSAL6238)調(diào)制后發(fā)射。 ?

調(diào)制方式：數(shù)據(jù)“0”時載波連續(xù)發(fā)送，“1”時關(guān)閉載波，通過三極管控制發(fā)射管導(dǎo)通。 ?

電路要求：發(fā)射功率需匹配接收端靈敏度(通常950nm波段)，載波頻率誤差需小于±10%。 ?

紅外接收模塊設(shè)計

核心組件：專用接收頭(如TSOP1738)集成濾波、放大、解調(diào)功能，輸出基帶信號。 ?

信號處理：接收頭內(nèi)部帶通濾波器(38kHz)抑制干擾，自動增益控制適應(yīng)信號強度變化。 ?

接口連接：接收頭輸出端接單片機IO口，需外接4.7μF濾波電容降低噪聲。 ?

通信協(xié)議與限制

數(shù)據(jù)傳輸：采用半雙工模式，波特率不超過3800 bps(受限于載波周期)。 ?

抗干擾措施：發(fā)射端需空間分集或漫射片均勻分布光強，接收端需自適應(yīng)判決電路。 ?

典型應(yīng)用場景

遙控開關(guān)：通過發(fā)射模塊發(fā)送控制指令，接收模塊解碼后觸發(fā)繼電器。 ?

測溫系統(tǒng)：紅外傳感器采集溫度數(shù)據(jù)，經(jīng)藍牙模塊傳輸至手機。 ?

本部分內(nèi)容包括，紅外發(fā)射部分原理、紅外接收部分原理以及軟件編碼部分原理。

1、紅外發(fā)射部分電路原理

紅外發(fā)射功能主要由紅外發(fā)射管來實現(xiàn)，紅外發(fā)射管在外觀上和透明的LED發(fā)光二極管極為相似，其驅(qū)動和控制方式也一致。在使用單片機控制發(fā)射管時，一般使用三極管來驅(qū)動，NPN三極管和PNP三極管都可以實現(xiàn)。如下圖所示使用PNP三極管來實現(xiàn)的。

PNP三極管的基極通過電阻接單片機的GPIO口，發(fā)射管通過限流電阻接在PNP三極管的發(fā)射極上。當(dāng)單片機的GPIO輸出高電平時PNP三極管處于截止?fàn)顟B(tài)紅外發(fā)射管不工作;當(dāng)GPIO輸出低電平時PNP三極管導(dǎo)通發(fā)射管工作，發(fā)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(guī)則的高低電平的脈沖，接收電路解析該脈沖從而執(zhí)行對應(yīng)的操作。

2、紅外接收部分電路原理

前文說過，紅外發(fā)射和紅外接收是一對，成對使用。發(fā)射管是白色的，接收管是黑色的?？梢允褂萌龢O管搭建接收電路也可以使用比較器來搭建電路，下面用三極管電路展示紅外接收的電路。

在沒有接收到紅外信號時，接收管不導(dǎo)通，三極管Q1不導(dǎo)通，三極管Q3不導(dǎo)通，單片機接收到持續(xù)的高電平;當(dāng)接收管接收到紅外信號時，單片機接收到低電平。當(dāng)遙控器的按鍵被按下時，按鍵對應(yīng)的編碼脈沖就會被單片機所接收到，單片機解析該脈沖，就能知道遙控器上是哪個按鍵被按下，從而實現(xiàn)用戶的操作。但是，黑色的紅外接收管抗干擾能力比較低，在設(shè)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，抗干擾能力強。

3、紅外軟件編碼解析

前文提到的脈沖編碼就是紅外發(fā)射和紅外接收之間的通訊內(nèi)容，通訊這部分的數(shù)據(jù)或內(nèi)容，被稱作通訊協(xié)議。一般來說，紅外通訊都遵循NEC的編碼協(xié)議規(guī)范。NEC的協(xié)議規(guī)定，工作頻率為38KHz，其數(shù)據(jù)格式由如下幾部分構(gòu)成：引導(dǎo)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(shù)據(jù)周期是108ms。NEC編碼規(guī)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

當(dāng)遙控器的某一個按鍵被按下后，發(fā)射管就會發(fā)出一串包含引導(dǎo)碼、用戶碼、用戶碼補碼、按鍵碼、按鍵碼補碼的脈沖出來，脈沖如果要翻譯出來的話，就是看0和1的序列，長度為2.245ms的脈沖代表數(shù)據(jù)1，脈沖長度為1.125的脈沖代表數(shù)據(jù)0。

接收端的紅外專用探頭感應(yīng)該部分脈沖并送入單片機，單片機通過解析脈沖數(shù)據(jù)，計算出用戶的按鍵信息，再執(zhí)行相應(yīng)的命令和邏輯，這樣用戶就可以在沙發(fā)上遠程遙控空調(diào)和電視了。現(xiàn)在的很多手機上集成了紅外發(fā)射電路，并帶有自學(xué)習(xí)功能可以根據(jù)操作說明讓手機去匹配設(shè)備的編碼協(xié)議，協(xié)議匹配后就可以通過手機遙控電視、空調(diào)等設(shè)備了，這時候手機就變成了遙控器。由于通訊部分要處理比較復(fù)雜的數(shù)據(jù)，所以這類電路都是需要單片機支持的。

單片機設(shè)計紅外線報警器的電路原理主要涉及電源電路、信號處理電路和報警輸出電路三大部分。通過合理配置這些電路，并編寫相應(yīng)的單片機程序，我們可以實現(xiàn)一個功能完善、性能穩(wěn)定的紅外線報警器。希望的詳細解析能為讀者在設(shè)計和制作紅外線報警器時提供有益的參考。