電視、空調(diào)都離不開(kāi)紅外遙控器?？照{(diào)遙控器其實(shí)就是一個(gè)紅外信號(hào)發(fā)射裝置，而空調(diào)機(jī)身具有紅外接收探頭，可以接收遙控器發(fā)出的紅外信號(hào)并解析，從而實(shí)現(xiàn)遙控的功能，電視遙控器也是同樣的原理。現(xiàn)在有很多手機(jī)具有紅外功能，通過(guò)匹配通訊協(xié)議，就能實(shí)現(xiàn)手機(jī)遙控電視和空調(diào)的作用。下面通過(guò) 硬件 和 軟件 兩個(gè)方面來(lái)和大家分享，紅外遙控實(shí)現(xiàn)的原理。
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(lái)實(shí)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(dòng)和控制方式也一致。在使用單片機(jī)控制發(fā)射管時(shí)，一般使用三極管來(lái)驅(qū)動(dòng)，NPN三極管和PNP三極管都可以實(shí)現(xiàn)。如下圖所示使用PNP三極管來(lái)實(shí)現(xiàn)的。
PNP三極管的基極通過(guò)電阻接單片機(jī)的GPIO口，發(fā)射管通過(guò)限流電阻接在PNP三極管的發(fā)射極上。當(dāng)單片機(jī)的GPIO輸出高電平時(shí)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(shí)PNP三極管導(dǎo)通發(fā)射管工作，發(fā)出肉眼不可見(jiàn)的紅外線，被接收管接收到。遙控器上的每一個(gè)按鍵都有一定的編碼，該編碼其實(shí)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(duì)應(yīng)的操作。
2 紅外接收部分電路原理
前文說(shuō)過(guò)，紅外發(fā)射和紅外接收是一對(duì)，成對(duì)使用。發(fā)射管是白色的，接收管是黑色的。可以使用三極管搭建接收電路也可以使用比較器來(lái)搭建電路，下面用三極管電路展示紅外接收的電路。如下圖所示。
在沒(méi)有接收到紅外信號(hào)時(shí)，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(jī)接收到持續(xù)的高電平；當(dāng)接收管接收到紅外信號(hào)時(shí)，單片機(jī)接收到低電平。當(dāng)遙控器的按鍵被按下時(shí)，按鍵對(duì)應(yīng)的編碼脈沖就會(huì)被單片機(jī)所接收到，單片機(jī)解析該脈沖，就能知道遙控器上是哪個(gè)按鍵被按下，從而實(shí)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(jì)電路的時(shí)候一般不選用，而是選用專用的紅外接收頭，最常用的型號(hào)為HS0038。而且，其紅外接收電路簡(jiǎn)單，抗干擾能力強(qiáng)。
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(lái)說(shuō)，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(bǔ)碼、按鍵碼、按鍵碼補(bǔ)碼等。一個(gè)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，如下圖所示。
當(dāng)遙控器的某一個(gè)按鍵被按下后，發(fā)射管就會(huì)發(fā)出一串包含引導(dǎo)碼、用戶碼、用戶碼補(bǔ)碼、按鍵碼、按鍵碼補(bǔ)碼的脈沖出來(lái)，脈沖如果要翻譯出來(lái)的話，就是看0和1的序列，長(zhǎng)度為2.245ms的脈沖代表數(shù)據(jù)1，脈沖長(zhǎng)度為1.125的脈沖代表數(shù)據(jù)0。類似的脈沖數(shù)據(jù)如下圖所示。
接收端的紅外專用探頭感應(yīng)該部分脈沖并送入單片機(jī)，單片機(jī)通過(guò)解析脈沖數(shù)據(jù)，計(jì)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(yuǎn)程遙控空調(diào)和電視了。 現(xiàn)在的很多手機(jī)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(shuō)明讓手機(jī)去匹配設(shè)備的編碼協(xié)議，協(xié)議匹配后就可以通過(guò)手機(jī)遙控電視、空調(diào)等設(shè)備了，這時(shí)候手機(jī)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(jī)支持的。
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