紅外遙控器的基本原理解析

1、西安科技大學(xué)高新學(xué)院畢業(yè)論文紅外遙控器的基本原理紅外線的特點(diǎn)人的眼睛能看到的可見(jiàn)光， 若按波長(zhǎng)排列，依次（從長(zhǎng)到短）為紅、橙、黃、綠、青、藍(lán)、紫，紅光的波長(zhǎng)范圍為 0.62 pm 0.7W 比紅光波長(zhǎng)還長(zhǎng)的光叫紅外線。紅外線遙控器就是利用波長(zhǎng)0.76 pm 1.5 pm之間的近紅外線來(lái)傳送控制信號(hào)的。紅外線的特點(diǎn)是不干擾其他電器設(shè)備工作，也不會(huì)影響周邊環(huán)境。皿調(diào)試簡(jiǎn)單，若對(duì)發(fā)射信號(hào)進(jìn)行編碼，可實(shí)現(xiàn)多路紅外遙控功能。紅外線發(fā)射和接收人們見(jiàn)到的紅外遙控系統(tǒng)分為發(fā)射和接收兩部分。發(fā)射部分的發(fā)射元件為紅外 發(fā)光二極管，它發(fā)出的是紅外線而不是可見(jiàn)光。常用的紅外發(fā)光二極管發(fā)出的紅外線波長(zhǎng)為 940nm左右

2、，外形與普通0 5mm 發(fā)光二極管相同，只是顏色不同。一般有透明、黑色和深藍(lán)等三種。判斷紅外發(fā)光 二極管的好壞與判斷普通二極管一樣的方法。單只紅外發(fā)光二極管的發(fā)射功率約 100mW紅外發(fā)光二極管的發(fā)光效率需用專(zhuān)用儀器測(cè)定，而業(yè)余條件下，只能憑經(jīng) 驗(yàn)用拉距法進(jìn)行粗略判定。接收電路的紅外接收管是一種光敏二極管，使用時(shí)要給紅外接收二極管加反向 偏壓，它才能正常工作而獲得高的靈敏度。 紅外接收二極管一般有圓形和方形兩種。 由于紅外發(fā)光二極管的發(fā)射功率較小，紅外接收二極管收到的信號(hào)較弱，所以接收 端就要增加高增益放大電路。然而現(xiàn)在不論是業(yè)余制作或正式的產(chǎn)品，大都采用成 品的一體化接收頭。紅外線一體化接收

3、頭是集紅外接收、放大、濾波和比較器輸出 等的模塊，性能穩(wěn)定、可靠。所以，有了一體化接收頭，人們不再制作接收放大電 路，這樣紅外接收電路不僅簡(jiǎn)單而且可靠性大大提高。西安科技大學(xué)高新學(xué)院 畢業(yè)論文紅外遙控器的協(xié)議鑒于家用電器的品種多樣化和用戶(hù)的使用特點(diǎn)，生產(chǎn)廠家對(duì) 紅外遙控器進(jìn)行了嚴(yán)格的規(guī)范編碼,這些編碼各不相同，從而形成不同的編碼方式， 統(tǒng)一稱(chēng)為紅外遙控器編碼傳輸協(xié)議。 了解這些編碼協(xié)議的原理，不僅對(duì)學(xué)習(xí)和應(yīng) 用紅外遙控器是必備的知識(shí)，同時(shí)也對(duì)學(xué)習(xí)射頻（一般大于 300MHZ無(wú)線遙控 器的工作原理有很大的幫助。到目前為止， 筆者從外刊收集到的紅外遙控協(xié)議已多達(dá)十種，如：RC5SIRCS SOTy

4、 RECS80 Denon NEC Motorola、Japanese、SAMSWNG Daewoo 等。我國(guó)家用電器的紅外遙控器的生產(chǎn)廠家，其編碼方式多數(shù)是按上述的各種協(xié)議 進(jìn)行編碼的，而用得較多的有 NEC協(xié)議。紅外遙控器的結(jié)構(gòu)特征紅外遙控發(fā)射器由鍵盤(pán)矩陣、遙控專(zhuān)用集成電路、激勵(lì)器和紅外發(fā)光二極管組 成。遙控專(zhuān)用集成電路（采用AT89S52單片機(jī)）是發(fā)射系統(tǒng)的核心 部分，其內(nèi)部由振 蕩電路、定時(shí)電路、掃描信號(hào)發(fā)生器、鍵輸入編碼器、指令 譯碼器、用戶(hù)碼轉(zhuǎn)換器、數(shù)碼調(diào)制電路及緩沖放大器等組成。它能產(chǎn)生鍵位掃描脈沖信號(hào)，并能譯出按鍵的 鍵碼，再經(jīng)遙控指令編碼器得到某鍵位的遙控指 令（遙控編碼脈沖

5、），由38KHZ的載波進(jìn)行脈沖幅度調(diào)制，載有遙控指令的調(diào)制 信號(hào)激勵(lì)紅外二極管發(fā)出紅外遙控信號(hào)。在紅外接收器中，光電轉(zhuǎn)換器件（一般是光電二極管或光電三極管，我們這里 用的是PIN光電二極管）將接收到的紅外光指令信號(hào)轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電信號(hào)。此時(shí)的信號(hào)非常微弱而且干擾特別大，為了實(shí)現(xiàn)對(duì)信號(hào)準(zhǔn)確的檢測(cè)和轉(zhuǎn)換，除了高性能的紅外光電轉(zhuǎn)換器件，還應(yīng)合理地選擇并設(shè)計(jì)性能良好的電路形式。最常用的西安科技大學(xué)高新學(xué)院 畢業(yè)論文光電轉(zhuǎn)換器件是光電二極管，當(dāng)光電二極管 PN結(jié)的光敏面受到光照射 后，PN結(jié) 的半導(dǎo)體材料吸收光能，并將光能轉(zhuǎn)換為電能。當(dāng)光電二極管上加有反向電壓時(shí)，二極管中的反向電流將隨入射光照強(qiáng)度的變化而

6、變化，光的輻照強(qiáng)度越大，其反向電流越大。也就是說(shuō)，光電二級(jí)管的反向電流隨入射的光脈沖作同頻率的變化。紅外遙控器的應(yīng)用紅外遙控器由于受遙控距離、角度等影響，使用效果不是很好，如采用調(diào)頻或調(diào)幅發(fā)射接收編碼，則可提高遙控距離，并且沒(méi)有角度影響。紅外遙 控發(fā)射和接收模塊可以用在室內(nèi)紅外遙控中,它不影響周邊環(huán)境、不干擾其它電 器 設(shè)備。由于其無(wú)法穿透墻壁，所以不同房間的家用電器可使用通用遙控器而 不會(huì)產(chǎn) 生相互干擾；電路調(diào)試簡(jiǎn)單，只要按給定電路連接無(wú)誤，一般不需任何調(diào) 試即可投入 工作；編解碼容易，可進(jìn)行多路遙控。現(xiàn)在紅外遙控在家用電器、室 內(nèi)近距離遙控中 得到了廣泛的應(yīng)用。另外模塊還可以用在其他紅外遙

7、控系統(tǒng)中， 應(yīng)用前景十分廣闊。西安科技大學(xué)高新學(xué)院畢業(yè)論文51單片機(jī)設(shè)計(jì)的紅外線遙控器電路圖 及工作原理你家里是否有一個(gè)電視機(jī)遙控器或者空調(diào)機(jī)遙控器呢？你是否也想讓它遙控其他 的電器甚至讓它遙控您的電腦呢？那好，跟我一起做這個(gè)“紅外遙控解碼器”。該小制作所需要的元件很少：?jiǎn)纹瑱C(jī) TA89C2051一只，RS232接口電平與TTL 電平轉(zhuǎn)換心片MAX232CP曰只，紅外接收管一只，晶振11.0592MHz,電解電容10uF4 只，10uF一只，電阻1K1個(gè)，300歐姆左右1個(gè)，瓷片電容30P2個(gè)。發(fā)光二極管8 個(gè)。價(jià)錢(qián)不足20元。電路圖及原理：主控制單元是單片機(jī) AT89C2051中斷口 INT

8、0跟紅外接受管U1相連，接收紅外 信號(hào)的脈沖，8個(gè)發(fā)光二極管作為顯示解碼輸出（也可以用來(lái)擴(kuò)展接其他控制電路），U3是跟電腦串行口 RS232相連時(shí)的電平轉(zhuǎn)換心片，9、10腳分別與單片機(jī)的1、2腳 相連，（1腳為串行接收，2腳為串行發(fā)送），MAX232CPE 7、8腳分別接電腦串行口 的2 （接收）腳、3 （發(fā)送腳）。晶振采用11.0592MHz,這樣才能使得通訊的波特率達(dá) 到9600b/s ,電腦一般默認(rèn)值是9600b/s、8位數(shù)據(jù)位、1位停止位、無(wú)校驗(yàn)位。電路就這么簡(jiǎn)單了，現(xiàn)在分析具體的編程過(guò)程吧。如圖所示，Panasonic遙控器的波形是這樣的（經(jīng)過(guò)反復(fù)測(cè)試的結(jié)果）。開(kāi)始位是以3.6ms低

9、電平然后是3.6ms高電平，然后數(shù)據(jù)表示形式是0.9ms低電 平0.9ms高電平周期為1.8ms表示“0”，0.9ms低電平2.4ms高電平周期為 3.3ms西安科技大學(xué)高新學(xué)院畢業(yè)論文表示“1”，編寫(xiě)程序時(shí)，以大于3.4ms小于3.8ms高電平為起始位，以大于2.2ms小 于2.7ms高電平表示“1”，大于0.84ms小于1.11ms高電平表示“ 0”。因此，我們主 要用單片機(jī)測(cè)量高電平的長(zhǎng)短來(lái)確定是“ 1”還是“0”即可。定時(shí)器0的工作方式設(shè) 置為方式1: mov tmod,#09h,這樣設(shè)置定時(shí)器0即是把GATEg 1, 16位計(jì)數(shù)器，最 大計(jì)數(shù)值為2的16次方個(gè)機(jī)器周期，此方式由外中斷

10、INT0控制，即INT0為高時(shí)才 允許計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)。比如：jnb p3.2,$jb p3.2,$clr tr0這3條指令就可以測(cè)量一個(gè)高電平，接下來(lái)讀取計(jì)數(shù)值TH0,TL0就可以分辨是起始位 還是“1”或“0”。在確定碼表之前，您可以使用P0 口的8個(gè)發(fā)光二極管來(lái)顯示編碼， 16位編碼分兩次顯示：mov p0,keydataacall delay_1s ; /1ms 延時(shí)子程序mov p0,keydata+1ljmp main根據(jù)P0相繼的兩次顯示的編碼，記錄每個(gè)按鍵的編碼，形成編碼表，即遙控器編碼 的解碼完畢。碼表確定之后，以后接收到遙控器的編碼之后，就與碼表比較，找到匹 配的碼項(xiàng)，并把該碼項(xiàng)

11、對(duì)應(yīng)的順序號(hào)輸出到P0 口，同時(shí)也把順序號(hào)向串行口輸出到電腦，電腦接收該數(shù)據(jù)后由串口軟件決定如何處理。程序不長(zhǎng)，下面是完整的程序和注釋?zhuān)海ㄏ瓤戳鞒虉D）西安科技大學(xué)高新學(xué)院畢業(yè)論文keydata equ 30h ;/ 該地址和31H地址用來(lái)存放遙控器按鍵編碼。org 00hmain:mov keydata,#0 ;/ 清零mov tmod ,#09h;/設(shè)置定時(shí) 0 方式 1, GATE=1mov r7,#0 ;/計(jì)數(shù)器，用來(lái)計(jì)數(shù)是否滿(mǎn)8位mov r6,#0 ;/計(jì)數(shù)器，用來(lái)計(jì)數(shù)是否滿(mǎn)2字節(jié)（解16位編碼）jb p3.2,$ ;/是否為低電平again: ;/如果為低，繼續(xù)往下面執(zhí)行mov tl

12、0,#0 ;/清零 TL0mov th0,#0 ;/清零 TH0setb tr0 ;/開(kāi)啟定時(shí)器0jnb p3.2,$ ;/等待高電平到來(lái)jb p3.2,$ ;/高電平到來(lái)，此時(shí)開(kāi)始計(jì)數(shù)clr tr0 ;/高電平結(jié)束，停止計(jì)數(shù)mov a,th0 ;/ 讀取th0值，TL0忽略不計(jì)clr c ;/subb a,#12 ;/jc again ;/th014貝大于 3.8ms-6 -西安科技大學(xué)高新學(xué)院畢業(yè)論文jc again ;/大于3.8ms,從新再檢測(cè)nextbit: ;/起始位找到了，然后下一位mov tl0,#0 ;/mov th0,#0 ;/setb tr0 ;/啟動(dòng)定時(shí)器jnb p3.

13、2,$ ;/等待高電平j(luò)b p3.2,$ ;/高電平到來(lái)，此時(shí)開(kāi)始計(jì)數(shù)clr tr0 ;/高電平結(jié)束，停止計(jì)數(shù)mov a,th0 ;/ 讀取計(jì)數(shù)值，TL0忽略不計(jì)clr c ;/subb a,#8 ;/th0 和 8 比較jc next ;/ 若2.2ms則轉(zhuǎn)，再判斷是否大于 0.84msmov a,#10 ;/ 再跟 10 比較clr c ;/subb a,th0 ;/jc again ;/ 若2.7ms ,則放棄，從新檢測(cè)mov a,keydata ;/符合大于 2.2ms 小于 2.7ms,即為 “ 1”setb c ;/C = 1rrc a ;/把1移位進(jìn)Amov keydata,a

14、;/ 保存inc r7 ;/ 計(jì)數(shù)器加1cjne r7,#8,nextbit ;/是否滿(mǎn)8位西安科技大學(xué)高新學(xué)院畢業(yè)論文inc r6 ;/ 計(jì)數(shù)加1cjne r6,#2,last8 ;/是否滿(mǎn)兩字節(jié)sjmp seach ;/ 不滿(mǎn)兩字節(jié)，再新采集last8: ;/ 滿(mǎn)1字節(jié)，再接下來(lái)第二字節(jié)mov keydata+1,a ;/把第一字節(jié)編碼數(shù)據(jù)保存到31h里mov r7,#0 ;/計(jì)數(shù)器R7清零sjmp nextbit ;/ 繼續(xù)采集數(shù)據(jù)next: ;/ 小于2.2ms時(shí)轉(zhuǎn)到這里mov a,th0 ;/讀取計(jì)數(shù)值TH0swap a ;/ 高4位與低4位對(duì)換mov r1,a ;/ 保存到 R1a

15、nl tl0,#0f0h ;/ 取TL0高4位，低4位忽略不計(jì)mov a,tl0 ;/clr c ;/rrc a ;/rrc a ;/rrc a ;/rrc a ;/add a,r1 ;/mov r1,a ;/subb a,#30 ;/ 以上幾行是把TH0的低4位和TL0的高4位合并為1字節(jié)作為計(jì)數(shù) 值-8 -西安科技大學(xué)高新學(xué)院畢業(yè)論文jc nextbit ; / 判斷是否64表示采樣值 1.11ms 放棄mov a,keydata ;/ 否貝U ,符合位 “0”clr c ;/C = 0rrc a ;/ 把零右移進(jìn)Amov keydata,a ;/ 保存inc r7 ;/計(jì)數(shù)器加1cjne

16、 r7,#8,nextbit ;/ 是否滿(mǎn) 8 位inc r6 ;/計(jì)數(shù)器加1cjne r6,#2,last_8 ;/是第一字節(jié)已經(jīng)滿(mǎn)sjmp seach ;/last_8: ;/ 如果為第二字節(jié)mov keydata+1,a ;/則保存第一字節(jié)到31hmov r7,#0 ;/ 清零 R7sjmp nextbit ;/seach: ;/匹配按鍵編碼mov r0,#-2 ;/按鍵編碼字節(jié)個(gè)數(shù)計(jì)數(shù)器mov r1,#-1 ;/按鍵順序計(jì)數(shù)器西安科技大學(xué)高新學(xué)院畢業(yè)論文seachi: ;/inc r0 ;/seach2: ;/ inc r0 ;/ inc ri ;/ cjne r1,#29,compa

17、re ;/ 是否 R1=29 sjmp exitO ;/ compare: ;/ 開(kāi)始匹配mov a,rO ;/mov dptr,#keycode ;/ 地址指針指向碼表首址 movc a,a+dptr ;/ 取碼 cjne a,keydata,seach1 ;/ 比較inc rO ;/R0+1,再比較下一字節(jié)（每個(gè)按鍵編碼為2字節(jié)）mov a,rO ;/;mov dptr,#keycode ;/ movc a,a+dptr ;/ 比較 cjne a,keydata+1,seach2 ;/ 是否匹配，不匹配則繼續(xù)跟下一字節(jié)比較 mov p1,r1;/如果匹配，把按鍵順序號(hào)輸出到p1send:

18、;/ mov tmod,#20h ; / 設(shè)置 timer 1,mode 2 mov tl1,#0fdh ;/設(shè)置定時(shí)器初值mov th1,#0fdh ;/-10 -西安科技大學(xué)高新學(xué)院畢業(yè)論文mov scon,#01010000b;/以上設(shè)置，即設(shè)置串口波特率系數(shù)為：9600,8,1,0setb tri ;/ 啟動(dòng)定時(shí)器1loop_s: ;/mov sbuf,r1 ;/ 把R1 （按鍵順序號(hào)）輸出到串口jnb ti,$ ;/ 等待是否發(fā)送完畢clr ti ;/發(fā)送完畢，清零TIexit0: ;/ljmp main ;/ 循環(huán)每?jī)勺止?jié)代表一個(gè)按鍵的編碼keycode: ;/db 1111100

19、0b,00000000b,db 11111100b,11000000b,db 11111010b,01000000b,db 11111010b,10100000b,db 11111011b,00000000b,db 11111011b,01100000b,db 10001100b,10001110b,db 10001101b,11001110b,db 11111100b,01000000b, db 11111100b,01100000b end11111100b,00000000b,11111010b,00000000b,11111010b,01100000b,11111010b,110000

20、00b,11111011b,00100000b,11111111b,01100000b,10001101b,11101110b,11111000b,11100000b,11111001b,10100000b,11111001b,11000000b11111010b,00100000b11111010b,10000000b11111010b,11100000b11111011b,01000000b11111111b,10100000b10001100b,10101110b11111100b,10000000b11111100b,10100000b-11 -西安科技大學(xué)高新學(xué)院畢業(yè)論文各種遙控器編

21、碼不同，如果你采用的是其他遙控器，修改幾個(gè)參數(shù)即可（當(dāng) 然按鍵的編碼表肯定不同了），即計(jì)數(shù)器的值不同，不過(guò)有的遙控器有機(jī)器 碼（機(jī)器碼每個(gè)按鍵都是一樣的），此時(shí)可以跳過(guò)機(jī)器碼的采集。最后有一 點(diǎn)想提一下的是，剛開(kāi)始不知道遙控器的編碼是比較麻煩的，筆者在“雙龍 電子“網(wǎng)站下載了個(gè)聲卡示波器，用他可以一目了然觀看遙控器的波形，測(cè) 量其脈沖寬度，有了它確實(shí)方便很多。-12 -西安科技大學(xué)高新學(xué)院畢業(yè)論文單通道紅外遙控發(fā)射電路紅外遙控電路原理圖-13 -西安科技大學(xué)高新學(xué)院畢業(yè)論文閱讀中外文獻(xiàn)資料摘要1李軍.檢測(cè)技術(shù)及其儀表.中國(guó)輕工業(yè)出版社2賀紅娟 等.匯編語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)教程.清華大學(xué)出版社3孫亮 楊鵬.自動(dòng)控制技術(shù).北京工業(yè)大學(xué)出版社4劉守義 鐘蘇.數(shù)字電子技術(shù).西安電子科技大學(xué)出版社5周雪.模擬電子技術(shù).西安電子科技大學(xué)出版社6楊宏麗王靜霞.單片機(jī)基礎(chǔ)教程.人民郵電出版社7林伸茂.8051單片機(jī)徹底研究經(jīng)驗(yàn)篇.人民郵電出版社8劉文濤.MCS-51單片機(jī)培訓(xùn)教程.電子工業(yè)出版社-14 -西安科技大學(xué)高新學(xué)院畢業(yè)