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红外遥控技术
  公布时间: -01-24
     红外遥控是现在家用电器中用得较多遥控方法, 其中在车载影音导航系统也被广泛应用。红外遥控特点是不影响周围环境、 不干扰其她电器设备。因为其无法穿透墙壁, 故不一样房间家用电器可使用通用遥控器而不会产生相互干扰; 电路调试简单, 只要按给定电路连接无误, 通常不需任何调试即可投入工作; 编解码轻易, 可进行多路遥控。因为各生产厂家生产了大量红外遥控专用集成电路, 需要时按图索骥即可。所以, 现在红外遥控在家用电器、 近距离（小于10米）遥控中得到了广泛应用。
1. 红外遥控系统组成
       红外遥控系统关键由红外遥控发射装置、 红外接收设备、 遥控微处理机等组成(见图1)。所以, 遥控系统是一包含单片机数字系统。
2．红外遥控发射器
红外遥控发射装置, 也就是通常我们说红外遥控器是由键盘电路、 红外编码电路、 电源电路和红外发射电路组成。红外发射电路关键元件为红外发光二极管。它实际上是一只特殊发光二极管; 因为其内部材料不一样于一般发光二极管, 所以在其两端施加一定电压时, 它便发出是红外线而不是可见光。现在大量使用红外发光二极管发出红外线波长为940mm左右, 外形与一般φ5发光二极管相同。通常红外遥控为了提升抗干扰性能和降低电源消耗, 红外遥控器常见载波方法传送二进制编码, 常见载波频率为38khz, 这是由发射端所使用455khz晶振来决定。在发射端要对晶振进行整数分频, 分频系数通常取12, 所以455khz÷12≈37.9khz≈38khz。也有部分遥控系统采取36khz、 40 khz、 56 khz等, 通常由发射端晶振振荡频率来决定。所以, 通常红外遥控器是将遥控信号（二进制脉冲码）调制在38khz载波上, 经缓冲放大后送至红外发光二极管, 转化为红外信号发射出去。二进制脉冲码形式有多个, 其中最为常见是pwm码（脉冲宽度调制码）和ppm码（脉冲位置调制码, 脉冲串之间时间间隔来实现信号调制）。假如要开发红外接收设备, 一定要知道红外遥控器编码方法和载波频率, 我们才能够选择一体化红外接收头和制订解码方案。
遥控编码脉冲信号（以ppm码为例）通常包含三大部分, 即引导码（起始码）、 系统码（即识别码, 用户码或设备码）和功效码（键位数据码）。各组成部分与结构情况介绍以下。
(1)    引导码, 也称引导脉冲, 通常由高电平1和低电平0脉冲组成, 二者宽度之比可为1: 1, 占9ms时间, 也可为2:1, 占13.5ms（宽度为9ms高电平和宽度为4.5ms低电平组成）, 也可能有其她组成情况。引导码关键作用类似于穿行通信中同时脉冲, 用来标志遥控编码脉冲信号开始, 使遥控接收器能由此判定出所接收信号是干扰还是系统遥控代码。
(2)    系统码, 也称用户码、 识别码、 设备码, 通常由8位原码和8位反码组成。它用来指示遥控系统种类, 以区分其它遥控系统, 预防各遥控系统误动作。这种码是由生产厂商自行要求, 各厂都有不一样, 出厂时已经设置好, 用户难以更改。这是不一样遥控器不能通用关键原因。
(3)    功效码, 也称键位数据码。它与键盘键位相对应, 由它传送所需要遥控信息。功效码通常也是由8位原码和8位反码组成。反码加入是为了能在接收端校对传输过程中是否产生差错。
(4)    遥控指令码要经过脉冲调制才能形成最终发射用码, 调制关键目是为了降低红外发射管功率损耗, 提升发射效率, 预防与减弱日光灯等光源闪烁干扰。
       下面以sc6122编码芯片为例介绍一下红外遥控编码方法。sc6122是一块用于红外遥控系统中专用发射集成电路, 采取cmos工艺制造。它外接64个安键, 其中有三组双重按键。sc6121所发射一帧码含有一个引导码, 16位用户编码和8位键数据码（功效码）, 8位键数据反码。下图给出了这一帧码结构。

载波方法
使用455khz晶体, 经内部分频电路, 信号被调制在37.91khz, 占空比为3分之1。调制频率（晶振使用455khz时）          ____|^^^^|________|^^^^|________
fcar = 1/tc = fosc/12 =38khz                              |--------tc--------|
fosc是晶振频率, 占空比 = 1/3
引导码
引导码由一个9ms载波波形和4.5ms关断时间组成, 它作为随即发射码引导。这么, 当接收系统是由微处理器组成时候, 能更有效处理码接收与检测。
    ____|^^^^^^^^^^^^^^^^|________|
              |………9ms……..|...4.5ms….|

位定义
用户码或数据码中每一位能够是’1’, 也能够是位’0’。区分‘0’和‘1’是利用脉冲时间间隔来区分（ppm调制方法）。具体时序见下图。
|^^^^^^^^^^|________               _|^^^^^^^^^^|_____________________
|…0.56ms...|                                    |….0.56ms..|
|----------1.125ms------|                        |………………2.25ms………………..|
位0                                                                位1

按键输出波形
sc6122输出波形以下图所表示:
当一个键按下时, 先读取用户码和数据码, 36ms后, 遥控输出端开启输出, 按键时间只有超出36ms, 才能输出一帧码。超出108ms后, 才能输出第二帧码。
按键输出有两种方法: 一个是每次按键都输出完整一帧数据; 另一个是按下相同按键后每发送完整一帧数据后, 在发送反复码, 再到按键被松开。

3. 红外遥控接收器
红外接收设备是由红外接收电路、 红外解码、 电源和应用电路组成。红外遥控接收器关键作用是将遥控发射器发来红外光信好转换成电信号, 再放大、 限幅、 检波、 整形, 形成遥控指令脉冲, 输出至遥控微处理器。其中红外接收电路关键是接收部分红外接收管是一个光敏二极管（现在常见一体化红外接收头）。在实际应用中要给红外接收二极管加反向偏压, 它才能正常工作, 亦即红外接收二极管在电路中应用时是反向利用, 这么才能取得较高灵敏度。红外发光二极管通常有圆形和方形两种。因为红外发光二极管发射功率通常都较小（100mw左右）, 所以红外接收二极管接收到信号比较微弱, 所以就要增加高增益放大电路。近几年不管是业余制作还是正式产品, 大多都采取成品红外接收头。成品红外接收头封装大致有两种: 一个采取铁皮屏蔽; 一个是塑料封装。都有三只引脚, 即电源正（vdd）、 电源负（gnd）和数据输出（vout）。红外接收头引脚排列因型号不一样而不尽相同, 可参考厂家使用说明。成品红外接收头优点是不需要复杂调试和外壳屏蔽, 使用起来如同一只三极管, 非常方便。但在使用时注意成品红外接收头载波频率,另外在遥控编码芯片输出波形, 在接收头端收到接收到信号时输出地点片, 也就是说接收头输出波形恰好和遥控芯片输出相反。
4.遥控微处理器解码程序设计
 通常有两种方法, 定时器查询法和外部中止触发。
在讲红外遥控之前, 首先讲一讲什么是红外线。我们知道, 人眼睛能看到可见广按波长从长到短排列, 依次为红、 橙、 黄、 绿、 青、 蓝、 紫。其中红光波长范围为0.62～0.76μm; 紫光波长范围为0.38～0.46μm。比紫光波长还短光叫紫外线, 比红光波长还长光叫红外线, 见图1.红外线遥控就是利用波长为0.76～1.5μm之间近红外线来传送控制信号。红外遥控系统常见红外遥控系统通常分发射和接收两个部分。发射部分关键元件为红外发光二极管。它实际上是一只特殊发光二极管; 因为其内部材料不一样于一般发光二极管, 所以在其两端施加一定电压时, 它便发出是红外线而不是可见光。现在大量使用红外发光二极管发出红外线波长为940mm左右, 外形与一般φ5发光二极管相同（见图2）, 只是颜色不一样。红外发光二极管通常有黑色、 深蓝、 透明三种颜色。判定红外发光二极管好坏措施与判定一般二极管一样; 用万用表电阻挡量一下红外发光二极管正、 反向电阻即可。红外发光二极管发光效率要用专门仪器才能正确测定, 而业余条件下只能用拉锯法来粗略判判定。接收部分红外接收管是一个光敏二极管。在实际应用中要给红外接收二极管加反向偏压, 它才能正常工作, 亦即红外接收二极管在电路中应用时是反向利用, 这么才能取得较高灵敏度。红外发光二极管通常有圆形和方形两种。因为红外发光二极管发射功率通常都较小（100mw左右）, 所以红外接收二极管接收到信号比较微弱, 所以就要增加高增益放大电路。前些年常见μpc1373h、 cx6a等红外接收专用放大集成电路。最近几年不管是业余制作还是正式产品, 大多都采取成品红外接收头。成品红外接收头封装大致有两种: 一个采取铁皮屏蔽; 一个是塑料封装。都有三只引脚, 即电源正（vdd）、 电源负（gnd）和数据输出（vo或out）。图3给出部分成品红外接收头外形。红外接收头引脚排列因型号不一样而不尽相同, 可参考厂家使用说明。成品红外接收头优点是不需要复杂调试和外壳屏蔽, 使用起来如同一只三极管, 非常方便。但在使用时注意成品红外接收头载波频率。红外遥控常见载波频率为38khz这是由发射端所使用455khz晶振来决定。在发射端要对晶振进行整数分频, 分频系数通常取12, 所以455khz÷12≈37.9khz≈38khz。也有部分遥控系统采取36 khz、 40 khz、 56 khz等, 通常由发射端晶振振荡频率来决定。红外遥控特点是不影响周围环境、 不干扰其她电器设备。因为其无法穿透墙壁, 故不一样房间家用电器可使用通用遥控器而不会产生相互干扰; 电路调试简单, 只要按给定电路连接无误, 通常不需任何调试即可投入工作; 编解码轻易, 可进行多路遥控。因为各生产厂家生产了大量红外遥控专用集成电路, 需要时按图索骥即可。所以, 现在红外遥控在加用电器、 室内近距离（小于10米）遥控中得到了广泛应用。
多路控制红外遥控系统多路控制红外发射部分通常有很多按键, 代表不一样控制功效。当发射端按下某一按键时, 对应地接收端有不一样地输出状态。接收端地输出状态大致可分为脉冲、 电平、 自馈、 互锁、 数据五种形式。“脉冲”输出是当按发射端按键时, 接收端对应输出端输出一个“有效脉冲”, 宽度通常在100ms左右。“电平”输出是指发射端按下键时, 接收端对应输出端输出“有效电平”消失。此处“有效脉冲”和“有效电平”, 可能是高、 也可能是低, 取决于对应输出脚静态情况, 如静态时为低, 则“高”为有效; 如静态时为高, 则“低”为有效。大多数情况下“高”为有效。“自锁”输出是指发射端每按一次某一个键, 接收端对应输出端改变一次状态, 即原来为高电平变为低电平, 原来低电平变为高电平。此种输出适适用作电源开关、 静音控制等。有时亦称这种输出形式为“反相”。“互锁”输出是指多个输出相互清除, 在同一时间内只有一个输出有效。电视机选台就属此种情况, 其她如调光、 调速、 音响输入选择等。“数据”输出是指把部分发射键编上号码, 利用接收端多个输出形成一个二进制数, 来代表不一样按键输入。通常情况下, 接收端除了几位数据输出外, 还应有一位“数据有效”输出端, 方便以后适时地来取数据。这种输出形式通常见于与单片机或微机接口。除以上输出形式外, 还有“锁存”和“暂存”两种形式。所谓“锁存”输出是指对发射端每次发信号, 接收端对应输出给予“储存”, 直至收到新信号为止; “暂存”输出与上述介绍“电平”输出类似。