红外遥控器工作原理

　　目前，人们的物质文化生活水平日益提高，各种各样的家用电器走进了千家万户，其中，大多数的家用电器都有各自不同的遥控器，人们常常为了控制某台电器而到处寻找其对应的遥控器，这样，就给人们的生活带来了很多不便。为了解决这个问题，本文提出一个多功能遥控器的设计方案：该遥控器可以通过自学习而拥有对多台电器的遥控功能，即省时、又省力，从而使人们免除同时面对功能众多遥控器的烦恼。

　　红外遥控器原理

　　遥控器由红外接收及发射电路、信号调理电路、中央控制器8031.程序及数据存储器、键盘及状态指示电路组成。

　　遥控器有两种状态：学习状态和控制状态。当遥控器处于学习状态时，使用者每按一个控制键，红外线接收电路就开始接收外来红外信号，同时将其转换成电信号，然后经过检波、整形、放大，再由CPU定时对其采样，将每个采样点的二进制数据以8位为一个单位，分别存放到指定的存储单元中去，供以后对该设备控制使用。

　　当遥控器处于控制状态时，使用者每按下一个控制键，CPU从指定的存储单元中读取一系列的二进制数据，串行输出（位和位之间的时间间隔等于采样时的时间间隔）给信号保持电路，同时由调制电路进行信号调制，将调制信号经放大后，由红外线发射二极管进行发射，从而实现对该键对应设备功能的控制。

　　1. 原理

　　红外遥控器是利用一个红外发光二极管，以红外光为载体来将按键信息传递给接收端的设备。红外光对于人眼是不可见的，因此使用红外遥控器不会影响人的视觉（可以打开手机摄像头，遥控器对着摄像头按，可以看到遥控器发出的红外光）。

　　2. 调制

　　日常生活环境中有很多红外光源，太阳、蜡烛火光、白炽灯、甚至是我们的身体。这些红外光源都可能会对我们的接收设备产生干扰，为了屏蔽干扰，只接收有效信息，我们就需要用到调制。调制是我们使需要的信号区别于噪音方法。通过调制我们可以使红外光以特定的频率闪烁。红外接收器会适配这个频率，其它的噪音信号都将被忽略。你可以认为这种闪烁是引起接收器“注意”的方法，正如我们人类特别容易被黄色的灯光引起注意一样，甚至在白天。

　　

　　上图左边，调制信号通过驱动放大由红外 LED 发射；上图右边，信号通过接收器检测输出。

　　在串行通讯里，我们经常谈及‘ mark’和‘ space’标记。‘ space’是个默认信号，是指发射管关闭状态，在‘ space’期间，红外光不被发射。反之在‘ mark’状态期间，红外光以特定的频率脉冲形式发射。在消费类电子产品里，脉冲频率普遍采用 30KHz 到 60KHz 这个频段，红外遥控器一般使用的是38KHz。

　　在接收端，一个‘ space’信号以高电平方式重现输出。反之一个‘ mark’信号便是以低电平方式重现。请注意，这里的‘ mark’和‘ space’不是我们需要发送的状态 1 和 0。‘ mark’和‘ space’以及 1和 0 之间的真正关系取决于被应用的协议。

　　3. 协议

　　NEC协议

　　8 位地址码， 8 位命令码

　　完整发射两次地址码和命令码，以提高可靠性

　　脉冲时间长短调制方式

　　38KHz 载波频率

　　位时间 1.12ms 或 2.25ms

　　引导吗：

　　下图为一个引导码的调制波形：

　　

　　引导码 由“9ms mark + 4.5ms space”构成，表示一组 键码 的开始。

　　逻辑0和1：

　　下图为逻辑0和逻辑1的调制波形：

　　

　　逻辑“1”由“560us mark + 1690 space”组成，symbol period 为2.25ms；逻辑“0”由“560us mark + 560us space”组成，symbol period 为 1.12ms。

　　完整的一组键码：

　　下图位NEC 协议的典型脉冲链：

　　

　　协议规定低位首先发送，如上图所示的情况，发送的地 址码为“59”，命令码为“16”，总的码值为 0x59A616E9。

　　重复码：

　　下图为重复码的调制波形：

　　

　　重复码由 “9ms mark + 2.25ms space”组成，symbol period 为 11.25ms，重复码表示一个重复按键，当按键按着不松时，会先发一个完整的键码，接着每 110ms 发送一个重复码，直到松开按键，如下面的波形图所示：

　　

　　接收端输出：

　　在接收端，一个 mark 对应一个低电平输出，一个 space 对应一个高电平输出，因此起始码、逻辑0 1、重复码等在接收端的输出波形如下图所示：

　　

　　协议解码程序片段：

　　［cpp］ view plain copytypedef struct ir_symbol_s

　　{

　　unsigned short mark_period;

　　unsigned short symbol_period;

　　} ir_symbol_t;

　　typedef struct ir_key_s

　　{

　　unsigned int value;

　　int state;

　　}ir_key_t;

　　int NEC_Decode（ir_symbol_t symbol_buf［］， int symbol_num， ir_key_t *ir_key）

　　{

　　unsigned int key_value;

　　if（symbol_num == 33） //解析键值，设定300us的容错范围

　　{

　　key_value = 0;

　　//引导码判断

　　if （ （symbol_buf［0］.symbol_period 》 （13500 - 300）） && （symbol_buf［0］.symbol_period 《 （13500 + 300））

　　&& （symbol_buf［0］.mark_period 》 （9000 - 300）） && （symbol_buf［0］.mark_period 《 （9000 + 300）） ）

　　{

　　for（i = 0; i 《 （symbol_num-1）; i ++）

　　{

　　//无效的符号位

　　if（ （symbol_buf［i］.symbol_period 《 （1120-300）） || （symbol_buf［i］.symbol_period 》 （2250+300）） ）

　　{

　　printf（“symbol %d， is invalid\n”， i）;

　　return -1;

　　}

　　else

　　{

　　key_value 《《= 1;

　　//逻辑1判断

　　if（ （symbol_buf［i］.symbol_period 》 （2250-300）） && （symbol_buf［i］.symbol_period 《= （2250+300）） ）

　　{

　　key_value |= 1;

　　}

　　}

　　}

　　ir_key-》value = key_value;

　　ir_key-》state = KEY_STATE_PRESS;

　　}

　　}

　　else if（symbol_num == 2） //NEC协议的重复键

　　{

　　ir_key-》value = 0;

　　ir_key-》state = KEY_STATE_REPEAT;

　　}

　　else

　　{

　　ir_key-》value = 0;

　　ir_key-》state = KEY_STATE_NONE;

　　}

　　return 0;

　　}