红外遥控器的基本原理.docx
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红外遥控器的基本原理
红外遥控器的基本原理
∙ 红外线的特点人的眼睛能看到的可见光,若按波长排列,依次(从长到短)为红、橙、黄、绿、青、蓝、紫,红光的波长范围为0.62μm~0.7μm,比红光波长还长的光叫红外线。
红外线遥控器就是利用波长0.76μm~1.5μm之间的近红外线来传送控制信号的。
红外线的特点是不干扰其他电器设备工作,也不会影响周边环境。
电路调试简单,若对发射信号进行编码,可实现多路红外遥控功能。
红外线发射和接收
人们见到的红外遥控系统分为发射和接收两部分。
发射部分的发射元件为红外发光二极管,它发出的是红外线而不是可见光。
常用的红外发光二极管发出的红外线波长为940nm左右,外形与普通φ5mm发光二极管相同,只是颜色不同。
一般有透明、黑色和深蓝等三种。
判断红外发光二极管的好坏与判断普通二极管一样的方法。
单只红外发光二极管的发射功率约100mW。
红外发光二极管的发光效率需用专用仪器测定,而业余条件下,只能凭经验用拉距法进行粗略判定。
接收电路的红外接收管是一种光敏二极管,使用时要给红外接收二极管加反向偏压,它才能正常工作而获得高的灵敏度。
红外接收二极管一般有圆形和方形两种。
由于红外发光二极管的发射功率较小,红外接收二极管收到的信号较弱,所以接收端就要增加高增益放大电路。
然而现在不论是业余制作或正式的产品,大都采用成品的一体化接收头。
红外线一体化接收头是集红外接收、放大、滤波和比较器输出等的模块,性能稳定、可靠。
所以,有了一体化接收头,人们不再制作接收放大电路,这样红外接收电路不仅简单而且可靠性大大提高。
红外遥控器的协议
∙ 鉴于家用电器的品种多样化和用户的使用特点,生产厂家对红外遥控器进行了严格的规范编码,这些编码各不相同,从而形成不同的编码方式,统一称为红外遥控器编码传输协议。
了解这些编码协议的原理,不仅对学习和应用红外遥控器是必备的知识,同时也对学习射频(一般大于300MHz)无线遥控器的工作原理有很大的帮助。
到目前为止,笔者从外刊收集到的红外遥控协议已多达十种,如:
RC5、SIRCS、SONy、RECS80、Denon、NEC、Motorola、Japanese、SAMSWNG和Daewoo等。
我国家用电器的红外遥控器的生产厂家,其编码方式多数是按上述的各种协议进行编码的,而用得较多的有NEC协议。
红外遥控器的结构特征
∙ 红外遥控发射器由键盘矩阵、遥控专用集成电路、激励器和红外发光二极管组成。
遥控专用集成电路(采用AT89S52单片机)是发射系统的核心部分,其内部由振荡电路、定时电路、扫描信号发生器、键输入编码器、指令译码器、用户码转换器、数码调制电路及缓冲放大器等组成。
它能产生键位扫描脉冲信号,并能译出按键的键码,再经遥控指令编码器得到某键位的遥控指令(遥控编码脉冲),由38KHZ的载波进行脉冲幅度调制,载有遥控指令的调制信号激励红外二极管发出红外遥控信号。
在红外接收器中,光电转换器件(一般是光电二极管或光电三极管,我们这里用的是PIN光电二极管)将接收到的红外光指令信号转换成相应的电信号。
此时的信号非常微弱而且干扰特别大,为了实现对信号准确的检测和转换,除了高性能的红外光电转换器件,还应合理地选择并设计性能良好的电路形式。
最常用的光电转换器件是光电二极管,当光电二极管PN结的光敏面受到光照射后,PN结的半导体材料吸收光能,并将光能转换为电能。
当光电二极管上加有反向电压时,二极管中的反向电流将随入射光照强度的变化而变化,光的辐照强度越大,其反向电流越大。
也就是说,光电二级管的反向电流随入射的光脉冲作同频率的变化。
红外遥控器的应用
∙ 红外遥控器由于受遥控距离、角度等影响,使用效果不是很好,如采用调频或调幅发射接收编码,则可提高遥控距离,并且没有角度影响。
红外遥控发射和接收模块可以用在室内红外遥控中,它不影响周边环境、不干扰其它电器设备。
由于其无法穿透墙壁,所以不同房间的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,一般不需任何调试即可投入工作;编解码容易,可进行多路遥控。
现在红外遥控在家用电器、室内近距离遥控中得到了广泛的应用。
另外模块还可以用在其他红外遥控系统中,应用前景十分广阔。
51单片机设计的红外线遥控器电路图
及工作原理
你家里是否有一个电视机遥控器或者空调机遥控器呢?
你是否也想让它遥控其他的电器甚至让它遥控您的电脑呢?
那好,跟我一起做这个“红外遥控解码器”。
该小制作所需要的元件很少:
单片机TA89C2051一只,RS232接口电平与TTL电平转换心片MAX232CPE一只,红外接收管一只,晶振11.0592MHz,电解电容10uF4只,10uF一只,电阻1K1个,300欧姆左右1个,瓷片电容30P2个。
发光二极管8个。
价钱不足20元。
电路图及原理:
主控制单元是单片机AT89C2051,中断口INT0跟红外接受管U1相连,接收红外信号的脉冲,8个发光二极管作为显示解码输出(也可以用来扩展接其他控制电路),U3是跟电脑串行口RS232相连时的电平转换心片,9、10脚分别与单片机的1、2脚相连,(1脚为串行接收,2脚为串行发送),MAX232CPE的7、8脚分别接电脑串行口的2(接收)脚、3(发送脚)。
晶振采用11.0592MHz,这样才能使得通讯的波特率达到9600b/s,电脑一般默认值是9600b/s、8位数据位、1位停止位、无校验位。
电路就这么简单了,现在分析具体的编程过程吧。
如图所示,panasonic遥控器的波形是这样的(经过反复测试的结果)。
开始位是以3.6ms低电平然后是3.6ms高电平,然后数据表示形式是0.9ms低电平0.9ms高电平周期为1.8ms表示“0”,0.9ms低电平2.4ms高电平周期为3.3ms表示“1”,编写程序时,以大于3.4ms小于3.8ms高电平为起始位,以大于2.2ms小于2.7ms高电平表示“1”,大于0.84ms小于1.11ms高电平表示“0”。
因此,我们主要用单片机测量高电平的长短来确定是“1”还是“0”即可。
定时器0的工作方式设置为方式1:
movtmod,#09h,这样设置定时器0即是把GATE置1,16位计数器,最大计数值为2的16次方个机器周期,此方式由外中断INT0控制,即INT0为高时才允许计数器计数。
比如:
jnbp3.2,$
jbp3.2,$
clrtr0
这3条指令就可以测量一个高电平,接下来读取计数值TH0,TL0就可以分辨是起始位还是“1”或“0”。
在确定码表之前,您可以使用P0口的8个发光二极管来显示编码,16位编码分两次显示:
movp0,keydata
acalldelay_1s;//1ms延时子程序
movp0,keydata+1
ljmpmain
根据P0相继的两次显示的编码,记录每个按键的编码,形成编码表,即遥控器编码的解码完毕。
码表确定之后,以后接收到遥控器的编码之后,就与码表比较,找到匹配的码项,并把该码项对应的顺序号输出到P0口,同时也把顺序号向串行口输出到电脑,电脑接收该数据后由串口软件决定如何处理。
程序不长,下面是完整的程序和注释:
(先看流程图)
keydataequ30h;//该地址和31H地址用来存放遥控器按键编码。
org00h
main:
movkeydata,#0;//清零
movtmod,#09h;//设置定时0方式1,GATE=1
movr7,#0;//计数器,用来计数是否满8位
movr6,#0;//计数器,用来计数是否满2字节(解16位编码)
jbp3.2,$;//是否为低电平
again:
;//如果为低,继续往下面执行
movtl0,#0;//清零TL0
movth0,#0;//清零TH0
setbtr0;//开启定时器0
jnbp3.2,$;//等待高电平到来
jbp3.2,$;//高电平到来,此时开始计数
clrtr0;//高电平结束,停止计数
mova,th0;//读取th0值,TL0忽略不计
clrc;//
subba,#12;//
jcagain;//th0<12则转,即小于3.4ms,你可以算一下这个时间
mova,#14;//
clrc;//
subba,th0;//和14比较,如果TH0>14则大于3.8ms
jcagain;//大于3.8ms,从新再检测
nextbit:
;//起始位找到了,然后下一位
movtl0,#0;//
movth0,#0;//
setbtr0;//启动定时器
jnbp3.2,$;//等待高电平
jbp3.2,$;//高电平到来,此时开始计数
clrtr0;//高电平结束,停止计数
mova,th0;//读取计数值,TL0忽略不计
clrc;//
subba,#8;//th0和8比较
jcnext;;;;//若<2.2ms则转,再判断是否大于0.84ms
mova,#10;//再跟10比较
clrc;//
subba,th0;//
jcagain;;;;;;;//若>2.7ms,则放弃,从新检测
mova,keydata;//符合大于2.2ms小于2.7ms,即为“1”
setbc;//C=1
rrca;//把1移位进A
movkeydata,a;//保存
incr7;//计数器加1
cjner7,#8,nextbit;//是否满8位
incr6;//计数加1
cjner6,#2,last8;//是否满两字节
sjmpseach;//不满两字节,再新采集
last8:
;//满1字节,再接下来第二字节
movkeydata+1,a;//把第一字节编码数据保存到31h里
movr7,#0;//计数器R7清零
sjmpnextbit;//继续采集数据
next:
;//小于2.2ms时转到这里
mova,th0;//读取计数值TH0
swapa;//高4位与低4位对换
movr1,a;//保存到R1
anltl0,#0f0h;//取TL0高4位,低4位忽略不计
mova,tl0;//
clrc;//
rrca;//
rrca;//
rrca;//
rrca;//
adda,r1;//
movr1,a;//
subba,#30;//以上几行是把TH0的低4位和TL0的高4位合并为1字节作为计数值
jcnextbit;//判断是否<0.84ms,是则放弃,继续采集
mova,r1;//否
clrc;//
cjnea,#64,continue;//跟64比较
continue:
;//
jncnextbit;//a>64表示采样值>1.11ms放弃
mova,keydata;//否则,符合位“0”
clrc;//C=0
rrca;//把零右移进A
movkeydata,a;//保存
incr7;//计数器加1
cjner7,#8,nextbit;//是否满8位
incr6;//计数器加1
cjner6,#2,last_8;//是第一字节已经满
sjmpseach;//
last_8:
;
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