1无线与红外区别及相关模块.docx

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1无线与红外区别及相关模块

1887年，德国物理学家赫兹用实验证实了电磁波的存在。

之后，1898年，马可尼又进行了许多实验，不仅证明光是一种电磁波，而且发现了更多形式的电磁波，它们的本质完全相同，只是波长和频率有很大的差别。

首先，无线电波用于通信等，微波用于微波炉，红外线用于遥控,热成像仪，红外制导导弹等，可见光是大部分生物用来观察事物的基础，紫外线用于医用消毒，验证假钞,测量距离，工程上的探伤等，X射线用于CT照相，伽玛射线用于治疗,使原子发生跃迁从而产生新的射线等。

人体是一个导体，像所有导体一样，人体受到无线电流和微波辐射后，会产生电流，从而引起人体发热。

一般来说，我们所处的空间中的无线电波和微波是比较弱的，引起的发热非常小，完全可以忽略。

太阳所发出的红外线和可见光是自然界中最强的电磁辐射，也是我们所处的环境中最强的电磁辐射源，红外线和可见光可以在人体的表层引起发热。

与声波和水波相似，电磁波具有波的性质。

可以发生折射等现象。

它的速度，波长，频率之间满足关系式：

传播速度=波长×频率。

电磁波在空气中的传播速度为光速，波长λ=300/频率F

从同步卫星到地球的传播时间大约1/8秒。

波速不变，波长和频率成反比

有关研究表明，电磁波的致病效应随着磁场振动频率的增大而增大，频率超过10万赫兹以上，可对人体造成潜在威胁。

在这种环境下工作生活过久，人体受到电磁波的干扰，使机体组织内分子原有的电场发生变化，导致机体生态平衡紊乱。

一些受到较强或较久电磁波辐射的人，已有了病态表现，主要反映在神经系统和心血管系统方面。

如乏力、记忆衰退、失眠、容易激动、月经紊乱、胸闷、心悸、白细胞与血小板减少或偏低、免疫功能降低等。

由于电磁波具有波粒二象性，波长与光子能量成反比关系，当波长越短光子能量越大，则穿透力越强。

如高能X射线几乎能穿透所有非金属物，甚至还可以穿透薄铝；而伽马射线则能穿透大多数金属。

某些重金属能够阻挡电磁波穿透，例如铅。

波粒二象性

波粒二象性是量子力学中的一个重要概念。

在量子力学里，微观粒子有时会显示出波动性<这时粒子性较不显著），有时又会显示出粒子性<这时波动性较不显著），在不同条件下分别表现出波动或粒子的性质。

这种量子行为称为波粒二象性<英语：

wave-particleduality），是微观粒子的基本属性之一。

1905年，爱因斯坦提出了光电效应的光量子解释，人们开始意识到光波同时具有波和粒子的双重性质。

1924年，德布罗意提出“物质波”假说，认为和光一样，一切物质都具有波粒二象性。

根据这一假说，电子也会具有干涉和衍射等波动现象，这被后来的电子衍射实验所证实。

光与带电粒子相互作用时表现出的能量、动量的不连续性，通常称为粒子性

电磁波包含有振幅，波长，频率等参数，我们可以事先约定好各种参数不同组合时各代表什么意思，就可以达到传播信息的目的

我们知道，电磁波每一个振动的振幅都是一样的，如果我们通过某种方法，可以按照我们的意愿改变电磁波每一次振动的幅度不同，那么这个电磁波上就带有了某种信息，传输出去，再把每次振动的幅度不同所代表的信息提取出来，就达到了传输的目的。

简单的说，我们说话，转化成电压信号，我们用高频的电磁振动去采集这个信号，每一次振动的幅度对应于我们说话的某一个点上的电压值，那么这么多振动组合起来，就表示出了我们说话对应的电压的变化的大致情况，就可以传输出去，另一端把这个信息采集出来，就知道了说话的内容。

所对应的物理学名词叫做调制和解调

首先就要说道载波，信号就加载在载波上传送出去。

而电磁波传送信息的形式有很多种，有调频<就像FM收音机）有调幅、有调相、等。

而我们接触最多就应该是调频了。

无线电遥控器与红红外遥控器 

  红外遥控器

  常用的红外遥控系统一般分发射和接收两个部分。

  发射部分的主要元件为红外发光二极管。

它实际上是一只特殊的发光二极管，由于其内部材料不同于普通发光二极管，因而在其两端施加一定电压时，它便发出的是红外线而不是可见光。

  目前大量使用的红外发光二极管发出的红外线波长为940nm左右，外形与普通发光二极管相同，只是颜色不同。

  接收部分的主要元件为红外接收二极管，一般有圆形和方形两种。

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运用，这样才能获得较高的灵敏度。

  由于红外发光二极管的发射功率一般都较小<100mW左右），所以红外接收二极管接收到的信号比较微弱，因此就要增加高增益放大电路，最近几年大多都采用成品红外接收头。

  成品红外接收头的封装大致有两种：

一种采用铁皮屏蔽；一种是塑料封装。

均有三只引脚，即电源正

红外接收头的引脚排列因型号不同而不尽相同，可参考厂家的使用说明。

成品红外接收头的优点是不需要复杂的调试和外壳屏蔽，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的载波频率。

  红外遥控常用的载波频率为38kHz，这是由发射端所使用的455kHz晶振来决定的。

在发射端要对晶振进行整数分频，分频系数一般取12，所以

455kHz÷12≈37.9 kHz≈38kHz。

也有一些遥控系统采用36kHz、40kHz、56kHz等，一般由发射端晶振的振荡频率来决定。

  红外遥控的特点是不影响周边环境、不干扰其它电器设备。

由于其无法穿透墙壁，故不同房间的家用电器可使用通用的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。

因此，现在红外遥控在家用电器、室内近距离<小于10M）遥控中得到了广泛的应用。

   无线电遥控器  

  无线电遥控器

这些信号被远方的接收设备接收后，可以指令或驱动其它各种相应的机械或者电子设备，去完成各种操作，如闭合电路、移动手柄、开动电机，之后再由这些机械进行需要的操作。

作为一种与红外遥控器相补充的遥控器种类，在车库门、电动门、道闸遥控控制，防盗报警器，工业控制以及无线智能家居领域得到了广泛的应用。

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常见的发射接收模块 SR9915 

常用的无线电遥控系统一般分发射和接收两个部分。

  发射部分一般分为两种类型，即遥控器与发射模块，遥控器和遥控模块是对于使用方式来说的，遥控器可以当一个整机来独立使用，对外引出线有接线桩头；而遥控模块在电路中当一个元件来使用，根据其引脚定义进行应用，使用遥控模块的优势在于可以和应用电路天衣无缝的连接、体积小、价格低、物尽其用，但使用者必须真正懂得电路原理，否则还是用遥控器来的方便。

  接收部分一般来说也分为两种类型，即超外差与超再生接收方式，超再生解调电路也称超再生检波电路，它实际上是工作在间歇振荡状态下的再生检波电路。

超外差式解调电路与超外差收音机相同，它是设置一本机振荡电路产生振荡信号，与接收到的载频信号混频后，得到中频<一般为465kHz）信号，经中频放大和检波，解调出数据信号。

由于载频频率是固定的，所以其电路要比收音机简单一些。

超外差式的接收器稳定、灵敏度高、抗干扰能力也相对较好；超再生式的接收器体积小、价格便宜。

   无线电遥控常用的载波频率为315mHz或者433mHz，遥控器使用的是国家规定的开放频段，在这一频段内，发射功率小于10mW、覆盖范围小于100m或不超过本单位范围的，可以不必经过“无线电管理委员会”审批而自由使用。

我国的开放频段规定为315mHz，而欧美等国家规定为433mHz，所以出口到上述国家的产品应使用433mHz的遥控器。

  无线电遥控常用的编码方式有两种类型，即固定码与滚动码两种，滚动码是固定码的升级换代产品，目前凡有保密性要求的场合，都使用滚动编码方式。

   滚动码编码方式有如下优点：

  1、保密型强，每次发射后自动更换编码，别人不能用“侦码器”获得地址码；   2、编码容量大，地址码数量大于10万组，使用中“重码”的概率极小； 

  3、对码容易，滚动码具有学习存储功能，不需动用烙铁，可以在用户现场对码，而且一个接收器可以学入多达14个不同的发射器，在使用上具有高度的灵活性；   4、误码小，由于编码上的优势，使得接收器在没有收到本机码时的误动作几乎为0。

  固定码的编码容量仅为6561个，重码概率极大，其编码值可以通过焊点连接方式被看出，或是在使用现场用“侦码器”来获取，所以不具有保密性，主要应用于保密性要求较低的场合，由于其价格较低所以也得到了大量的应用。

  无线电遥控器与红外遥控器的区别

在需要远距离穿透或者无方向性控制领域，比如工业控制等等，使用无线电遥控器较易解决。

 外遥控器的区别

在需要远距离穿透或者无方向性控制领域，比如工业控制等等，使用无线电遥控器较易解决。

 影响无线电遥控距离

   1、发射功率：

发射功率大则距离远，但耗电大，容易产生干扰； 

  2、接收灵敏度：

接收器的接收灵敏度提高，遥控距离增大，但容易受干扰造成误动或失控； 

 3、天线：

采用直线型天线，并且相互平行，遥控距离远，但占据空间大，在使用中把天线拉长、拉直可增加遥控距离； 

  4、高度：

天线越高，遥控距离越远，但受客观条件限制；  

5、阻挡：

目前使用的无线遥控器使用国家规定的UHF频段，其传播特性和光近似，直线传播，绕射较小，发射器和接收器之间如有墙壁阻挡将大大打折遥控距离，如果是钢筋混泥土的墙壁，由于导体对电波的吸收作用，影响更甚。

51单片机综合学习系统之无线遥控模块应用篇《电子制作》2008年6月站长原创，如需引用请注明出处

    大家好，通过以前的学习，我们已经对51单片机综合学习系统的使用方法及学习方式有所了解与熟悉，学会了数字温度传感器DS18B20的基本知识，体会到了综合学习系统的易用性与易学性，这一期我们将一起学习无线电遥控的基本原理与应用实例。

先看一下我们将要使用的51单片机综合学习系统能完成哪些实验与产品开发工作：

分别有流水灯，数码管显示，液晶显示，按键开关，蜂鸣器奏乐，继电器控制，IIC总线，SPI总线，PS/2实验，AD模数转换，光耦实验，串口通信，红外线遥控，无线遥控，温度传感，步进电机控制等等。

 图151单片机综合学习系统

上图是我们将要使用的51单片机综合学习系统硬件平台，如图1所示，本期实验我们用到了综合系统主机、200M无线遥控器，无线接收板，综合系统其它功能模块原理与使用详见前几期《电子制作》杂志及后期连载教程介绍。

PT2262/PT2272无线模块工作原理

PT2262/2272是台湾普城公司生产的一种CMOS工艺制造的低功耗低价位通用编/解码电路，是目前在无线通讯电路中作地址编码识别最常用的芯片之一。

PT2262/2272最多可有12位（A0-A11>三态（悬空,接高电平,接低电平>地址设定管脚,任意组合可提供531441个地址码。

PT2262最多可有6位（D0-D5>数据端管脚,设定的地址码和数据码从17脚

PT2262和PT2272的引脚排列见图2。

对于编码器PT2262，A0～A5共6根线为地址线，而A6～A11共6根线可以作为地址线，也可以作为数据线，这要取决于所配合使用的解码器。

若解码器没有数据线，则A6～A11作为地址线使用，这种情况下，A0～A11共12根地址线，每线都可以设置成“1”、“O”、“开路”三种状态之一，因此共有编码数312＝531441种；但若配对使用的解码器的A6～A11是数据线，例如PT2272，那么这时PT2262的A6～A11也作为数据线用，并只可设置为“1”和“0”两种状态之一，而地址线只剩下A0～A5共6根，编码数降为36=729种。

图2  PT2262、PT2272引脚排列图

该编解码器的编码信号格式是：

用2个周期的占空比为1:

3（即高电平宽度为1，低电平宽度为2，周期为3>的波形来表示1个“0”，用2个周期的占空比为2:

3（即高电平宽度为2，低电平宽度为1，周期为3>的波形来表示1个“1”，用1个周期的占空比为1:

3的波形紧跟着1个周期的占空比为2:

3的波形来表示“开路”。

地址码和数据码都用宽度不同的脉冲来表示，两个窄脉冲表示“0”；两个宽脉冲表示“1”；一个窄脉冲和一个宽脉冲表示“F”也就是地址码的“悬空”。

编码芯片PT2262发出的编码信号由地址码、数据码、同步码组成一个完整的码字。

解码芯片PT2272接收到信号后，其地址码经过两次比较核对后，VT脚才输出高电平，与此同时相应的数据脚也输出高电平。

PT2262每次发射时至少发射4组字码，由于无线发射的特点，第一组字码非常容易受零电平干扰，往往会产生误码，所以2272只有在连续两次检测到相同的地址码加数据码才会把数据码中的“1”驱动相应的数据输出端为高电平和驱动VT端同步为高电平。

当发射机没有按键按下时，PT2262不接通电源，其17脚为低电平，所以315MHz的高频发射电路不工作，当有按键按下时，PT2262得电工作，其第17脚输出经调制的串行数据信号，当17脚为高电平期间315MHz的高频发射电路起振并发射等幅高频信号，当17脚为低平期间315MHz的高频发射电路停止振荡，所以高频发射电路完全收控于PT2262的17脚输出的数字信号，从而对高频电路完成幅度键控

PT2272解码芯片有不同的后缀，表示不同的功能，有L4/M4/L6/M6之分，其中L表示锁存输出，数据只要成功接收就能一直保持对应的电平状态，直到下次遥控数据发生变化时改变。

M表示非锁存输出，数据脚输出的电平是瞬时的而且和发射端是否发射相对应，可以用于类似点动的控制。

后缀的6和4表示有几路并行的控制通道，当采用4路并行数据时，对应的地址编码应该是6位。

    PT2262和PT2272除地址编码必须完全一致外，振荡电阻还必须匹配，一般要求译码器振荡频率要高于编码器振荡频率的2.5～8倍，否则接收距离会变近甚至无法接收，随着技术的发展市场上出现一批兼容芯片，在实际使用中只要对振荡电阻稍做改动就能配套使用。

在具体的应用中，外接振荡电阻可根据需要进行适当的调节，阻值越大振荡频率越慢，编码的宽度越大，发码一帧的时间越长。

市场上大部分产品都是用2262/1.2M＝2272/200K组合的，少量产品用2262/4.7M＝2272/820K。

PT2262编码电路与PT2272解码电路一般配对使用，PT2262的特点是在其内部已经把编码信号调制在了一个较高的载频上。

要把遥控编码信息用无线方式（红外线或无线电等>传送出去，必须有载体（载波>，把编码信息“装载”在载体上（调制在载波上>才能传送出去，因此需要一个振荡电路和一个调制电路。

PT2262编码器内部，已包含了这些电路，从DOUT端送出的是调制好了的约38kHz的高频已调波，因此使用起来非常方便，适用于红外线和超声波遥控电路。

名称

管脚

说明

D0-D5

7-8、10-13

数据输入端，有一个为“1”即有编码发出，内部下拉

Vcc

18

电源正端<＋）

Vss

9

电源负端<－）

TE

14

编码启动端，用于多数据的编码发射，低电平有效

OSC1

16

振荡电阻输入端，与OSC2所接电阻决定振荡频率

OSC2

15

振荡电阻振荡器输出端

Dout

17

编码输出端<正常时为低电平）

表1：

编码电路PT2262管脚功能表

名称

管脚

说明

A0-A11

1-8、10-13

地址管脚,用于进行地址编码,可置为“0”,“1”,“f”（悬空>,必须与2262一致,否则不解码

D0-D5

7-8、10-13

地址或数据管脚,当做为数据管脚时,只有在地址码与2262一致,数据管脚才能输出与2262数据端对应的高电平,否则输出为低电平,锁存型只有在接收到下一数据才能转换

Vcc

18

电源正端<＋）

Vss

9

电源负端<－）

DIN

14

数据信号输入端，来自接收模块输出端

OSC1

16

振荡电阻输入端，与OSC2所接电阻决定振荡频率

OSC2

15

振荡电阻振荡器输出端

VT

17

解码有效确认输出端<常低）解码有效变成高电平<瞬态）

表2：

解码电路PT2272脚管功能表

   基于PT2262的无线编码模块

   编码发射模块外形小巧、美观，与很多车辆防盗系统中的遥控器一样。

根据功能的多少按键数也不一样，我们本章所用的发射模块为A、B、C、D四个按键。

编码发射模块主要由PT2262编码IC和高频调制、功率放大电路组成，常用的编码发射模块实物和内部框图如图3所示。

   遥控发射器工作电压为DC12V（电池供电>，尺寸（mm>：

 58*39*14,工作频率：

315MHz,工作电流（mA>：

13 编码类型：

固定码（板上焊盘跳接设置>  应用说明：

与各类型带解码功能的接收模块联合使用，解码输出后进行相应控制，如采用单片机进行读取接收并解码数据然后控制相应的灯或电源开关。

图3编码发射模块实物图与原理框图

其中编码部分电路由PT2262编码IC来组成，具体电路见图4所示。

图4编码电路原理图

基于PT2272的无线解码模块

解码接收模块包括接收头和解码芯片PT2272两部分组成。

接收头将收到的信号输入PT2272的14脚

解码接收模块和电路原理图如图5，接收板实物如图6所示。

接收板工作电压为DC5V，接收灵敏度：

 -103dBm,尺寸（mm>：

 49*20*7,工作频率：

315MHz,工作电流：

5mA,编码类型：

固定码（板上焊盘跳接设置>  应用说明：

与各类型遥控器配合使用，解码输出后进行相应控制，如采用单片机进行读取接收并解码数据然后控制相应的灯或电源开关。

图5解码接收模块和电路原理图

图6 无线遥控接收板

无线收发模块的地址码设定

   在通常使用中，我们一般采用8位地址码和4位数据码，这时编码芯片PT2262和解码芯片PT2272的第1～8脚为地址设定脚，有三种状态可供选择：

悬空、接正电源、接地三种状态，地址编码不重复度为38=6561组，只有发射端PT2262和接收端PT2272的地址编码完全相同，才能配对使用，遥控模块的生产厂家为了便于生产管理，出厂时遥控模块的PT2262和PT2272的八位地址编码端全部悬空，这样用户可以很方便选择各种编码状态，用户如果想改变地址编码，只要将PT2262和PT2272的1～8脚设置相同即可，例如将发射机的PT2262的第2脚接地，第3脚接正电源，其它引脚悬空，那么接收机的PT2272只要也第2脚接地，第3脚接正电源，其它引脚悬空就能实现配对接收。

地址设置跳线如图7所示，用户可以在PCB板上直接将地址引脚

PT2262与PT2272地址设置要完全一样。

当两者地址编码完全一致时，接收机对应的D1～D4端输出约4V互锁高电平控制信号，同时VT端也输出解码有效高电平信号。

OOOOOOOO   L

--------

11111111   H

图7地址设置跳线图

无线模块的软硬件设计应用

在功能稍复杂的系统中仅靠一对无线收发模块往往达不到要求，很多情况下都要借助于单片机扩展出更多的功能。

本例通过一个简单的例子，实现单片机与无线接收模块的组合应用。

   实例功能：

   在发射模块上按下A、B、C、D四个键，接收模块将接收到的数据传送给单片机，在单片机上实现LED数码管显示。

A、B、C、D分别对应1、2、3、4。

即发射模块上按下A按键，对应单片机接收到后在LED数码管上显示0001，按下B键显示0002……实际效果如图8所示。

图8无线遥控实验演示图

硬件原理图

图9硬件原理图

程序流程图

图10 软件流程图

软件代码

/***************************************************************************/

/*杭州晶控电子有限公司                                                     */

/*                                                   */

/*无线收发模块演示程序                                                     */

/*目标器件：

AT89S51                                                        */

/*晶振:

11.0592MHZ                                                          */

/*编译环境：

Keil7.50A                                                     */

/***************************************************************************/

/*********************************包含头文件********************************/

#include

/*******************************共阳LED段码表*******************************/

unsignedcharcodetab[]={0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90}。

/*******************************定义全局变量********************************/

/*********