【红外线】红外线遥控原理

摘要：
        红外线遥控装置具有体积小、功耗低、功能强、成本低等特点，因而，继彩电、录像机之后，在录音机、音响设备、空凋机以及玩具等其它小型电器装置上也纷纷采用红外线遥控。工业设备中，在高压、辐射、有毒气体、粉尘等环境下，采用红外线遥控不仅完全可靠而且能有效地隔离电气干扰。本文主要对

关键字：红外线、遥控、解码、编码

1、概述

红外线遥控系统分为发射部分和接收部分，应用编/解码专用集成电路芯片来进行控制操作，如图1所示。发射部分包括键盘矩阵、编码调制、LED红外发送器；接收部分包括光/电转换放大器、解调、解码电路。

图1 红外遥控系统

       2、编码格式

(1)位定义 ：

       如图2所示，以高位宽度相同，低位宽度不同分别表示"0"和"1"（接收端是前低后高）：
1、"0"的表示：以脉宽为0.565ms、间隔0.56ms、周期为1.125ms的组合表示二进制的"0“；
2、"1"的表示：以脉宽为0.565ms、间隔1.685ms、周期为2.25ms的组合表示二进制的"1"。

图2 a 发射端编码"0"和"1"

图2 b 接收端编码"0"和"1"（与发射端电平相反）

（2）编码

        "0"和"1"组成的二进制码经38kHz的载频进行二次调制以提高发射效率，达到降低电源功耗的目的。然后再通过红外发射二极管产生红外线向空间发射。

       目前市场上的遥控器大部分使用32位编码方式，32位的遥控编码是连续的32位二进制码组：前16位为用户识别码（区别不同的电器设备，防止不同机种遥控码互相干扰）；后16位为8位操作码（功能码）及其反码（用于核对数据是否准确）。 

       当一个键按下超过36ms，振荡器使芯片激活，将发射一组108ms的编码脉冲，这108ms发射代码由一个引导码（9ms），一个结果码（4.5ms），低8位地址码（9ms~18ms），高8位地址码（9ms~18ms），8位数据码（9ms~18ms）和这8位数据的反码（9ms~18ms）组成，如图3所示。如果键按下超过108ms仍未松开，接下来发射的代码（连发码）将仅由起始码（9ms）和结束码（2.25ms）组成，如图4所示。

图3 遥控信号编码波形图

图4 遥控连发信号波形图

图5 引导码                 图6 连发码

（3）代码宽度计算：

16位地址码的最短宽度：1.12×16=18ms；
16位地址码的最长宽度：2.24ms×16=36ms。
易知8位数据代码及其8位反代码的宽度和不变：（1.12ms+2.24ms）×8=27ms
∴32位代码的宽度为（18ms+27ms）~(36ms+27ms)

3、遥控信号接收

       接收电路可以使用一种集红外线接收和放大于一体的一体化红外线接收器，不需要任何外接元件，就能完成从红外线接收到输出与TTL电平信号兼容的所有工作，而体积和普通的塑封三极管大小一样，它适合于各种红外线遥控和红外线数据传输。

       接收器对外只有3个引脚：Out、GND、Vcc与单片机接口非常方便，如图7所示。

图7 红外线接收器
① 脉冲信号输出接，直接接单片机的IO 口。
② GND接系统的地线（0V）；
③ Vcc接系统的电源正极（+5V）；

4、 解码

       解码的关键是如何识别"0"和"1"，从位的定义我们可以发现"0"、"1"均以0.56ms的低电平开始，不同的是高电平的宽度不同，"0”为0.56ms，“1”为1.685ms，所以必须根据高电平的宽度区别"0”和"1”。如果从0.56ms低电平过后，延0.56ms，若读到的电平为低，说明该位为"0"，反之则为"1"，为了可靠起见，延时必须比0.56ms长些，但又不能超过1.12ms（2*0.56ms），否则如果该位为"0"，读到的已是下一位的低电平了，因此取（1.12ms+0.56ms）/2=0.84ms最为可靠，一般取0.84ms左右均可。

       根据码的格式，应该等待9ms的起始码（低电平）和4.5ms的结果码（高电平）完成后才能读码。