红外遥控系统之一：硬件和协议基础

      通用红外遥控系统由发射和接收两大部分组成，应用编/解码专用集成电路芯片来进行控制操作，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。系统框图：

                                              

遥控发射器专用芯片很多，这里我们以运用比较广泛，解码比较容易的一类（NEC协议）来加以说明，当发射器按键按下后，即有遥控码发出，所按的键不同遥控编码也不同。

（1）这种遥控码具有以下特征：采用脉宽调制的串行码，以脉宽（高电平期间）为0.565ms、间隔（低电平期间）0.56ms、周期为1.125ms的组合表示二进制的“0”；以脉宽（高电平期间）为0.565ms、间隔（低电平期间）1.685ms、周期为2.25ms的组合表示二进制的“1”，其发送波形如图所示。

                                        

      上述的“0”和“1”组成的32位二进制码经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，发射波形如图所示。（下图中用户识别码不一定有反码。由于接收头默认高，所以接收波形跟发送是相反的）

                    

看出产生的遥控编码是连续的32位二进制码组，其中前16位为用户识别码，能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。遥控器在按键按下后，周期性地发出同一种32位二进制码，周期约为108ms。一组码本身的持续时间随它包含的二进制“0”和“1”的个数不同而不同（因为1比0长），大约在45～63ms之间。

（2）遥控解码

      识别过程如下：当一个键按下超过36ms，振荡器使遥控发射芯片激活，将发射一组108ms的编码脉冲。这108ms发射代码由一个起始码（9ms），一个延长码（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。如果键按下超过108ms仍未松开，接下来发射的代码（连发代码重发）将仅由起始码（9ms）和结束码（2.5ms）组成。代码格式（以接收代码为准，注意接收代码与发射代码反向）如下：

       （A）位定义

                                            

        （B），单发按键格式

 

                                      

根据上图：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（有一个0必有一个1）：（1.12ms+2.24ms）×8=27ms，所以32位代码的宽度为（18ms+27ms=45ms）~(36ms+27ms=63ms)。

          （C），连发按键格式

                                              

（3） 解码的关键

      （A）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1.68ms，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，开始延时0.56ms以后，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,否则如果该位为“0”，读到的已是下一位的高电平，因此取（1.12ms+0.56ms）/2=0.84ms最为可靠，一般取0.84ms。          

      （B）以上也就是保证在第三个0.56ms内采样。另外根据码的格式，应该等待9ms的起始码和4.5ms的结果码完成后才能读码。