第7章.红外遥控系统

红外遥控系统发射端实物图1（遥控器）
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7.5 遥控系统硬件设计—发送端2（单片机）
发送端：由单片机控制平台和红外发射电路两部 分组成。电路结构与红外报警电路完全类似。二 者区别在软件的功能实现上。
需要通过单片机编程实现待发送信号的编码、调 制、发射功能。
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红外遥控系统发射端实物图2（单片机方式）
其中，比特值“0”用560us 的载波和560us 的空闲来编
码表示。比特值“1”用560us 的载波和2.25ms-560us的
空闲来表示。
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NEC发送端完整波形
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7.6 NEC红外传输协议—NEC协议解码思路
要解码一个红外键值，首先要找到引导码，然后根据高 低电平的长度解得逻辑值，最后得到一个完整的键码。
红外遥控特点：无线、非接触、抗干扰能力强，信息传 输可靠、功耗低、成本低，易实现等。最大特点是不影响 周边环境，不干扰其他电气设备。
应用：红外遥控是目前家电器中用得较多的遥控方式。 家电遥控器通信距离往往要求不高，而红外的成本比其它 无线设备要低的多，因此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。
只要一直按住按键，则每隔约 108ms 就会产生一个重
复码。重复码并不影响对正常按键数据的接收。
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7.6 NEC红外传输协议——PPM编码
NEC 协议表示数据的方式：其每一位数据（0或1）本 身也需要进行编码。区分“0”和“1”是利用脉冲的时间 间隔来区分（即脉冲位置调制方式，简写为PPM）.
按键，代表不同的控制功能。当发射端按下某一按键时， 相应地接收端有不同的输出状态。接收端的输出状态大 致可分为脉冲、电平、自锁、互锁、数据五种形式。
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7.1 红外遥控系统概述——编解码
同一遥控电路中为了能区分出不同的机器类型和不同的遥 控功能，需要将信号按一定的编码传送，编码由编码芯片 或电路或软件完成。解码通常由相配对的解码芯片或包含 解码模块的应用芯片或软件实现。
特点。
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7.2 红外遥控系统设计四个关键环节
红外遥控系统设计牵涉到待发送信号的 编码、调制、及红外信号发送，红外信 号的接收、解调、解码等过程。由此概 括出红外遥控系统设计需要把握的四个 关键环节。
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7.2 四个关键环节—红外传感器的配套使用
红外发射传感器和红外接收传感器配套使用，就组成 了一个红外遥控系统。
红外线信号传输协议除了规定红外遥控信号的载波频 率、编码方式、空号和传号的宽度等外，还对数据传 输的格式进行了严格的规定，以确保发送端和接收端 之间数据传输的准确无误。
红外遥控传输协议很多，很多大的电气公司，如NEC、 Philips、Sharp、Sony等，均制定有自己的红外线信号 传输协议。因此，掌握红外遥控技术，首先要熟悉红 外线信号传输协议以及相关的红外线发射和接收芯片。
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7.5 遥控系统硬件设计
红外遥控系统硬件设计包含发送端和接收端两部分。 发送端可用两种方式实现：
1. 采用现成遥控器 2. 采用单片机平台实现。 接收端采用单片机平台实现。
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7.5 遥控系统硬件设计—发送端1（遥控器）
红外遥控系统发送端 主要任务：实现原始信 号的编码、调制、以及 红外信号发射功能。
遥控用的红外发射传感器，也就是红外发光二极管， 采用砷化镓或砷铝化镓等半导体材料制成，前者的发 光效率低于后者。峰值波长是红外发光二极管发出的 最大红外光强所对应的发光波长，红外发光二极管的 峰值波长通常为0.88~0.95um。
遥控用红外接收传感器有光敏二极管和光敏三极管两
种，响应波长（亦称峰值波长）反映了光敏二极管和
2）PPM（脉冲位置编码）方式：每一位二进制数所占用的 时间是一样的，只是传号脉冲位置有所不同。空号在前、 传号在后的表示“1”，传号在前、空号在后的表示“0”。
3）PWM（பைடு நூலகம்冲宽度编码）方式：依传号脉冲的宽度来区别
二进制数的“0”和“1”。传号脉冲宽的是“1”，传号脉
冲窄的是“0”，而每位二进制数之间则用等宽空号来分
在接收端单片机通过外部中断功能检测待解调的红外信 号。外部中断功能的使用需要设置：外中断的触发方式、 外中断的允许或禁止、总中断的允许或禁止。
单片机对红外键值进行解码的思路：单片机通过中断检
测到红外信号，即进入外部中断处理程序：通过定时器
定时，首先对引导码判断，而后对数据码的每个位逐位
获取高低电平的时间，从而得知每一位是 0 还是 1，最
对应的程序有：38kHz脉冲产生+延时子程序、单帧数据 （即一个字节）发送子程序、发送一个键值数据主程序。 29
7.7 遥控系统软件设计——发射端软件设计
1. 发送一个键值数据主程序 主要完成一个键值数据的NEC数据格式的实现。 编程思路：先发送引导码：发送9ms的载波、发送
4.5ms的空闲；再发送4帧数据，依次为：发送用户码 （如0X80）、发送用户码的反码（0X80的反码为 0x7f）、发送键值数据（如0x08）、发送键值数据的 反码（0x08的反码为0xf7）；最后发送结束码：如发 送0.65ms的载波、发送40ms的空闲。
光敏三极管的光谱响应特性。可见，要提高接收效率，
遥控系统所用红外发光二极管的峰值波长与红外接收
传感器的响应波长必须一致或相近。
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7.2 四个关键环节——信号的调制与解调
红外遥控信号是一连串的二进制脉冲码。为了使其在 无线传输过程中免受其它红外信号的干扰，通常都是 先将其调制在特定的载波频率上，然后再经过红外发 光二极管发射出去。
红外线接收装置则会滤除其它杂波只接收该特定频率 的信号并将其还原成二进制脉冲码，也就是解调。
没有信号发出的状态称为空号或0状态，按一定频率 以脉冲方式发出信号的状态为传号或1状态。
在消费类电子产品的红外遥控系统中，红外信号的载 波频率通常为30kHz~60kHz，标准的频率有30kHz、 33kHz、36kHz、36.7kHz、38kHz、40kHz、56kHz。
PP隔M和。PWM： http://blog.sina.com.cn/s/blog_533074eb0100xlhl.html
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7.2 四个关键环节——红外线信号传输协议
红外线信号传输协议是为进行红外信号传输所制定的 标准，几乎所有的红外遥控系统都是按照特定的红外 线信号传输协议来进行信号传输。
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7.1 红外遥控系统概述——组成
红外遥控系统一般由发送端和接收端两部分组成。 常见的家电红外遥控系统中，发送端一般为遥控器，由
键盘电路、红外编码芯片、电源和红外发射电路组成。 接收端可由红外接收电路、红外解码芯片、电源和应用
电路等组成。 多路控制的红外遥控系统，其红外发射部分一般有许多
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7.3 红外遥控设计任务
了解红外遥控系统组成及红外信号的传输过程。 基于单片机平台设计、实现信号的红外传输功能。
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7.4 红外遥控设计方案
图1 单片机红外遥控系统框图
系统工作过程：发送端采用单片机将待发送的二进制信 号编码调制为一系列的脉冲串信号，通过红外发射管发 射红外信号。
接收端采用一体化红外接收头HS0038对红外信号进行 接收、放大、滤波、解调处理，得到TTL电平的编码信 号，再经过单片机解码出原始信号并通过液晶显示。
信号进行识别、解码，得到原始信号，并送液晶屏显示。
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红外接收电路 原理图
1602液晶显示 电路原理图
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红外接收部分实物图
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7.5 遥控系统硬件设计——系统实物图1
系统实物图1：单片机发射和接收
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7.5 遥控系统硬件设计——系统实物图2
系统实物图2：遥控器发射-单片机接收
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7.6 NEC红外传输协议
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7.2 四个关键环节——编码与解码
红外遥控信号是一连串的二进制脉冲码，用什么样的空 号和传号的组合来表示二进制数的“0”和“1”，即信号 传输采用的编码方式，需要系统收发端事先约好。通常， 红外遥控系统的编码方式如下，后两种最为常用。
1） FSK（移频键控）方式：是用两种不同的脉冲频率分别 表示二进制数的“0”和“1”。
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发送引导码（9ms载波+4.5ms空闲） 发送用户码
发送用户码反码
发送命名码
发送命名码反码
发送结束码（0.65ms载波+40ms空闲） 发送重复码（9ms载波 +2.25ms空闲+结束码）
红外遥控发射一次键值数据流程图
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7.7 遥控系统软件设计——发射端软件设计
2. 单帧数据发送子程序 主要完成一帧（8位）数据的PPM编码功能。 待发送数据的二进制数值无非是“0”、“1”信号。在
第四字节为数据反码，是第三字节数据码反相后的编 码，编码时可用于对数据码进行纠错。
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7.6 NEC红外传输协议——单次与重复按键
红外遥控器单次按键波形格式与NEC数据格式相同。
而持续按键，首先会发出一个和单次按键一样的波形
出来，经过大概 40ms 后，会产生一个 9ms 载波加
2.25ms 空闲，再跟一个停止位波形，这个叫重复码，
第七章.红外遥控系统
7.1 红外遥控系统概述 7.2 红外遥控系统设计四个关键环节 7.3 红外遥控设计任务 7.4 红外遥控设计方案 7.5 遥控系统硬件设计 7.6 红外传输协议 7.7 遥控系统软件设计
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7.1 红外遥控系统概述——特点及应用
红外遥控技术是红外技术、红外通讯技术和遥控技术的 结合。
终把数据码解出来。当解出一个引导码和连续32个逻辑
电平，就完成了一次红外键值解码。
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7.7 遥控系统软件设计—编程相关硬件连接
发射端单片机
红外发 P3.6 射电路
HS0038
GND VO
VCC
接收端单片机
P3.2(INT0） Px.x
液晶显示
注意：1.发射部分：发射管阴极连接P3.6;
2.接收部分:J1的短接帽应连上,且尽量压低。
共占4字节32位，是众多载波和空闲交叉，其长短由其要传 递的具体数据来决定。数据传送低位在前，高位在后。 停止位：起隔离作用，一般不进行判断，编程时不予理会。
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7.6 NEC红外传输协议——数据格式
NEC 协议的数据格式
注意：数据编码中第二字节是用户码还是用户码的反 码由生产厂商决定。用户反码是用户码反相后的编码， 编码时可用于对用户码进行纠错。
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7.5 遥控系统硬件设计——接收端
红外遥控系统接收端硬件设计包含红外接收电路、单片 机电路、液晶显示电路三部分。
红外接收电路采用一体化红外接收头HS0038。 HS0038 具体介绍及使用方法参见红外报警系统设计。
液晶显示部分设计同前面系统一样。 接收端单片机电路的主要任务：对HS0038输出的解调
遥控器的基带通信协议很多，大概有几十种，常用的 有 ITT 协议、NEC 协议、Sharp 协议、Philips RC-5 协议、Sony SIRC 协议等。用的最多的就数 NEC 协 议了。
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7.6 NEC红外传输协议——数据格式
NEC 协议的数据格式 引导码： 9ms 载波+4.5ms 空闲； 用户码（地址码）及其反码，命令码（数据码）及其反码：
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7.7 遥控系统软件设计——发射端软件设计
发送端，单片机根据NEC协议规定的数据格式进行原始信 息的编码、调制。
假定待发送信息为：用户码为0x80，数据码为0x08。 根据NEC协议，一个键值信号（即一个数值）的发送数据
格式为：引导码（9ms载波+4.5ms空闲）+用户码（即键值 信号的地址）+用户码的反码+数据码（即键值信号的数值） +数据码的反码，且传输的数据信息需要PPM编码。 发送端程序需要完成：38kHz调制信号的产生、数据的PPM 编码及调制、数据发送功能。
在实际的产品设计或业余电子制作中，解码芯片并不一定 能完成我们要求的功能，这时就需要了解所使用的编码芯 片到底是如何编码的，以便用单片机或数字电路去定制解 码方案。
由单片机开发的红外遥控系统，同样包含发送端和接收端
两部分。相比于采用专用编解码芯片实现的红外遥控系统，
单片机开发的红外遥控系统具有定制化、开发功能灵活等
单帧发送子程序中，将“0”信息的发送转换成560us 的载波和560us 的空闲来发送，将“1”信息的发送转 换成560us 的载波和（2.25ms-560us）的空闲（约 1.685ms）来发送。 发送数据时，先发送一帧数据二进制数值的最低位， 然后通过右移功能发送次低位，一位一位由低位到高 位如此发送，完成一帧数据8个二进制数值的发送。