红外遥控文献综述

杭州电子科技大学

毕业设计（论文）文献综述

毕业设计（论文）题目基于单片机的红外遥控电路设计

文献综述题目基于单片机的红外遥控编码方式学院电子信息学院

专业电子科学与技术

姓名刘正国

班级07042011班

学号07042019

指导教师方志华

基于单片机的红外遥控编码方式

前言

随着科学技术的发展，单片机因其高可靠性和高性价比，在智能化家用电器、仪器仪表等诸多领域内得到了极为广泛的应用。当前单片机对家用电器控制呈现出外型简单化、功能多样化、性能优越化的发展趋向。红外遥控是目前使用较多的一种遥控手段。红外线遥控装置具有体积小、功耗低、功能强、成本低等特点。在家庭生活中，录音机、音响设备、空调彩电都采用了红外遥控系统。本文主要研究采用单片机发送并接收红外遥控信号的方法。

主题

1 单片机红外遥控系统概述

红外遥控有发送和接收两个组成部分。发送端采用单片机的定时中断功能，由定时器 T0 产生周期性的 26us 的矩形脉冲,即每隔13us，定时器 T0 产生中断输出一个相反的信号使单片机输出端产生周期为38KHz的脉冲信号。脉冲图如图 1 所示。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。红外接收端普遍采用价格便宜,性能可靠的一体化红外接收头(如HS0038 , 它接收红外信号频率为38KHz ,周期约26μs)接收红外信号,它同时对信号进行放大、检波、整形,得到TTL 电平的编码信号,再送给单片机,经单片机解码并执行,去控制相关对象。整个系统如图 2所示。

图 1 38KHz 载波信号

图 2 红外线遥控系统框图

2 红外遥控编码方式

2.1 脉冲个数编码方式

该方式中遥控端采用脉冲个数编码，不同的脉冲个数代表不同的码，最小为2个脉冲，最大为17个脉冲。为了使接收可靠，在编码发射的起始处设置引导帧，即第一位码宽为3ms ，用来使接收端判别遥控操作已开始。其余为1ms ，遥控码数据帧间隔大于10ms ，如图3所示。

2.1.2 遥控码的发射

系统中可采用89S51 芯片。并用P1口组成键盘，获取键值，用内部的定时器T0产生一个38KHz 的软件定时中断，当作红外遥控的调制基波，当某个操作按键按下时，单片机先读出键值，然后根据键值设定待发射遥控码的脉冲个数，再调制成38kHz 方波由红外线发光管发射出去。单片机P3.5端口的输出调制波形如图3所示。

2.1.3遥控码的接收

当红外线接收器接收到红外遥控信号，并输出脉冲帧数据时，第一位码的低电平将启动中断程序，实时接收数据帧。在数据帧接收时，将对第一位（起始位）码的码宽进行验证。若第一位低电平码的脉宽小于2ms ，将作为错误码处理。当间隔位的高电平脉宽大于3ms 时，结束接收，然后根据累加器A 中的脉冲个数，执行相应输出口

的操作。图4就是红外线接收器输出的一帧遥控码波形图。

图 4

红外线接收器输出的一帧遥控码波形图

2.2脉冲位置调制编码

二进制脉冲码的形式有多种，其中最为常用的是PWM 码(脉冲宽度调制码)和PPM 码(脉冲位置调制码）。前者以宽脉冲表示1，窄脉冲表示0。后者脉冲宽度一样，但是码位的宽度不一样，码位宽的代表1，码位窄的代表0。此方法采用不同的脉宽宽度来实现二进制信号的编码,

可由发送单片机来完成。用图5 (a) 表示二进制信号中的高电平‘1’,其特征是脉冲中低电平与高电平的宽度均等于0. 26ms ;用图5 (b) 表示二进制信号中的低电平‘0’,其特征是脉冲中高电平的宽度等于0. 26ms ,而低电平的宽度是高电平的二倍,等于0. 52ms 。上述脉冲宽度可适当调整,以适应不同数据

遥控编码脉冲信号由引导码、系统码、系统反码、功能码、功能反码等信号组成。引导码也叫起始码，由宽度为9ms 的高电平和宽度为4.5ms 的低电平组成（不同的红外家用设备在高低电平的宽度上有一定区别），用来标志遥控编码脉冲信号的开始。如图6所示。

图 6 信号引导码图

第一位 1ms

系统码也叫识别码，它用来指示遥控系统的种类，以区别其它遥控系统，防止各遥控系统的误动作。功能码也叫指令码，它代表了相应的控制功能，接收机可根据功能码的数值完成各种功能操作。系统反码与功能反码分别是系统码与功能码的反码，反码的加入是为了能在接收端校对传输过程中数据是否产生差错。脉冲位置表示的“0”和“1”组成的 32 位二进制码前 16 位控制指令，控制不同的红外遥控设备。而不同的红外家用电器又有不同的脉冲调控方式，后 16位分别是 8 位的功能码和8 位的功能反码。串行数据码时序图如 7 所示。

图 7 串行数据码时序图

2.2.1二进制信号的调制

二进制信号的调制仍由发送单片机来完成,如图8所示,A是二进制信号的编码波形,B 是频率为38KHz (周期为26μs) 的连续脉冲,C 是经调制后的间断脉冲串(相当于C = A ×B) ,用于红外发射二极管发送的波形。图8 中,待发送的二进制数据为101。

A

B

C

C=A*B

图8 二进制信号的调制

2.2.2二进制信号的解调

二进制信号的解调由一体化红外接收头（如HS0038）来完成,它把收到的红外信号(图9 中波形D ,也是图8 中波形C) 经内部处理并解调复原,输出图9 中波形E (正好是对图8 中波形A 的取反) ,HS0038 的解调可理解为:在输入有脉冲串时,输出端输出低电平,否则输出高电平。可直接与单片机串行输入口及外中断相联，以实现实时接收遥控信号产生中断并解调为遥控码。

D

图 9 红外接收头输入输出波形

2.2.3二进制信号的解码

二进制信号的解码由接收单片机来完成,它把红外接收头送来的二进制编码波形通过解码,还原出发送端发送的数据。如图9 ,把波形E 解码还原成数据信息101。

总结

本文主要介绍了基于单片机的红外遥控系统的两种编码方式，第一种为脉冲个数编码方式，该方法简单易懂，相应收发软件的编写也较简单，容易上手，在一些低端产品中常有采用。但其缺点很明显：脉冲发射过于简单，无编码校验，易与其他设备产生干扰，抗干扰能力不足。第二种为脉冲位置调制编码，此法能满足日常应用的绝大部分要求。具有编码校验功能使不同设备间能相互区分，具有一定的抗干扰能力。但编码稍显复杂，初学者难于掌握。

综上第二种方法是较合理的一种编码方式。在日常生活及工业生产中应得到广泛应用。