红外遥控器的原理

红外遥控器的原理

红外遥控器的硬件电路

红外遥控发射器由键盘矩阵、遥控专用集成电路、激励器和红外发光二极管组成。遥控专用集成电路(通常是四位单片机)是发射系统的核心部分，其内部由振荡电路、定时电路、扫描信号发生器、键输入编码、指令译码器、用户码转换器、数码调制电路以及缓冲放大器等组成。它能产生键位扫描脉冲信号，并能译出按键的键码，再经遥控指令编码器得到某键位的遥控指令(遥控编码脉冲)，由38KHZ的载波进行脉冲幅度调制，载有遥控指令的调制信号激励红外二极管发出红外遥控信号。

红外遥控器发射硬件图

当按下某个键时，发送电路就产生对应的编码，经过调制后，在输出端产生串行编码的脉冲。这些脉冲经过驱动电路后由红外二极管发射出去。当接收端接收到光信号后，先经过光放大器再经过专用解码芯片将其还原(解调)为串行编码脉冲，然后由接收电路按照编码解码的协议转换为相应的控制电平，最后由执行电路驱动开关等完成要求的操作。

遥控器里面是一个键盘编码器，每个按键对应一个编码，在把编码调制到一个高频信号上，其目的是为了降低发射的功率损耗;再把调制好的信号送给红外发光管把信号发送出去。接收过程恰好与此相反，首先由红外接收管收到微弱的信

号，经放大后解解调(把高频载波去掉)，再进行解码，就可得到遥控器发过来的数据。

红外遥控器的红外编码

遥控系统中传输的数据是一串编码脉冲，也就是一组连续的串行二进制码，只是该脉冲是用调制过的载波表示的。对于一般的遥控系统，此串行码由红外接收头解调后，作为微控制器的遥控输入信号，由其内部CPU完成对遥控指令的解码，设计人员通常利用红外编码解码专用芯片或者单片机研制各种红外遥控系统，对各种电气设备进行遥控。

目前市场上有成百上千的编码方式并存，没有一个统一的国际标准，只是各芯片厂商事实上的标准，在自己的遥控器中使用自己指定的标准。但由于早期的生产遥控芯片的厂家较少，主要集中在欧洲和日本，他们所使用的编码标准成为后续很多厂家遵循或者模仿的标准，也就是说很多厂家生产出自己的遥控器，但只是在脉冲宽度、数据位的个数上有一些变化，在整个码型结构上还是遵循的老厂家的标准。随着单片机技术的发展，很多公司使用通用单片机编码然后通过红外光调制后发射。

下面介绍最常用的NEC标准:采用数字脉宽调制来表示“0”和“1"。

经遥控器发送的是串行数据，通过脉冲的占空比来区别‘0’和‘1’;以脉宽为0.565ms,间隔0.56ms，周期为1.125ms的组合表示二进制‘0’;以脉宽为

0.565ms，间隔为1.685ms，周期为2.25ms的组合表示二进制‘1’。其波形如下图30所示:

红外遥控器的红外编码发送

红外遥控信号的原理，一个完整的控制字经过一定的编码方式表示出来以后，究竟以怎样的方式发送出去，还是该原理中一个很重要内容，必须进行分析，下面对红外遥控信号的码流传输方式作一个全面的分析。

所谓的码流传输方式，就是指当一个遥控器的按键被按下在松开之前，遥控码向外发送的方式，具体来说，就是发送了一个完整的控制字之后，如果按键还没有松开，那接下来发送的是简单的重复完整的控制字，还是后加重复码，还是根本就没有数据，如果有数据，是什么样的数据，之间的间隔是多少。

下面仍然以最广泛的NEC标准为例介绍:

该传输方式是这样的:前面带有一个引导码，实验数据中见得最多的是高电平9ms、低电平4. 5ms的方波:引导码之后是完整的控制字，包含地址信息和命令信息，其中地址位和命令位的个数在不同的标准中是不同的，之后是一个间隔，该间隔的时间长短不一定，但是从资料和实验数据看，没有小于15ms的，间隔之后是发送的重复码，一般是与数据码有区别的方波，该重复码每隔一定的时间(一般是数十个毫秒以上)重复发送。

红外遥控器红外编码总结

1)、编码原理的分类总结

(1)脉宽或者周期的不同来表示“0”和“1”

(2)相位不同表示“0”和“1”

(3)不同的脉宽间隔表示“0”和“1”

2)、按照码型结构的分类总结:将数据字的构成的不同忽略掉，最大的特点在于

有的有引导码，有的没有引导码。

(1)有引导码

(2)没有引导码

3)、按照码流传输方式的分类总结:

(1)单数据码发送方式

(2)数据码简单重复发送方式

(3)重复码发送方式

自学习型智能红外遥控器设计

利用普通单片机对遥控器的发射信号的波形进行测量，然后将测量的数据回放。由于只关心发射信号波形中的高低电平的宽度，而不管其如何编码。

一般的红外遥控系统是由红外遥控信号编码发送器(编码芯片或者单片机)、载波振荡器、红外遥控信号接收器和编码器(解码芯片或者单片机)及其他外围电路等组成。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进行控制操作。接收部分包括红外接收管(集成了光电转换、放大装置和解调电路)、指令检出、记忆驱动以执行驱动电路。发射部分包括键盘矩阵电路、编码电路、定时信号发生器，码元调制电路，发射驱动电路、红外发射电路。

遥控器组成框图

不同的红外遥控器之间的主要区别在于拥有不同的遥控发射集成芯片和编码的调制方式。经过大量的研究分析发现，绝大多数的遥控器具有相同的载波频率。

自学习型红外遥控器系统的构成

自学习型红外遥控器相对于传统遥控器最大的改进在于增加了接收与信号处理部分，能将接收到的信号解调，然后通过测量其脉宽对信号解码，并存储于EEPROM 中，供发射指令时调用。

设计的电路具有执行学习、预存编码、模拟发射编码等功能

本系统电路组成框图

因为这些红外遥控器的设计没有遵循统一的红外遥控标准。所以不同的遥控器发出的红外指令中，起始码各不相同，而且后面的控制指令差别也很大，甚至指令码的位数也不相同。通过采用数字示波器对红外指令信号进行采集，发现它们和标准的编码方式差别较大，但基本的编码思想是相同的，都是采用不同的周期、不同占空比的脉冲来分别表示0 和1 。不同遥控器的脉冲周期可能不同，占空比也不尽相同。

对多种遥控器的指令信号研究发现，相同设备的遥控器的遥控信息的起始码是相同的，而后面的指令信息是不同的。不同遥控器的遥控信息码起始位则是不同的。在图4一图6中还可以分析出，每种遥控器发射的信息都是以1个一宽一窄的正负脉冲为起始，后面紧跟设备信息，再后面才是控制指令信息。由以上分析发现，可以将EEPR0M 划分为N个空间，相同设备的指令放在一个空间中，即可以存放N个设备的指令，每个设备的指令由EEPROM的地址来去分。同理再把每个设备