红外遥控制作详解

红外遥控制作详解

摘要：文章从实际应用角度出发,详细分析了红外遥控器的编码原理，硬件电路搭建，并给出了遥控器信号发送与接收的程序流程。

引言：红外遥控自1974年发明以来，因其体积小、重量轻、价格低廉、使用灵活、功耗低及抗干扰能力强等特点得到很广泛的应用,在日常生活中随处可见，如红外线鼠标，红外线打印机，红外线键盘等等。本文将以红外遥控电路为例，详细介绍红外遥控的制作流程。

一、原理介绍

红外遥控系统由发射和接收两大部分组成，红外发射管将电能转化为光能，接收管感应红外光，将光能转化为电信号。其通信的机理是利用单片机控制NE555发送脉宽调制的串行码，以脉宽为1ms、间隔0.5ms、周期为1.5ms的组合表示二进制的“0”；以脉宽为3ms、间隔0.5ms、周期为3.5ms的组合表示二进制的“1”，通过一个9ms的起始码（低电平）,和一个5ms结果码（高电平）这个码值使程序能够判断是否可以开始接收数据。

二、硬件解析

整体硬件电路见附录。下面我们详细分析一下其中几个重点模块。

1.NE555调制模块

如果仅控制芯片的控制信号来驱动红外发射管的红外线发射，是不能让红外接收头收到信号的。接收头所能判断的信号为一定频率信号。大多数红外接收头能接收的中心频率为38kHz,但也有一些接收头中心频率为36kHz、37kHz、39kHz、40kHz,如果发射频率与接收频率相差1kHz,大多可以正常遥控,相差2kHz以上则会出现遥控不灵现象。而单片机的信号频率没有这

么大，因此，我们要对控制芯

片输出的控制信号进行调制。

这里我们所介绍的调制电路

以NE５５５为中心，加以一

定的外围电路，构成多谐振荡

器。

先来看一个NE５５５的

经典多谐振荡电路，如图１。

它的原理是把施密特触发器

的反相输出端经RC积分电路

接回到它的输入端，构成多谐

振荡器。即只要将NE５５５定时器的TH和TR连在一起拼成施密特触发器，然后再将V o经RC积分电路接回输入端就可以了。电容C1电压波型图如图２。

由波形图可以求出电容C１的充电时间T1和放电时间T2分别为：

T1R1R2Cln V cc V t

V cc V t

R1R2Cln2

T2R2C 0V t

0V t

R2Cln2

因此电路的振荡周期为：

T T1T2R12R2Cln2

在这里，我们应当注意到，由图１的电路所得到的输出脉冲的占

空比为：

q T1

T

R1R2

R12R2

占空比q恒大于50%。原因

主要是因为电容C1的充电

和放电路径不同，充电路径

中的电阻和放电路径中的电

阻始终不能达到平衡。知道

了这一原因，我们就可以对

该电路稍作改进。改进后的

电路如图3所示：二极管D1和D2改变了电容C1的充电电流和放电电流流经的路径，充电电流只经R1，放电电流只经R2。因此电容C1的

充电时间和放电时间分别变为：

T1R1Cln V cc V t

V cc V t

R1Cln2

T2R2Cln 0V t

0V t

R2Cln2

占空比为

q T1

T

R1

R1R2

这时，占空比可以达到任何

我们想要的值。在这里我们

取R1R2R

振荡周期为：

T T1T22RCln2

本电路中，红外接收管的载

波频率为f=38KHz，取电容

为0.1uF,代入上述公式中可

以计算出R=190欧姆。

2.红外发射驱动电路模块

红外发射的驱动电路可用图４电路，但这曾加了NE５５５的负担，红外发射的功率比较低，发射的距离不是很理想。图５很好的解决了这个问题，通过一个8050NPN型三极管，作为开关作用，驱动发射管在电源和地之间的导通状态来控制红外发射

与否，这样提高的红外发射的功率，也减轻了NE５５５的负载。

市场上一般所用的红外发射管的规格为工作电压 1.5-1.35（V）,工作电流50－10（mA）。这里取工作电压1.4V，工作电流36mA为例作一个粗略的计算。R＝（5-1.4）/0.036＝100欧姆。这种计算方式在电流不是太小

的情况下是可以用的。由图6

可知二极管的伏安特性曲线为

非线性，在不同电流下这个稳

压电压可能不同。理论上，我

们应当根据图6的伏安特性曲

线，由下式算得正确值：

R E c U F

I F

E c：电源电压

U F:I F值下的正向电压

3.红外接收电路模块

在程序中我们定义外部中断为边沿触发方式，下降沿有效。不接收信号时，中断口P3.2的电平为高电平状态。而发射头在没有信号时是一直处于发射状态的，使得接收头的电平一直处于

低电平，这正好与中断口的判断相反。也

就是说我们所需要做的工作是把接收头的

电平取反。当然，我们不需要特意去买一

个非门芯片，原理很简单，只要让接收头

的输出端控制三极管的B极，中断口接三

极管C极（这里以NPN型为例）上拉电

阻端，就可达到目的了。

三、软件流程

红外发射通过单片机的P2.7口控制NE555芯片的复位端，来控制555输出端调制后的38kHZ信号的输出与否，形成载波，以控制红外发射头的发射。其程序设计流程图下图所示。首先对

后面要用到的寄存器设初值，开中断允

许位，然后等待按键按下。延时1ms对

按键动作的二次判断可以防止第一次检

测到的信号为干扰信号。另外，延时还

可以起到反弹跳的效果。当第二次判断

有键按下则判定按键动作有效，开始扫

描按键，并存储相应键号。然后发送起

始码和结果码。接着把20H单元里的数

值带进位位左移，判断进位标志位CY

的电平，当C=1时，调用SEND1子程

序，发送3ms的高电平和0.5ms的低电

平，当C=0时，调用SEND0子程序，

发送1ms的高电平和0.5ms的低电平，

每发完一位都对C进行清零。如此循环移位八次，就达到了发送的效果。

本次使用的接收头为一体化接收头，它本身可以对接收信号进行放大、解调等。