红外遥控器的基本原理.docx
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红外遥控器的基本原理
红外遥控器的基本原理
∙ 红外线的特点人的眼睛能看到的可见光，若按波长排列，依次（从长到短）为红、橙、黄、绿、青、蓝、紫，红光的波长范围为0.62μm～0.7μm，比红光波长还长的光叫红外线。
红外线遥控器就是利用波长0.76μm～1.5μm之间的近红外线来传送控制信号的。
红外线的特点是不干扰其他电器设备工作，也不会影响周边环境。
电路调试简单，若对发射信号进行编码，可实现多路红外遥控功能。
红外线发射和接收
人们见到的红外遥控系统分为发射和接收两部分。
发射部分的发射元件为红外发光二极管，它发出的是红外线而不是可见光。
常用的红外发光二极管发出的红外线波长为940nm左右，外形与普通φ5mm发光二极管相同，只是颜色不同。
一般有透明、黑色和深蓝等三种。
判断红外发光二极管的好坏与判断普通二极管一样的方法。
单只红外发光二极管的发射功率约100mW。
红外发光二极管的发光效率需用专用仪器测定，而业余条件下，只能凭经验用拉距法进行粗略判定。
接收电路的红外接收管是一种光敏二极管，使用时要给红外接收二极管加反向偏压，它才能正常工作而获得高的灵敏度。
红外接收二极管一般有圆形和方形两种。
由于红外发光二极管的发射功率较小，红外接收二极管收到的信号较弱，所以接收端就要增加高增益放大电路。
然而现在不论是业余制作或正式的产品，大都采用成品的一体化接收头。
红外线一体化接收头是集红外接收、放大、滤波和比较器输出等的模块，性能稳定、可靠。
所以，有了一体化接收头，人们不再制作接收放大电路，这样红外接收电路不仅简单而且可靠性大大提高。
红外遥控器的协议
∙ 鉴于家用电器的品种多样化和用户的使用特点，生产厂家对红外遥控器进行了严格的规范编码，这些编码各不相同，从而形成不同的编码方式，统一称为红外遥控器编码传输协议。
了解这些编码协议的原理，不仅对学习和应用红外遥控器是必备的知识，同时也对学习射频（一般大于300MHz）无线遥控器的工作原理有很大的帮助。
到目前为止，笔者从外刊收集到的红外遥控协议已多达十种，如：
RC5、SIRCS、SONy、RECS80、Denon、NEC、Motorola、Japanese、SAMSWNG和Daewoo等。
我国家用电器的红外遥控器的生产厂家，其编码方式多数是按上述的各种协议进行编码的，而用得较多的有NEC协议。
红外遥控器的结构特征
∙ 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（采用AT89S52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、键输入编码器、指令译码器、用户码转换器、数码调制电路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。
在红外接收器中，光电转换器件（一般是光电二极管或光电三极管，我们这里用的是PIN光电二极管）将接收到的红外光指令信号转换成相应的电信号。
此时的信号非常微弱而且干扰特别大，为了实现对信号准确的检测和转换，除了高性能的红外光电转换器件，还应合理地选择并设计性能良好的电路形式。
最常用的光电转换器件是光电二极管，当光电二极管PN结的光敏面受到光照射后，PN结的半导体材料吸收光能，并将光能转换为电能。
当光电二极管上加有反向电压时，二极管中的反向电流将随入射光照强度的变化而变化，光的辐照强度越大，其反向电流越大。
也就是说，光电二级管的反向电流随入射的光脉冲作同频率的变化。
红外遥控器的应用
∙ 红外遥控器由于受遥控距离、角度等影响，使用效果不是很好，如采用调频或调幅发射接收编码，则可提高遥控距离，并且没有角度影响。
红外遥控发射和接收模块可以用在室内红外遥控中，它不影响周边环境、不干扰其它电器设备。
由于其无法穿透墙壁，所以不同房间的家用电器可使用通用遥控器而不会产生相互干扰;电路调试简单，只要按给定电路连接无误，一般不需任何调试即可投入工作;编解码容易，可进行多路遥控。
现在红外遥控在家用电器、室内近距离遥控中得到了广泛的应用。
另外模块还可以用在其他红外遥控系统中，应用前景十分广阔。
51单片机设计的红外线遥控器电路图
及工作原理
你家里是否有一个电视机遥控器或者空调机遥控器呢？
你是否也想让它遥控其他的电器甚至让它遥控您的电脑呢？
那好，跟我一起做这个“红外遥控解码器”。
该小制作所需要的元件很少：
单片机TA89C2051一只，RS232接口电平与TTL电平转换心片MAX232CPE一只，红外接收管一只，晶振11.0592MHz,电解电容10uF4只，10uF一只，电阻1K1个，300欧姆左右1个，瓷片电容30P2个。
发光二极管8个。
价钱不足20元。
电路图及原理：
主控制单元是单片机AT89C2051,中断口INT0跟红外接受管U1相连，接收红外信号的脉冲，8个发光二极管作为显示解码输出（也可以用来扩展接其他控制电路），U3是跟电脑串行口RS232相连时的电平转换心片，9、10脚分别与单片机的1、2脚相连，（1脚为串行接收，2脚为串行发送），MAX232CPE的7、8脚分别接电脑串行口的2（接收）脚、3（发送脚）。
晶振采用11.0592MHz，这样才能使得通讯的波特率达到9600b/s，电脑一般默认值是9600b/s、8位数据位、1位停止位、无校验位。
电路就这么简单了，现在分析具体的编程过程吧。
如图所示，panasonic遥控器的波形是这样的（经过反复测试的结果）。
开始位是以3.6ms低电平然后是3.6ms高电平，然后数据表示形式是0.9ms低电平0.9ms高电平周期为1.8ms表示“0”，0.9ms低电平2.4ms高电平周期为3.3ms表示“1”，编写程序时，以大于3.4ms小于3.8ms高电平为起始位，以大于2.2ms小于2.7ms高电平表示“1”，大于0.84ms小于1.11ms高电平表示“0”。
因此，我们主要用单片机测量高电平的长短来确定是“1”还是“0”即可。
定时器0的工作方式设置为方式1：
movtmod,#09h，这样设置定时器0即是把GATE置1，16位计数器，最大计数值为2的16次方个机器周期，此方式由外中断INT0控制，即INT0为高时才允许计数器计数。
比如：
jnbp3.2,$
jbp3.2,$
clrtr0
这3条指令就可以测量一个高电平，接下来读取计数值TH0,TL0就可以分辨是起始位还是“1”或“0”。
在确定码表之前，您可以使用P0口的8个发光二极管来显示编码，16位编码分两次显示：
movp0,keydata
acalldelay_1s；//1ms延时子程序
movp0,keydata+1
ljmpmain
根据P0相继的两次显示的编码，记录每个按键的编码，形成编码表，即遥控器编码的解码完毕。
码表确定之后，以后接收到遥控器的编码之后，就与码表比较，找到匹配的码项，并把该码项对应的顺序号输出到P0口，同时也把顺序号向串行口输出到电脑，电脑接收该数据后由串口软件决定如何处理。
程序不长，下面是完整的程序和注释：
（先看流程图）
keydataequ30h;//该地址和31H地址用来存放遥控器按键编码。
org00h
main:
movkeydata,#0;//清零
movtmod,#09h;//设置定时0方式1，GATE=1
movr7,#0;//计数器，用来计数是否满8位
movr6,#0;//计数器，用来计数是否满2字节（解16位编码）
jbp3.2,$;//是否为低电平
again:
;//如果为低，继续往下面执行
movtl0,#0;//清零TL0
movth0,#0;//清零TH0
setbtr0;//开启定时器0
jnbp3.2,$;//等待高电平到来
jbp3.2,$;//高电平到来，此时开始计数
clrtr0;//高电平结束，停止计数
mova,th0;//读取th0值，TL0忽略不计
clrc;//
subba,#12;//
jcagain;//th0<12则转，即小于3.4ms,你可以算一下这个时间
mova,#14;//
clrc;//
subba,th0;//和14比较，如果TH0>14则大于3.8ms
jcagain;//大于3.8ms，从新再检测
nextbit:
;//起始位找到了，然后下一位
movtl0,#0;//
movth0,#0;//
setbtr0;//启动定时器
jnbp3.2,$;//等待高电平
jbp3.2,$;//高电平到来，此时开始计数
clrtr0;//高电平结束，停止计数
mova,th0;//读取计数值，TL0忽略不计
clrc;//
subba,#8;//th0和8比较
jcnext;;;;//若<2.2ms则转，再判断是否大于0.84ms
mova,#10;//再跟10比较
clrc;//
subba,th0;//
jcagain;;;;;;;//若>2.7ms，则放弃，从新检测
mova,keydata;//符合大于2.2ms小于2.7ms，即为“1”
setbc;//C=1
rrca;//把1移位进A
movkeydata,a;//保存
incr7;//计数器加1
cjner7,#8,nextbit;//是否满8位
incr6;//计数加1
cjner6,#2,last8;//是否满两字节
sjmpseach;//不满两字节，再新采集
last8:
;//满1字节，再接下来第二字节
movkeydata+1,a;//把第一字节编码数据保存到31h里
movr7,#0;//计数器R7清零
sjmpnextbit;//继续采集数据
next:
;//小于2.2ms时转到这里
mova,th0;//读取计数值TH0
swapa;//高4位与低4位对换
movr1,a;//保存到R1
anltl0,#0f0h;//取TL0高4位，低4位忽略不计
mova,tl0;//
clrc;//
rrca;//
rrca;//
rrca;//
rrca;//
adda,r1;//
movr1,a;//
subba,#30;//以上几行是把TH0的低4位和TL0的高4位合并为1字节作为计数值
jcnextbit;//判断是否<0.84ms，是则放弃，继续采集
mova,r1;//否
clrc;//
cjnea,#64,continue;//跟64比较
continue:
;//
jncnextbit;//a>64表示采样值>1.11ms放弃
mova,keydata;//否则，符合位“0”
clrc;//C=0
rrca;//把零右移进A
movkeydata,a;//保存
incr7;//计数器加1
cjner7,#8,nextbit;//是否满8位
incr6;//计数器加1
cjner6,#2,last_8;//是第一字节已经满
sjmpseach;//
last_8:
;//如果为第二字节
movkeydata+1,a;//则保存第一字节到31h
movr7,#0;//清零R7
sjmpnextbit;//
seach:
;//匹配按键编码
movr0,#-2;//按键编码字节个数计数器
movr1,#-1;//按键顺序计数器
seach1:
;//
incr0;//
seach2:
;//
incr0;//
incr1;//
cjner1,#29,compare;//是否R1=29
sjmpexit0;//
compare:
;//开始匹配
mova,r0;//
movdptr,#keycode;//地址指针指向码表首址
movca,@a+dptr;//取码
cjnea,keydata,seach1;//比较
incr0;//R0+1,再比较下一字节（每个按键编码为2字节）
mova,r0;//
；movdptr,#keycode;//
movca,@a+dptr;//比较
cjnea,keydata+1,seach2;//是否匹配，不匹配则继续跟下一字节比较
movp1,r1;//如果匹配，把按键顺序号输出到p1
send:
;//
movtmod,#20h;//设置timer1,mode2
movtl1,#0fdh;//设置定时器初值
movth1,#0fdh;//
movscon,#01010000b;//以上设置，即设置串口波特率系数为：
9600,8,1,0
setbtr1;//启动定时器1
loop_s:
;//
movsbuf,r1;//把R1（按键顺序号）输出到串口
jnbti,$;//等待是否发送完毕
clrti;//发送完毕，清零TI
exit0:
;//
ljmpmain;//循环
keycode:
;//每两字节代表一个按键的编码
db11111000b,00000000b,11111100b,00000000b,11111001b,11000000b
db11111100b,11000000b,11111010b,00000000b,11111010b,00100000b
db11111010b,01000000b,11111010b,01100000b,11111010b,10000000b
db11111010b,10100000b,11111010b,11000000b,11111010b,11100000b
db11111011b,00000000b,11111011b,00100000b,11111011b,01000000b
db11111011b,01100000b,11111111b,01100000b,11111111b,10100000b
db10001100b,10001110b,10001101b,11101110b,10001100b,10101110b
db10001101b,11001110b,11111000b,11100000b,11111100b,10000000b
db11111100b,01000000b,11111001b,10100000b,11111100b,10100000b
db11111100b,01100000b
end
---------------------------------------------------------------------------------
各种遥控器编码不同，如果你采用的是其他遥控器，修改几个参数即可（当然按键的编码表肯定不同了），即计数器的值不同，不过有的遥控器有机器码（机器码每个按键都是一样的），此时可以跳过机器码的采集。
最后有一点想提一下的是，刚开始不知道遥控器的编码是比较麻烦的，笔者在“双龙电子“网站下载了个声卡示波器，用他可以一目了然观看遥控器的波形，测量其脉冲宽度，有了它确实方便很多。
附录A
单通道红外遥控发射电路
红外遥控电路原理图
阅读中外文献资料摘要
[1]李军.检测技术及其仪表.中国轻工业出版社
[2]贺红娟等.汇编语言程序设计教程.清华大学出版社
[3]孙亮杨鹏.自动控制技术.北京工业大学出版社
[4]刘守义钟苏.数字电子技术.西安电子科技大学出版社
[5]周雪.模拟电子技术.西安电子科技大学出版社
[6]杨宏丽王静霞.单片机基础教程.人民邮电出版社
[7]林伸茂.8051单片机彻底研究经验篇.人民邮电出版社
[8]刘文涛.MCS-51单片机培训教程．电子工业出版社
总结与展望
回顾历时几个月的从理论准备，到实践准备，到最后的撰写论文、定稿，此时，我思绪万千，收益颇丰，既有对已有知识和技能的巩固，又有对新知识的理解和掌握，同时也提高了我的动脑和动手能力，使我了解了设计的步骤，获得了设计过程中的一些经验。
主要有以下几点：
在这次毕业设计中，我采用理论和实际毕业设计中遇到的相结合的方法，将过去所学的知识应用到设计当中，很好的解决了毕业设计中遇到的各种问题。
这对我来说不仅是对所学知识的理解、巩固和加深，而且增强了应运所学知识解决实际问题的能力。
此次毕业设计中，我了解了许多以前从未接触过的知识，开阔了视野，增长了见识，为以后的工作打下了坚实的基础。
这次毕业设计，端正了我的学习态度，使我更深刻的认识到团结协作和虚心求教的重要性，这是完成一份工作所必需的，也是做好一份工作的前提。
致谢
随着毕业论文的完成，我的大学生活即将结束。
借此机会，我要对在大学期间帮助过的人表示深深的感谢。
首先感谢我的指导老师，在他的悉心指导下我顺利完成了我的论文设计。
他的治学严谨、要求严格的作风，对我的求学态度和目标产生了深远的影响，在此期间，老师在学术上的孜孜不倦的指导使我受益匪浅。
而且，老师在这次毕业论文的资料收集和论文写作上给了我相当大的帮助，所以我再次向老师表示深深的感谢。
同时，我还要感谢和我一起努力的同学，是他们给了我很多宝贵的资料，使我能够顺利的了解到最新信息，对我的论文完成有很大的帮助。
除此之外，我还要感谢各位任课老师对我在校期间的悉心教导，请在这里接受我诚挚的谢意！
最后，感谢母校对我的培养，祝愿我的母校明天更加辉煌！
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