紅外遙控的基本原理及通用多址遙控系統介紹

紅外遙控在家用電器、安全保衛、工業(yè)控制以及人們日常生活中廣泛應用，特別是家用電器、安全保衛。

　　當家里的電視或者VCD、DVD較多時(shí)，有時(shí)候用遙控器遙控它們，會(huì )產(chǎn)生沖突，發(fā)生誤操作。本來(lái)只想遙控當中的一臺機器，但是兩臺電視機或者一臺VCD（DVD）和一臺電視機同時(shí)受到遙控。仔細分析，這兩個(gè)設備產(chǎn)生沖突是由紅外編碼的問(wèn)題引起的，由于它們有相同的地址編碼，所以會(huì )同時(shí)發(fā)生動(dòng)作，這就造成了上述麻煩。解決問(wèn)題的關(guān)鍵在于，給每個(gè)電器設置不同的地址編碼，當遙控時(shí)，先發(fā)送地址編碼，地址相同的才能接受動(dòng)作，接受后續發(fā)來(lái)的數據，先選擇要遙控的對象，而后再按鍵執行相應的動(dòng)作。

在本文介紹的設計中，用單片機模擬紅外遙控器編碼，從矩陣鍵盤(pán)輸入要遙控的地址，然后通過(guò)紅外發(fā)光二極管發(fā)射編碼信號，接收部分先把發(fā)射部分發(fā)射的編碼信號接收下來(lái)，再和自己本身的地址作比較，如果地址相同，則點(diǎn)亮一只二極管，表示地址相同，遙控成功；否則二極管仍舊是熄滅的。

　　此設計是根據紅外線(xiàn)遙控的原理設計的，可以在此基礎上設計出解決家用電器“打架”現象的電路系統，應用到實(shí)際生產(chǎn)中，因此具備一定的實(shí)用性。

紅外遙控的基本原理

　　紅外線(xiàn)遙控系統一般由發(fā)射器和接收器兩部分組成。發(fā)射器由指令鍵、指令信號產(chǎn)生電路、調制電路、驅動(dòng)電路及紅外線(xiàn)發(fā)射器組成。當指令鍵被按下時(shí)，指令信號產(chǎn)生電路便產(chǎn)生所需要的控制信號，控制指令信號經(jīng)調制電路調制后，最終由驅動(dòng)電路驅動(dòng)紅外線(xiàn)發(fā)射器，發(fā)出紅外線(xiàn)遙控指令信號。

　　接收器由紅外線(xiàn)接收器件、前置放大電路、解調電路、指令信號檢出電路、記憶及驅動(dòng)電路、執行電路組成。當紅外接收器件收到發(fā)射器的紅外指令信號時(shí)，它將紅外光信號變成電信號并送到前置放大電路進(jìn)行放大，再經(jīng)過(guò)解調器后，由信號檢出電路將指令信號檢出，最后由記憶電路和驅動(dòng)電路驅動(dòng)執行電路，實(shí)現各種操作。

　　控制信號一般以某些不同的特征來(lái)區分，常用的區分指令信號的特征是頻率和碼組特征，即用不同的頻率或者編碼的電信號代表不同的指令信號來(lái)實(shí)現遙控。所以紅外遙控系統通常按照產(chǎn)生和區分控制指令信號的方式和特征分類(lèi)，常分為頻分制紅外線(xiàn)遙控和碼分制紅外線(xiàn)遙控。

　　圖1 遙控發(fā)射部分組成

　　1 紅外遙控系統發(fā)射部分

　　紅外遙控發(fā)射器由鍵盤(pán)矩陣、遙控專(zhuān)用集成電路、驅動(dòng)電路和紅外發(fā)光二極管三部分組成，結構如圖1所示。

　　當有鍵按下時(shí)，系統延時(shí)一段時(shí)間防止干擾，然后啟動(dòng)振蕩器，鍵編碼器取得鍵碼后從ROM中取得相應的指令代碼（由0和1組成的代碼），遙控器一般采用電池供電，為了節省電量和提高抗干擾能力，指令代碼都是經(jīng)32～56kHz范圍內的載波調制后輸出到放大電路，驅動(dòng)紅外發(fā)射管發(fā)射出940nm的紅外光。當發(fā)送結束時(shí)振蕩器也關(guān)閉，系統處于低功耗休眠狀態(tài)。載波的頻率、調制頻率在不同的場(chǎng)合會(huì )有不同，不過(guò)家用電器多采用的是38kHz的，也就是用455kHz的振蕩器經(jīng)過(guò)12分頻得到的。

　　遙控發(fā)射器的信號是由一串0和1的二進(jìn)制代碼組成的，不同的芯片對0和1的編碼有所不同，現有的紅外遙控包括兩種方式：脈沖寬度調制（PWW）和脈沖位置調制（PPM或曼徹斯特編碼）。兩種形式編碼的代表分別是NEC和PHILIPS的RC-5。

　　2 紅外遙控系統接收部分

　　接收部分是由放大器、限幅器、帶通濾波器、解調器、積分器、比較器等組成的，比如采用較早的紅外接收二極管加專(zhuān)用的紅外處理電路的方法，如CXA20106，此種方法電路復雜，現在一般不采用。但是在實(shí)際應用中，以上所有的電路都集成在一個(gè)電路中，也就是我們常說(shuō)的一體化紅外接收頭。一體化紅外接收頭按載波頻率的不同，型號也不一樣。由于與CPU的接口的問(wèn)題，大部分接收電路都是反碼輸出，也就是說(shuō)當沒(méi)有紅外信號時(shí)輸出為1，有信號輸出時(shí)為0，它只有三個(gè)引腳，分別是+5V電源、地、信號輸出。

系統的設計

　　1 單片機編碼發(fā)射部分

　?、?鍵盤(pán)部分

　　紅外遙控器的發(fā)射器電路比較簡(jiǎn)單，由一個(gè)4×4矩形鍵盤(pán)、一個(gè)PNP驅動(dòng)三極管、一個(gè)紅外線(xiàn)發(fā)光二極管和兩個(gè)限流電阻組成。要遙控哪臺接收器由鍵盤(pán)輸入，即由鍵盤(pán)輸入要紅外遙控的地址，地址經(jīng)過(guò)編碼、調制后通過(guò)紅外發(fā)光二極管發(fā)射出去。

矩陣鍵盤(pán)部分由16個(gè)輕觸按鍵按照4行4列排列，將行線(xiàn)所接的單片機的I/O口作為輸出端，而列線(xiàn)所接的作為輸入。當沒(méi)有鍵被按下時(shí)，所有輸出端都是高電平，代表沒(méi)有鍵按下。有鍵按下時(shí)，則輸入線(xiàn)就會(huì )被拉抵，這樣，通過(guò)讀入輸入線(xiàn)的狀態(tài)就可以知道是否有鍵被按下。

　　鍵盤(pán)的列線(xiàn)接到P1口的低4位，行線(xiàn)接到P1口的高4位，列線(xiàn)P1.0～P1.3設置為輸入線(xiàn)，行線(xiàn)P1.4～P1.7設置為輸出線(xiàn)。

　　圖2 載波調制示意圖