红外遥控是一种无线、非接触控制技术,具有抗干扰能力强、信息传输可靠、功耗低、成本低、易于实现等显著优点。广泛应用于许多电子设备,特别是家用电器,并越来越多地应用于计算机和手机系统。本文首先介绍了红外遥控模块的基本原理,其次阐述了红外遥控模块的工作原理,最后介绍了红外遥控的重要环节和应用。
红外遥控发射电路由红外接收二极管、三极管或硅光电池组成,将红外发射器发射的红外光转换为相应的电信号,然后发送后放大器。
发射机一般由指令键(或操作杆)、指令编码系统、调制电路、驱动电路、发射电路等部件组成。当按下指令键或推动操作杆时,指令编码电路产生所需的指令编码信号,指令编码信号调制载波,然后通过发射电路向外发射调制的指令编码信号。
接收电路一般由接收电路、放大电路、调制电路、指令翻译电路、驱动电路、执行电路(机构)等组成。接收电路接收发射器发出的编码指令信号,放大后发送解调电路。解调电路解调已调制的指令编码信号,即恢复为编码信号。指令翻译器翻译编码指令信号,最后由驱动电路驱动执行电路,实现各种指令的操作控制(机构)。
按下遥控器的某个键,遥控器会发出一系列调制后的信号,红外集成模块接收后输出调制后的数字脉冲,每个键对应不同的脉冲,因此识别不同的脉冲可以识别不同的键。
上图是非常常见的车载MP3遥控器小巧易用。以下是红外发射和接受原理:
读者在这里可能会有疑问,那么不同的调制解调方法会产生不同的脉冲规则呢?是的,这是真的。
遥控发射器有很多特殊的芯片,可以根据编码格式分为两类。在这里,我们解释了一种应用广泛、解码方便的芯片。现在在日本NEC的uPD6121G以组成发射电路为例,说明编码原理(一般家庭使用)DVD、VCD、这种编码方法用于音响。按下发射器按钮后,会发出遥控码,不同遥控码的按钮也会有所不同。该遥控码具有以下特点:
采用脉宽调制的串行码,以脉宽为0.565ms、间隔0.56ms、周期为1.125ms组合表示二进制0;脉宽为0.565ms、间隔1.685ms、周期为2.25ms二进制示二进制1,其波形如图所示。
如图所示,0和1前端的低电平持续为0.56ms,所以后面的高电平持续时间不同,0到0.56ms,1为1.685ms,找出区别,编程时有识别的依据!
由上述0和1组成的32位二进制码38kHz二次调制载频,提高发射效率,降低功耗。然后通过红外发射二极管向空间发射红外线,如图所示。
UPD6121G遥控编码是一个连续的32位二进制码组,其中前16位是用户识别码,可以区分不同的电气设备,防止不同类型的遥控码相互干扰。该芯片的用户识别码固定在16进制01H;后16位为8位操作码(功能码)及其反码。UPD6121G最多128种不同组合的编码。
从网络上看下图:
当一个按钮超过366ms,振荡器使芯片激活,将发射一组108ms这108的编码脉冲ms发射代码由一个引导代码(9ms),结果码(4.5ms),低8位地址码(9ms~18ms),高8位地址码(9ms~18ms),8位数据码(9ms~18ms)与这8位数据的反码(9ms~18ms)组成。如果按钮超过108ms还没有松开,接下来发射的代码(连发码)将只从起码(9ms)和结束码(2.25ms)组成。(其实人手的动作很慢,即使快速按下按钮,芯片也可能超过108ms,因此,如何处理连发码至关重要)
按下按钮后,遥控器周期性出相同的32位二进制码,周期约为108ms。一组码本身的持续时间因二进制0和1的数量而异,约为45~63ms之间,图为发射波形图。
红外遥控装置包括两部分:红外发射(即遥控器)和红外接收。由于几乎所有物体都在不断发射红外线,如何确保指定遥控器发射的控制信号能够准确地被接收装置接收而不受其他信号的干扰,这需要从以下四个环节进行控制。
1.红外传感器与红外传感器和红外接收传感器相匹配,形成红外遥控系统。
红外发射传感器,即红外发光二极管,由砷化镓或砷铝化镓等半导体材料制成,前者的发光效率低于后者。峰值波长是红外发光二极管发出的最大红外光强所对应的发光波长,红外发光二极管的峰值波长通常为0.88μm~O.951Am。红外接收传感器有光敏二极管和光敏三极管。响应波长(也称峰值波长)反映了光敏二极管和光敏三极管的光谱响应特性。可见,为了提高按收效率,远程控制系统中使用的红外发光二极管的峰值波长必须与红外接收传感器的响应波长一致或相似。
红外遥控信号是一系列二进制脉冲码。为了避免无线传输过程中其他红外信号的干扰,通常首先在特定载波频率上调制,然后通过红外发光二极管发射,红外接收装置过滤其他杂波只接收特定频率的信号,并将其恢复为二进制脉冲代码,即解调。下图是红外发射和接收的示意图。图1中未发出信号的状态称为空号或0状态,按一定频率脉冲发出信号的状态称为传号或1状态。在消费电子产品的红外遥控系统中,红外信号的载波频率通常为30kHz--OkHz,30个标准频率kHz33kHz36KHz、36.7kHz、38kHz、40kHz和56kHz,也可以识别此范围内的其他频率。
3.编码和解码
由于红外遥控信号是一系列二进制脉冲代码,因此需要事先约定红外遥控信号的发送端和接收端。通常,红外遥控系统有三种编码方法:
1)FSK(移频键控)方法
移频键控法用两种不同的脉冲频率分别表示二进制数的0和1,下图移频键控方式编码0和1的示意图。
2)PPM(脉冲位置编码)模式
在脉冲位置编偶模式下,每个二进制数占用相同的时间,但传号脉冲的位置不同。前后空号表示1,前后空号表示0。下图显示了用脉冲位置编码编码0和1的示意图。
3)PWM(脉冲宽度编码)
二进制数的0和1是根据传号脉冲的宽度来区分的。
传号脉冲宽为1,传号脉冲窄为0
由于红外遥控器不具备像无线电遥控器那样通过障碍物控制被控对象的能力,因此在设计家用电器的红外遥控器时,不需要像无线电遥控器那样有不同的遥控频率或编码(否则隔墙会控制或干扰邻居的家用电器),因此类似产品的红外遥控器可以有相同的遥控频率或编码,遥控信号不会串门。这为大规模生产和在家用电器上普及红外遥控提供了极大的便利。这为大规模生产和在家用电器上推广红外遥控提供了极大的便利。由于红外线是一种看不见的光,对环境的影响很小,红外光波长远小于无线电波波长,因此红外遥控器不会影响其他家用电器或相邻的无线电设备。
长按进入小程序,打卡签到小程序送书福利更新!!! (更多精彩值得期待……) 鸿蒙最近热文:华为鸿蒙系统是安卓套壳?直接看代码 HarmonyOS完全升级策略:消费者公测&内测&线下升级 给力!精通华为鸿蒙操作系统 鸿蒙HarmonyOS,真的来了! 萌新第一次用鸿蒙跑hello world 深入研究华为鸿蒙系统 (PPT演示) HarmonyOS到底是不是Android套皮? 2T大放技术资源!包括但不限于:C/C ,Linux,Python,Java,人工智能、考研、软考、英语等。回复微信官方账号「资源」,免费获得!回复「社群」,请加入读者群! ??给个「在看」,是对我最大的支持??