电视和空调离不开红外遥控器。空调遥控器实际上是一种红外信号发射装置,空调机身具有红外接收探头,可以接收遥控器发出的红外信号并进行分析,从而实现遥控功能。电视遥控器的原理也是如此。目前,许多手机具有红外功能。通过匹配通信协议,可以实现手机遥控电视和空调的功能。和两个方面来和大家分享,红外遥控实现的原理。
本部分包括,、以及。
1 红外发射部分电路的原理
主要由红外发射功能组成为了实现红外发射管的外观和透明度LED发光二极管非常相似,其驱动和控制方法也相同。三极管通常用于使用单片机控制发射管,NPN三极管和PNP可以实现三极管。如下图所示PNP实现三极管。
PNP三极管的基极通过电阻连接到单片机GPIO口通过限流电阻连接发射管PNP三极管的发射极。当单片机的GPIO平时输出高电PNP当三极管处于截止状态时,红外发射管不工作;GPIO平时输出低电PNP三极管导通发射管工作,发出肉眼看不见的红外线,被接收管接收。遥控器上的每个按钮都有一定的代码,实际上是遵循一定规则的脉冲,接收电路分析脉冲以执行相应的操作。
2 红外接收部分电路的原理
前面说过,红外发射和红外接收是一对,成对使用。发射管是白色的,接收管是黑色的。接收电路可以用三极管或比较器建造,红外接收电路可以用三极管电路展示。如下图所示。
未收到红外信号时,接收管不导通,三极管Q三极管不导通Q3不导通,单片机接收连续高电平;当接收管接收到红外信号时,单片机接收到低电平。当按下遥控器的按钮时,按钮对应的代码脉冲将被单片机接收。通过分析脉冲,可以知道按下遥控器上的哪个按钮,从而实现用户的操作。
然而,黑色红外接收管的抗干扰能力相对较低,一般不选择电路设计,而是选择特殊的红外接收头,最常用的型号是HS0038。而且红外接收电路简单,抗干扰能力强。
3 红外软件编码分析
上述脉冲代码是红外发射和红外接收之间的通信内容。通信的数据或内容称为通信协议。一般来说,红外通信是遵循的NEC编码协议规范。
NEC协议规定工作频率为38KHz,其数据格式由引导码、用户码、用户码补码、按键码、按键码补码等组成。一个完整的按钮/数据周期是108ms。NEC0和1编码如下:
:0.56ms高电平 0.565ms低电平=1.125ms
:0.56ms高电平 1.685ms低电平=2.245ms,如下图所示。
当按下遥控器的某个按钮时,发射管会发出一系列脉冲,包括引导码、用户码、用户码补码、按键码和按键码补码。如果要翻译脉冲,则看0和1的序列,长度为2.245ms脉冲代表数据1,脉冲长度1.脉冲代表数据0125。类似的脉冲数据如下图所示。
接收端的红外探头感应部分脉冲并发送到单片机。单片机通过分析脉冲数据计算用户的关键信息,然后执行相应的命令和逻辑,使用户能够远程控制沙发上的空调和电视。
现在很多手机都集成了红外发射电路,有自学功能,可以让手机根据操作说明匹配设备的编码协议。协议匹配后,可以通过手机遥控电视、空调等设备。这时,手机就成了遥控器。
由于通信部分需要处理复杂的数据,这种电路需要单片机支持。