单片机红外遥控器设计

　红外线遥控是目前使用很广泛的一种通信和遥控技术。由于红外线遥控装置具有体积小、功耗低、功能强、成本低等特点，因而，继彩电、录像机之后，在录音机、音响设备、空凋机以及玩具等其它小型电器装置上也纷纷采用红外线遥控。工业设备中，在高压、辐射、有毒气体、粉尘等环境下，采用红外线遥控不仅完全可靠而且能有效地隔离电气干扰。

红外线是太阳光线中众多不可见光线中的一种，由德国科学家霍胥尔于1800年发现，又称为红外热辐射,他将太阳光用三棱镜分解开，在各种不同颜色的色带位置上放置了温度计，试图测量各种颜色的光的加热效应。结果发现，位于红光外侧的那支温度计升温最快。因此得到结论：太阳光谱中，红光的外侧必定存在看不见的光线，这就是红外线。也可以当作传输之媒界。 太阳光谱上红外线的波长大于可见光线，波长为0.75～1000μm。红外线可分为三部分，即近红外线，波长为0.75～1.50μm之间；中红外线，波长为1.50～6.0μm之间；远红外线，波长为6.0～l000μm 之间。
真正的红外线夜视仪是光电倍增管成像，与望远镜原理全完不同，白天不能使用，价格昂贵且需电源才能工作。

?【红外遥控系统】

　　 通用红外遥控系统由发射和接收两大部分组成，应用编/解码专用集成电路芯片来进行控制操作，如图1所示。发射部分包括键盘矩阵、编码调制、LED红外发送器；接收部分包括光、电转换放大器、解调、解码电路。

图1a《红外发射原理图》

图1b 《红外接受原理图》

?【遥控发射器及其编码】

　　 红外遥控发射器专用芯片很多，根据编码格式可以分成两大类，这里我们以运用比较广泛，解码比较容易的一类来加以说明，现以日本NEC的uPD6121G组成发射电路为例说明编码原理。当发射器按键按下后，即有遥控码发出，所按的键不同遥控编码也不同。这种遥控码具有以下特征：

　　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的组合表示二进制的“0”；以脉宽为0.565ms、间隔1.685ms、周期为2.25ms的组合表示二进制的“1”，其波形如图2所示。

　　上述“0”和“1”组成的32位二进制码经38kHz的载频进行二次调制以提高发射效率，达到降低电源功耗的目的。然后再通过红外发射二极管产生红外线向空间发射，如图3所示，连发波形如图4所示。

　　UPD6121G产生的遥控编码是连续的32位二进制码组，其中前16位为用户识别码，能区别不同的电器设备，防止不同机种遥控码互相干扰。该芯片的用户识别码固定为十六进制01H；后16位为8位操作码（功能码）及其反码。UPD6121G最多额128种不同组合的编码。

　　当遥控器在按键按下后，周期性地发出同一种32位二进制码，周期约为108ms。一组码本身的持续时间随它包含的二进制“0”和“1”的个数不同而不同，大约在45～63ms之间，图4为发射波形图。

　　当一个键按下超过36ms，振荡器使芯片激活，将发射一组108ms的编码脉冲,这108ms发射代码由一个起始码（9ms）,一个结果码（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）和这8位数据的反码（9ms~18ms）组成。如果键按下超过108ms仍未松开，接下来发射的代码（连发代码）将仅由起始码（9ms）和结束码（2.5ms）组成。

　代码格式（以接收代码为准，接收代码与发射代码反向）
　　
　　① 位定义

　 　

　　② 单发代码格式
　
　 　
　 　 　 　
　　③ 连发代码格式

　 　

　　注：代码宽度算法：

　　16位地址码的最短宽度：1.12×16=18ms 16位地址码的最长宽度：2.24ms×16=36ms

　　已知8位数据代码及其8位反代码的宽度和不变：（1.12ms+2.24ms）×8=27ms

　　∴ 32位代码的宽度为（18ms+27ms）~(36ms+27ms)

　　1． 解码的关键是如何识别“0”和“1”，从位的定义我们可以发现“0”、“1”均以0.56ms的低电平开始，不同的是高电平的宽度不同，“0”为0.56ms,“1”为1.68ms,所以必须根据高电平的宽度区别“0”和“1”。如果从0.56ms低电平过后，开始延时，0.56ms以后，若读到的电平为低，说明该位为“0”，反之则为“1”，为了可靠起见，延时必须比0.56ms长些，但又不能超过1.12ms,否则如果该位为“0”，读到的已是下一位的高电平，因此取（1.12ms+0.56ms）/2=0.84ms最为可靠，一般取0.84ms左右均可。

　　2． 根据码的格式，应该等待9ms的起始码和4.5ms的结果码完成后才能读码。

?【红外遥控解码实验硬件】

　　一体化红外线接收器是一种集红外线接收和放大整形于一体，不需要任何外接元件，就能完成从红外线接收到输出与TTL电平信号兼容的所有工作，而体积又很小巧，它适合于各种红外线遥控和红外线数据传输，广泛用于电视机、卫星接收机、VCD、DVD、音响、空调等家用电器中接收红外信号，图5是一体化接收头的引脚排列图，图6是本站产品配套的采用屏蔽线焊接的一体化红外接收头，采用屏蔽线焊接，抗干扰能力强，接收更可靠。没有购买实验板配套的一体化红外接收头的网友可以根据图2所示接收头引脚排列图自己焊接一个。

图5：一体化红外接收头 （引脚排列图）		图6：本站产品配套一体化红外接收头（已经用屏蔽线焊接好，抗干扰能力强，插入实验板即可使用）

　　下面就是我们将要进行红外遥控解码实验所要用到的硬件设备：S51增强型实验板、ISP编程器、AT89S51实验芯片、豪华型多功能红外线遥控器。

图7：S51增强型单片机实验板及防插反红外遥控接口

图8：豪华型多功能红外遥控器 ＋ 高灵敏度一体化红外接收头（23元）

图9：32键豪华型红外遥控器原理图

图10：ISP编程器烧写实验单片机芯片AT89S51