紅外遙控器的應(yīng)用原理是什么？原理圖解析

電視、空調(diào)、音響、電暖器、等日常家電中，最常見的遙控器就是紅外線遙控式了，遙控器是一種用來(lái)遠(yuǎn)控機(jī)械的裝置。現(xiàn)代的遙控器，主要是由集成電路電板和用來(lái)產(chǎn)生不同訊息的按鈕所組成。因其造價(jià)成本低，對(duì)其它的電器不存在干擾的優(yōu)點(diǎn)被大眾所接受，那么紅外線遙控器是如何實(shí)現(xiàn)對(duì)家電的控制呢?下面一起來(lái)了解一下紅外遙控器的工作原理。

先來(lái)了解一下紅外遙控器的結(jié)構(gòu)，分為外殼，鍵盤，電池倉(cāng)，電池，PCB板，和螺絲組成。整塊PCB電路比較簡(jiǎn)單，主要的器件是黑色的集成電路和紅外發(fā)射管，簡(jiǎn)單到甚至連電阻和電容都沒有。鍵盤上的按鍵是一層凸起來(lái)的黑色導(dǎo)電材料的涂層。

遙控系統(tǒng)一般由發(fā)射器、接收器和中央處理器三部分組成，接收器和CPU部分都在電視機(jī)上。一般電視機(jī)遙控器是利用紅外線來(lái)發(fā)射出控制信息的，其工作距離只有0~10米，并且沿直線傳播。在遙控器內(nèi)部的電路中，對(duì)應(yīng)于遙控器上每一個(gè)按鍵，其內(nèi)部電路都采用了一種特定的編碼方式與其對(duì)應(yīng)。當(dāng)按下特定按鍵時(shí)，電路中的某一電路連通，芯片能夠檢測(cè)出哪一電路被連通，并判斷出是哪一按鍵被按下。然后，芯片會(huì)發(fā)出與該按鍵相對(duì)應(yīng)的編碼序列信號(hào)，該信號(hào)調(diào)制處理后會(huì)發(fā)送給發(fā)光二極管，被轉(zhuǎn)換為紅外線信號(hào)向外輻射。電視機(jī)接收器接收到紅外線信號(hào)經(jīng)過(guò)解調(diào)處理，恢復(fù)出其中的控制信號(hào)，并將該信號(hào)發(fā)送給中央處理器，由中央處理器執(zhí)行換臺(tái)等相應(yīng)操作。由此，我們便實(shí)現(xiàn)了對(duì)電視機(jī)的遙控功能。

紅外遙控發(fā)射器由鍵盤矩陣、遙控專用集成電路、驅(qū)動(dòng)電路和紅外發(fā)光二極管三部分組成。當(dāng)有鍵按下時(shí)，系統(tǒng)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(yīng)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(jié)省電量和提高抗干擾能力，指令代碼都是經(jīng)32～56kHz范圍內(nèi)的載波調(diào)制后輸出到放大電路，驅(qū)動(dòng)紅外發(fā)射管發(fā)射出940nm的紅外光。當(dāng)發(fā)送結(jié)束時(shí)振蕩器也關(guān)閉，系統(tǒng)處于低功耗休眠狀態(tài)。載波的頻率、調(diào)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(hào)是由一串0和1的二進(jìn)制代碼組成的，不同的芯片對(duì)0和1的編碼有所不同，現(xiàn)有的紅外遙控包括兩種方式：脈沖寬度調(diào)制(PWW)和脈沖位置調(diào)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。

接收部分是由放大器、限幅器、帶通濾波器、解調(diào)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用的紅外處理電路的方法，如CXA20106，此種方法電路復(fù)雜，現(xiàn)在一般不采用。但是在實(shí)際應(yīng)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(hào)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(dāng)沒有紅外信號(hào)時(shí)輸出為1，有信號(hào)輸出時(shí)為0，它只有三個(gè)引腳，分別是+5V電源、地、信號(hào)輸出。

平時(shí)，遙控器無(wú)鍵按下時(shí)，紅外發(fā)射二極管不發(fā)出信號(hào)，遙控接收頭輸出信號(hào)1，有鍵按下時(shí)，0和1的編碼的高電平經(jīng)遙控接收頭反相后會(huì)輸出信號(hào)0，由于與單片機(jī)的中斷腳相連，將會(huì)引起單片機(jī)中斷(單片機(jī)預(yù)先設(shè)定為下降沿產(chǎn)生中斷)。

遙控碼發(fā)射時(shí)由9ms的高電平和4.5ms的低電平表示引導(dǎo)碼，用560μs的高電平和560μs的低電平表示數(shù)據(jù)“0”，用560μs的高電平和1690μs的低電平表示數(shù)據(jù)“1”，引導(dǎo)碼后面是4字節(jié)的數(shù)據(jù)。接收碼是發(fā)射碼的反向，所以判斷數(shù)據(jù)中的高電平的長(zhǎng)度是讀出數(shù)據(jù)的要點(diǎn)，在這里用882μs(560～1690μs之間)作為標(biāo)尺，如果882μs之后還是高電平則表示是數(shù)據(jù)1，將1寫入寄存器即可(數(shù)據(jù)為1時(shí)還需要再延時(shí)一段時(shí)間使電平變低，用來(lái)檢測(cè)下一個(gè)低電平的開始)。882μs后電平為低電平則表示是數(shù)據(jù)0，則將0寫入寄存器中，之后再等待下一個(gè)低電平的到來(lái)。

繼續(xù)接收下面的數(shù)據(jù)，當(dāng)接收到32位數(shù)據(jù)時(shí)，說(shuō)明一幀數(shù)據(jù)接收完畢，然后判斷本次接收是否有效，如果兩次地址碼相同并且等于本系統(tǒng)的地址碼，數(shù)據(jù)碼和數(shù)據(jù)反碼之和等于0FFH，則接收的本幀數(shù)據(jù)有效，點(diǎn)亮一只發(fā)光二極管，否則丟棄本次接收到的數(shù)據(jù)。