零基礎(chǔ)學(xué)習(xí)GD32 紅外遙控器原理

從零開始學(xué)GD32

第一節(jié) 紅外遙控實驗

遙控器是一種無線發(fā)射裝置，通過現(xiàn)代的數(shù)字編碼技術(shù)，將按鍵信息進(jìn)行編碼，通過紅外線二極管發(fā)射光波，光波經(jīng)接收機的紅外線接收器將收到的紅外信號轉(zhuǎn)變成電信號，由處理器進(jìn)行解碼，解調(diào)出相應(yīng)的指令來達(dá)到控制機頂盒等設(shè)備完成所需的操作要求。

一、紅外遙控器原理

很多電器都采用紅外線遙控，那么紅外線遙控的工作原理是什么呢?首先我們來看看什么是紅外線。

人的眼睛能看到的可見光按波長從長到短排列，依次為紅、橙、黃、綠、青、藍(lán)、紫。其中紅光的波長范圍為0.62～0.76μm;紫光的波長范圍為0.38～0.46μm。比紫光波長還短的光叫紫外線，比紅光波長還長的光叫紅外線。

紅外線遙控就是利用波長為0.76～1.5μm之間的近紅外線來傳送控制信號的。

常用的紅外線遙控系統(tǒng)一般分發(fā)射和接收兩個部分。

發(fā)射部分的主要元件為紅外發(fā)光二極管。它實際上是一只特殊的發(fā)光二極管，由于其內(nèi)部材料不同于普通發(fā)光二極管，因而在其兩端施加一定電壓時，它便發(fā)出的是紅外線而不是可見光。

大量使用的紅外發(fā)光二極管發(fā)出的紅外線波長為940nm左右，外形與普通發(fā)光二極管相同，只是顏色不同。

紅外發(fā)光二極管一般有黑色、深藍(lán)、透明三種顏色。

判斷紅外發(fā)光二極管好壞的辦法與判斷普通二極管一樣：用萬用表電阻擋量一下紅外發(fā)光二極管的正、反向電阻即可。

紅外發(fā)光二極管的發(fā)光效率要用專門的儀器才能精確測定，而業(yè)余條件下只能用拉距法來粗略判定。接收部分的紅外接收管是一種光敏二極管。

在實際應(yīng)用中要給紅外接收二極管加反向偏壓，它才能正常工作，亦即紅外接收二極管在電路中應(yīng)用時是反向運用，這樣才能獲得較高的靈敏度。

紅外接收二極管一般有圓形和方形兩種。

由于紅外發(fā)光二極管的發(fā)射功率一般都較小(15mW左右)，所以紅外接收二極管接收到的信號比較微弱，因此就要增加高增益放大電路。

前些年常用μPC1373H、CX20106A等紅外接收專用放大電路。最近幾年不論是業(yè)余制作還是正式產(chǎn)品，大多都采用成品紅外接收頭。

成品紅外接收頭的封裝大致有兩種：一種采用鐵皮屏蔽;一種是塑料封裝。均有三只引腳，即電源正(VDD)、電源負(fù) (GND)和數(shù)據(jù)輸出(VO或OUT)。紅外接收頭的引腳排列因型號不同而不盡相同，可參考廠家的使用說明。成品紅外接收頭的優(yōu)點是不需要復(fù)雜的調(diào)試和外 殼屏蔽，使用起來如同一只三極管，非常方便。但在使用時注意成品紅外接收頭的載波頻率。

紅外遙控常用的載波頻率為38kHz，這是由發(fā)射端所使用的455kHz陶振來決定的。

在發(fā)射端要對晶振進(jìn)行整數(shù)分頻，分頻系數(shù)一般取12，所以455kHz÷12≈37.9 kHz≈38kHz。也有一些遙控系統(tǒng)采用36kHz、40kHz、56kHz等，一般由發(fā)射端晶振的振蕩頻率來決定。

二、紅外遙控編碼

常用的有通過脈沖寬度來實現(xiàn)信號調(diào)制的脈寬調(diào)制(PWM)和通過脈沖串之間的時間間隔來實現(xiàn)信號調(diào)制的脈時調(diào)制(PPM)兩種方法。

我的遙控器使用的是NEC協(xié)議，即PWM方法，其特點如下：

1、8位地址和8位指令長度;

2、地址和命令2次傳輸(確?？煽啃?

3、PWM脈沖位置調(diào)制，以發(fā)射紅外載波的占空比代表“0”和“1”;

4、載波頻率為38Khz;

5、位時間為1.125ms或2.25ms;

NEC碼的位定義：一個脈沖對應(yīng)560us的連續(xù)載波，一個邏輯1傳輸需要2.25ms(560us脈沖+1680us低電平)，一個邏輯0的傳輸需要1.125ms(560us脈沖+560us低電平)。而遙控接收頭在收到脈沖的時候為低電平，在沒有脈沖的時候為高電平，這樣，我們在接收頭端收到的信號為：邏輯1應(yīng)該是560us低+1680us高，邏輯0應(yīng)該是560us低+560us高。

NEC遙控指令的數(shù)據(jù)格式為：同步碼頭、地址碼、地址反碼、控制碼、控制反碼。同步碼由一個9ms的低電平和一個4.5ms的高電平組成，地址碼、地址反碼、控制碼、控制反碼均是8位數(shù)據(jù)格式。按照低位在前，高位在后的順序發(fā)送。采用反碼是為了增加傳輸?shù)目煽啃?可用于校驗)。

三、解碼過程

從圖中可以看到，其地址碼為0，控制碼為168?？梢钥吹皆?00ms之后，我們還受到了幾個脈沖，這是NEC碼規(guī)定的連發(fā)碼(由9ms低電平+2.5m高電平+0.56ms低電平+97.94ms高電平組成)，如果在一幀數(shù)據(jù)發(fā)送完畢之后，按鍵仍然沒有放開，則發(fā)射重復(fù)碼，即連發(fā)碼，可以通過統(tǒng)計連發(fā)碼的次數(shù)來標(biāo)記按鍵按下的長短/次數(shù)。

四、實驗操作

基于GD32 實驗21 紅外遙控實驗基礎(chǔ)上，在remote.h文件中添加以下宏定義：

#defineBUTTON_1 218

#defineBUTTON_2 242

#defineBUTTON_3 202

#defineBUTTON_4 90

#defineBUTTON_5 240

#defineBUTTON_6 122

#defineBUTTON_7 106

#defineBUTTON_8 114

#defineBUTTON_9 74

#defineBUTTON_0 170

#define BUTTON_POWER 234

作為遙控器的新鍵值。

main.c文件中的switch函數(shù)也進(jìn)行了如下修改：

switch(key)

{

caseBUTTON_POWER:

LCD_ShowString(86,150,"POWER");

break;

caseBUTTON_1:

LCD_ShowString(86,150,"1 ");

break;

caseBUTTON_2:

LCD_ShowString(86,150,"2 ");

break;

caseBUTTON_3:

LCD_ShowString(86,150,"3 ");

break;

caseBUTTON_4:

LCD_ShowString(86,150,"4 ");

break;

caseBUTTON_5:

LCD_ShowString(86,150,"5 ");

break;

caseBUTTON_6:

LCD_ShowString(86,150,"6 ");

break;

caseBUTTON_7:

LCD_ShowString(86,150,"7 ");

break;

caseBUTTON_8:

LCD_ShowString(86,150,"8 ");

break;

caseBUTTON_9:

LCD_ShowString(86,150,"9 ");

break;

caseBUTTON_0:

LCD_ShowString(86,150,"0 ");

break;

default:

break;

}

最后，測試一切正常!