零基础学习GD32 红外遥控器原理

第一节 红外遥控实验

遥控器是一种无线发射装置，通过现代的数字编码技术，将按键信息进行编码，通过红外线二极管发射光波，光波经接收机的红外线接收器将收到的红外信号转变成电信号，由处理器进行解码，解调出相应的指令来达到控制机顶盒等设备完成所需的操作要求。

一、红外遥控器原理

很多电器都采用红外线遥控，那么红外线遥控的工作原理是什么呢?首先我们来看看什么是红外线。

人的眼睛能看到的可见光按波长从长到短排列，依次为红、橙、黄、绿、青、蓝、紫。其中红光的波长范围为0.62～0.76μm;紫光的波长范围为0.38～0.46μm。比紫光波长还短的光叫紫外线，比红光波长还长的光叫红外线。

红外线遥控就是利用波长为0.76～1.5μm之间的近红外线来传送控制信号的。

常用的红外线遥控系统一般分发射和接收两个部分。

发射部分的主要元件为红外发光二极管。它实际上是一只特殊的发光二极管，由于其内部材料不同于普通发光二极管，因而在其两端施加一定电压时，它便发出的是红外线而不是可见光。

大量使用的红外发光二极管发出的红外线波长为940nm左右，外形与普通发光二极管相同，只是颜色不同。

红外发光二极管一般有黑色、深蓝、透明三种颜色。

判断红外发光二极管好坏的办法与判断普通二极管一样：用万用表电阻挡量一下红外发光二极管的正、反向电阻即可。

红外发光二极管的发光效率要用专门的仪器才能精确测定，而业余条件下只能用拉距法来粗略判定。接收部分的红外接收管是一种光敏二极管。

在实际应用中要给红外接收二极管加反向偏压，它才能正常工作，亦即红外接收二极管在电路中应用时是反向运用，这样才能获得较高的灵敏度。

红外接收二极管一般有圆形和方形两种。

由于红外发光二极管的发射功率一般都较小(15mW左右)，所以红外接收二极管接收到的信号比较微弱，因此就要增加高增益放大电路。

前些年常用μPC1373H、CX20106A等红外接收专用放大电路。最近几年不论是业余制作还是正式产品，大多都采用成品红外接收头。

成品红外接收头的封装大致有两种：一种采用铁皮屏蔽;一种是塑料封装。均有三只引脚，即电源正(VDD)、电源负 (GND)和数据输出(VO或OUT)。红外接收头的引脚排列因型号不同而不尽相同，可参考厂家的使用说明。成品红外接收头的优点是不需要复杂的调试和外 壳屏蔽，使用起来如同一只三极管，非常方便。但在使用时注意成品红外接收头的载波频率。

红外遥控常用的载波频率为38kHz，这是由发射端所使用的455kHz陶振来决定的。

在发射端要对晶振进行整数分频，分频系数一般取12，所以455kHz÷12≈37.9 kHz≈38kHz。也有一些遥控系统采用36kHz、40kHz、56kHz等，一般由发射端晶振的振荡频率来决定。

二、红外遥控编码

常用的有通过脉冲宽度来实现信号调制的脉宽调制(PWM)和通过脉冲串之间的时间间隔来实现信号调制的脉时调制(PPM)两种方法。

我的遥控器使用的是NEC协议，即PWM方法，其特点如下：

1、8位地址和8位指令长度;

2、地址和命令2次传输(确保可靠性)

3、PWM脉冲位置调制，以发射红外载波的占空比代表“0”和“1”;

4、载波频率为38Khz;

5、位时间为1.125ms或2.25ms;

NEC码的位定义：一个脉冲对应560us的连续载波，一个逻辑1传输需要2.25ms(560us脉冲+1680us低电平)，一个逻辑0的传输需要1.125ms(560us脉冲+560us低电平)。而遥控接收头在收到脉冲的时候为低电平，在没有脉冲的时候为高电平，这样，我们在接收头端收到的信号为：逻辑1应该是560us低+1680us高，逻辑0应该是560us低+560us高。

NEC遥控指令的数据格式为：同步码头、地址码、地址反码、控制码、控制反码。同步码由一个9ms的低电平和一个4.5ms的高电平组成，地址码、地址反码、控制码、控制反码均是8位数据格式。按照低位在前，高位在后的顺序发送。采用反码是为了增加传输的可靠性(可用于校验)。

三、解码过程

从图中可以看到，其地址码为0，控制码为168。可以看到在100ms之后，我们还受到了几个脉冲，这是NEC码规定的连发码(由9ms低电平+2.5m高电平+0.56ms低电平+97.94ms高电平组成)，如果在一帧数据发送完毕之后，按键仍然没有放开，则发射重复码，即连发码，可以通过统计连发码的次数来标记按键按下的长短/次数。

四、实验操作

基于GD32 实验21 红外遥控实验基础上，在remote.h文件中添加以下宏定义：

#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

作为遥控器的新键值。

main.c文件中的switch函数也进行了如下修改：

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，测试一切正常!