红外遥控的基本原理及通用多址遥控系统介绍

红外遥控在家用电器、安全保卫、工业控制以及人们日常生活中广泛应用，特别是家用电器、安全保卫。

　　当家里的电视或者VCD、DVD较多时，有时候用遥控器遥控它们，会产生冲突，发生误操作。本来只想遥控当中的一台机器，但是两台电视机或者一台VCD（DVD）和一台电视机同时受到遥控。仔细分析，这两个设备产生冲突是由红外编码的问题引起的，由于它们有相同的地址编码，所以会同时发生动作，这就造成了上述麻烦。解决问题的关键在于，给每个电器设置不同的地址编码，当遥控时，先发送地址编码，地址相同的才能接受动作，接受后续发来的数据，先选择要遥控的对象，而后再按键执行相应的动作。

在本文介绍的设计中，用单片机模拟红外遥控器编码，从矩阵键盘输入要遥控的地址，然后通过红外发光二极管发射编码信号，接收部分先把发射部分发射的编码信号接收下来，再和自己本身的地址作比较，如果地址相同，则点亮一只二极管，表示地址相同，遥控成功；否则二极管仍旧是熄灭的。

　　此设计是根据红外线遥控的原理设计的，可以在此基础上设计出解决家用电器“打架”现象的电路系统，应用到实际生产中，因此具备一定的实用性。

红外遥控的基本原理

　　红外线遥控系统一般由发射器和接收器两部分组成。发射器由指令键、指令信号产生电路、调制电路、驱动电路及红外线发射器组成。当指令键被按下时，指令信号产生电路便产生所需要的控制信号，控制指令信号经调制电路调制后，最终由驱动电路驱动红外线发射器，发出红外线遥控指令信号。

　　接收器由红外线接收器件、前置放大电路、解调电路、指令信号检出电路、记忆及驱动电路、执行电路组成。当红外接收器件收到发射器的红外指令信号时，它将红外光信号变成电信号并送到前置放大电路进行放大，再经过解调器后，由信号检出电路将指令信号检出，最后由记忆电路和驱动电路驱动执行电路，实现各种操作。

　　控制信号一般以某些不同的特征来区分，常用的区分指令信号的特征是频率和码组特征，即用不同的频率或者编码的电信号代表不同的指令信号来实现遥控。所以红外遥控系统通常按照产生和区分控制指令信号的方式和特征分类，常分为频分制红外线遥控和码分制红外线遥控。

　　图1 遥控发射部分组成

　　1 红外遥控系统发射部分

　　红外遥控发射器由键盘矩阵、遥控专用集成电路、驱动电路和红外发光二极管三部分组成，结构如图1所示。

　　当有键按下时，系统延时一段时间防止干扰，然后启动振荡器，键编码器取得键码后从ROM中取得相应的指令代码（由0和1组成的代码），遥控器一般采用电池供电，为了节省电量和提高抗干扰能力，指令代码都是经32～56kHz范围内的载波调制后输出到放大电路，驱动红外发射管发射出940nm的红外光。当发送结束时振荡器也关闭，系统处于低功耗休眠状态。载波的频率、调制频率在不同的场合会有不同，不过家用电器多采用的是38kHz的，也就是用455kHz的振荡器经过12分频得到的。

　　遥控发射器的信号是由一串0和1的二进制代码组成的，不同的芯片对0和1的编码有所不同，现有的红外遥控包括两种方式：脉冲宽度调制（PWW）和脉冲位置调制（PPM或曼彻斯特编码）。两种形式编码的代表分别是NEC和PHILIPS的RC-5。

　　2 红外遥控系统接收部分

　　接收部分是由放大器、限幅器、带通滤波器、解调器、积分器、比较器等组成的，比如采用较早的红外接收二极管加专用的红外处理电路的方法，如CXA20106，此种方法电路复杂，现在一般不采用。但是在实际应用中，以上所有的电路都集成在一个电路中，也就是我们常说的一体化红外接收头。一体化红外接收头按载波频率的不同，型号也不一样。由于与CPU的接口的问题，大部分接收电路都是反码输出，也就是说当没有红外信号时输出为1，有信号输出时为0，它只有三个引脚，分别是+5V电源、地、信号输出。

系统的设计

　　1 单片机编码发射部分

　　① 键盘部分

　　红外遥控器的发射器电路比较简单，由一个4×4矩形键盘、一个PNP驱动三极管、一个红外线发光二极管和两个限流电阻组成。要遥控哪台接收器由键盘输入，即由键盘输入要红外遥控的地址，地址经过编码、调制后通过红外发光二极管发射出去。

矩阵键盘部分由16个轻触按键按照4行4列排列，将行线所接的单片机的I/O口作为输出端，而列线所接的作为输入。当没有键被按下时，所有输出端都是高电平，代表没有键按下。有键按下时，则输入线就会被拉抵，这样，通过读入输入线的状态就可以知道是否有键被按下。

　　键盘的列线接到P1口的低4位，行线接到P1口的高4位，列线P1.0～P1.3设置为输入线，行线P1.4～P1.7设置为输出线。

　　图2 载波调制示意图