紅外遙控是一種無線、非接觸控制技術(shù)，具有抗干擾能力強(qiáng)，信息傳輸可靠，功耗低，成本低，易實(shí)現(xiàn)等顯著優(yōu)點(diǎn)，被諸多電子設(shè)備特別是家用電器廣泛采用，并越來越多的應(yīng)用到計(jì)算機(jī)和手機(jī)系統(tǒng)中。本文首先介紹了紅外遙控模塊的基本原理，其次詳解闡述了紅外遙控模塊工作原理，最后介紹了紅外遙控的重要環(huán)節(jié)及應(yīng)用。

　　紅外遙控的基本原理

　　紅外遙控的發(fā)射電路是采用紅外發(fā)光二極管來發(fā)出經(jīng)過調(diào)制的紅外光波；紅外接收電路由紅外接收二極管、三極管或硅光電池組成，它們將紅外發(fā)射器發(fā)射的紅外光轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的電信號(hào)，再送后置放大器。

　　發(fā)射機(jī)一般由指令鍵（或操作桿）、指令編碼系統(tǒng)、調(diào)制電路、驅(qū)動(dòng)電路、發(fā)射電路等幾部分組成。當(dāng)按下指令鍵或推動(dòng)操作桿時(shí)，指令編碼電路產(chǎn)生所需的指令編碼信號(hào)，指令編碼信號(hào)對(duì)載波進(jìn)行調(diào)制，再由驅(qū)動(dòng)電路進(jìn)行功率放大后由發(fā)射電路向外發(fā)射經(jīng)調(diào)制定的指令編碼信號(hào)。

　　接收電路一般由接收電路、放大電路、調(diào)制電路、指令譯碼電路、驅(qū)動(dòng)電路、執(zhí)行電路（機(jī)構(gòu)）等幾部分組成。接收電路將發(fā)射器發(fā)出的已調(diào)制的編碼指令信號(hào)接收下來，并進(jìn)行放大后送解調(diào)電路，解調(diào)電路將已調(diào)制的指令編碼信號(hào)解調(diào)出來，即還原為編碼信號(hào)。指令譯碼器將編碼指令信號(hào)進(jìn)行譯碼，最后由驅(qū)動(dòng)電路來驅(qū)動(dòng)執(zhí)行電路實(shí)現(xiàn)各種指令的操作控制（機(jī)構(gòu)）。

　　紅外遙控模塊工作原理

　　按下遙控器的某一個(gè)鍵，遙控器會(huì)發(fā)出一連串經(jīng)過調(diào)制后的信號(hào)，這個(gè)信號(hào)經(jīng)過紅外一體化模塊接收后，輸出解調(diào)后的數(shù)字脈沖，每個(gè)按鍵對(duì)應(yīng)不同的脈沖，故識(shí)別出不同的脈沖就能識(shí)別出不同的按鍵。

　　上圖就是很常見的車載MP3遙控器，比較小巧，很好用。下面是紅外發(fā)射和接受原理：

　　到此讀者可能會(huì)有疑惑，那么不同的調(diào)制解調(diào)方法那么出來的脈沖規(guī)則是不一樣的？是的，的確如此。

　　遙控發(fā)射器專用芯片很多，根據(jù)編碼格式可以分成兩大類，這里我們以運(yùn)用比較廣泛，解碼比較容易的一類來加以說明，現(xiàn)以日本NEC的uPD6121G組成發(fā)射電路為例說明編碼原理（一般家庭用的DVD、VCD、音響都使用這種編碼方式）。當(dāng)發(fā)射器按鍵按下后，即有遙控碼發(fā)出，所按的鍵不同遙控編碼也不同。這種遙控碼具有以下特征：

　　采用脈寬調(diào)制的串行碼，以脈寬為0.565ms、間隔0.56ms、周期為1.125ms的組合表示二進(jìn)制的“0”；以脈寬為0.565ms、間隔1.685ms、周期為2.25ms的組合表示二進(jìn)制的“1”，其波形如圖所示。

　　如圖可見，0與1前端的低電平持續(xù)都是0.56ms，那么就是后面的高電平持續(xù)時(shí)間不同，0為0.56ms，1為1.685ms，找到不同之處，編程時(shí)就有識(shí)別的依據(jù)了！

　　上述“0”和“1”組成的32位二進(jìn)制碼經(jīng)38kHz的載頻進(jìn)行二次調(diào)制以提高發(fā)射效率，達(dá)到降低電源功耗的目的。然后再通過紅外發(fā)射二極管產(chǎn)生紅外線向空間發(fā)射，如圖所示。

　　UPD6121G產(chǎn)生的遙控編碼是連續(xù)的32位二進(jìn)制碼組，其中前16位為用戶識(shí)別碼，能區(qū)別不同的電器設(shè)備，防止不同機(jī)種遙控碼互相干擾。該芯片的用戶識(shí)別碼固定為十六進(jìn)制01H；后16位為8位操作碼（功能碼）及其反碼。UPD6121G最多額128種不同組合的編碼。

　　請(qǐng)看下圖，來自網(wǎng)絡(luò)：

　　當(dāng)一個(gè)鍵按下超過36ms，振蕩器使芯片激活，將發(fā)射一組108ms的編碼脈沖，這108ms發(fā)射代碼由一個(gè)引導(dǎo)碼（9ms），一個(gè)結(jié)果碼（4.5ms），低8位地址碼（9ms~18ms），高8位地址碼（9ms~18ms），8位數(shù)據(jù)碼（9ms~18ms）和這8位數(shù)據(jù)的反碼（9ms~18ms）組成。如果鍵按下超過108ms仍未松開，接下來發(fā)射的代碼（連發(fā)碼）將僅由起始碼（9ms）和結(jié)束碼（2.25ms）組成。（實(shí)際上人手的動(dòng)作是很慢的，即使你快速的按下按鍵，可能對(duì)于芯片來說還是超過108ms，所以如何處理連發(fā)碼是很關(guān)鍵的）

　　遙控器在按鍵按下后，周期性地發(fā)出同一種32位二進(jìn)制碼，周期約為108ms。一組碼本身的持續(xù)時(shí)間隨它包含的二進(jìn)制“0”和“1”的個(gè)數(shù)不同而不同，大約在45～63ms之間，圖為發(fā)射波形圖。

　　紅外遙控的重要環(huán)節(jié)

　　紅外線遙控裝置包括紅外線發(fā)射（即遙控器）和紅外線接收兩部分。既然幾乎所有的物體都在不停地發(fā)射紅外線，那么怎樣才能保證指定遙控器發(fā)射的控制信號(hào)既能準(zhǔn)確無誤地被接收裝置所接收，又不會(huì)受到其他信號(hào)的干擾呢，這就需要從以下四個(gè)環(huán)節(jié)上加以控制。

　　1、紅外傳感器的配套使用紅外發(fā)射傳感器和紅外接收傳感器配套使用，就組成了一個(gè)紅外線遙控系統(tǒng)。

　　遙控用的紅外發(fā)射傳感器，也就是紅外發(fā)光二極管，采用砷化鎵或砷鋁化鎵等半導(dǎo)體材料制成，前者的發(fā)光效率低于后者。峰值波長(zhǎng)是紅外發(fā)光二極管發(fā)出的最大紅外光強(qiáng)所對(duì)應(yīng)的發(fā)光波長(zhǎng)，紅外發(fā)光二極管的峰值波長(zhǎng)通常為0.88μm~O.951Am。遙控用紅外接收傳感器有光敏二極管和光敏三極管兩種，響應(yīng)波長(zhǎng)（亦稱峰值波長(zhǎng)）反映了光敏二極管和光敏三極管的光譜響應(yīng)特性?？梢姡岣甙词招?，遙控系統(tǒng)所用紅外發(fā)光二極管的峰值波長(zhǎng)與紅外接收傳感器的響應(yīng)波長(zhǎng)必須一致或相近是十分重要的。

　　2、信號(hào)的調(diào)制與解調(diào)紅外遙控信號(hào)是一連串的二進(jìn)制脈沖碼。為了使其在無線傳輸過程中免受其他紅外信號(hào)的干擾，通常都是先將其調(diào)制在特定的載波頻率上，然后再經(jīng)紅外發(fā)光二極管發(fā)射出去，紅外線接收裝置則會(huì)濾除其他雜波只接收該特定頻率的信號(hào)并將其還原成二進(jìn)制脈沖碼，也就是解調(diào)。下圖是紅外線發(fā)射與接收的示意圖。圖1中沒有信號(hào)發(fā)出的狀態(tài)稱為空號(hào)或0狀態(tài)，按一定頻率以脈沖方式發(fā)出信號(hào)的狀態(tài)稱為傳號(hào)或1狀態(tài)。在消費(fèi)類電子產(chǎn)品的紅外遙控系統(tǒng)中，紅外信號(hào)的載波頻率通常為30kHz--OkHz，標(biāo)準(zhǔn)的頻率有30kHz33kHz36KHz、36.7kHz、38kHz、40kHz和56kHz，此范圍內(nèi)的其他頻率也能被識(shí)別。

　　3、編碼與解碼

　　既然紅外遙控信號(hào)是一連串的二進(jìn)制脈沖碼，那么，用什么樣的空號(hào)和傳號(hào)的組合來表示二進(jìn)制數(shù)的“0”和“1”，即信號(hào)傳輸所采用的編碼方式，也是紅外遙控信號(hào)的發(fā)送端和接收端需要事先約定的。通常，紅外遙控系統(tǒng)中所采用的編碼方式有三種：

　　1）FSK（移頻鍵控）方式

　　移頻鍵控方式用兩種不同的脈沖頻率分別表示二進(jìn)制數(shù)的“0”和“1‘，下圖是用移頻鍵控方式對(duì)“0”和“1”進(jìn)行編碼的示意圖。

　　2）PPM（脈沖位置編碼）方式

　　在脈沖位置編偶方式下，每一位二進(jìn)制數(shù)所占用的時(shí)間是一樣的，只是傳號(hào)脈沖的位置有所不同?？仗?hào)在前、傳號(hào)在后的表示“1”，傳號(hào)在前、空號(hào)在后的表示“0”。下圖是采用脈沖位置編碼方式對(duì)“0”和“1”進(jìn)行編碼的示意圖。

　　3）PWM（脈沖寬度編碼）方式

　　脈沖寬度編碼方式是根據(jù)傳號(hào)脈沖的寬度來區(qū)別二進(jìn)制數(shù)的“0”和“1”的。

　　傳號(hào)脈沖寬的是“1”，傳號(hào)脈沖窄的是“0”，而每位二進(jìn)制數(shù)之間則用等

　　紅外遙控的應(yīng)用范圍

　　由于紅外線遙控不具有像無線電遙控那樣穿過障礙物去控制被控對(duì)象的能力，所以，在設(shè)計(jì)家用電器的紅外線遙控器時(shí)，不必要像無線電遙控器那樣，每套（發(fā)射器和接收器）要有不同的遙控頻率或編碼（否則，就會(huì)隔墻控制或干擾鄰居的家用電器），所以同類產(chǎn)品的紅外線遙控器，可以有相同的遙控頻率或編碼，而不會(huì)出現(xiàn)遙控信號(hào)“串門”的情況。這對(duì)于大批量生產(chǎn)以及在家用電器上普及紅外線遙控提供了極大的方便。由于紅外線為不可見光，因此對(duì)環(huán)境影響很小，再由紅外光波動(dòng)波長(zhǎng)遠(yuǎn)小于無線電波的波長(zhǎng)，所以紅外線遙控不會(huì)影響其他家用電器，也不會(huì)影響臨近的無線電設(shè)備。