单片机当然可以控制发射红外信号来控制空调

万能遥控器大家用过吗?大家有没有试过用手机来控制空调吗?有些型号的手机集成有红外发射管,可以发出红外信号,既可以用来进行通讯,也可以用来遥控空调、电视等的电器。手机的Soc芯片其实也是一个单片机,只是它的功能比较强大,如果仅仅用来控制发射红外信号来控制空调,普通的单片机同样可以做到的。

单片机为什么可以控制发射红外信号来控制空调

红外遥控技术已经应用了发展很多年了,技术已经相当的成熟了。红外发射管可以发出红外线信号,红外发射管则可以接收红外线信号。空调上有红外接收电路,它可以接收到波长与红外接收管对应的红外信号,当然,红外信号的编码规则要符合该品牌空调的指令规则,它才作出相应的动作,就好像“对暗号”一样,不但要收到“暗号”,还有“暗号”正确才会动作。

主流的红外编码规则有NEC和RC5,以NEC为例,它使用了38KHz的载波频率,由引导码,8位的客户码,8位客户码的补码,8位的按键值,8位按键值的补码组成。

而空调、电视等电器大多使用NEC的编码规则,想用单片机控制发射红外信号来控制空调,首先要清楚该品牌空调使用的红外编码规则和指令代码,当然这些都是公开的。我们只要用单片机控制红外发射管发出对应指令红外信号,就可以进行遥控空调了。以某品牌某型号的空调为例,通过示波器抓取到遥控器发出的红外线信号的波型如下,而我们用单片机控制红外发射管发出同样波形的信号,大家觉得能遥控吗?

易发彩登陆如果某个品牌的空调不公开编码规则和指令代码,或者对数据进行加密处理,那么我们就没那么容易遥控了,比如想打开加密码的文件就要先经过解密。就像我们平常用的小汽车遥控钥匙,自己的遥控钥匙只能开自己的车。

空调遥控器其实就是一个红外信号发射装置,而空调机身具有红外接收探头,可以接收遥控器发出的红外信号并解析,从而实现遥控的功能,电视遥控器也是同样的原理。现在有很多手机具有红外功能,通过匹配通讯协议,就能实现手机遥控电视和空调的作用。下面通过硬件和软降两个方面来和大家分享,红外遥控实现的原理。 

单片机为什么可以控制发射红外信号来控制空调

本部分内容包括,红外发射部分原理、红外接收部分原理以及软件编码部分原理。

1 红外发射部分电路原理

红外发射功能主要由红外发射管来实现,红外发射管在外观上和透明的LED发光二极管极为相似,其驱动和控制方式也一直。在使用单片机控制发射管时,一般使用三极管来驱动,NPN三极管和PNP三极管都可以实现。如下图所示使用PNP三极管来实现的。

PNP三极管的基极通过电阻接单片机的GPIO口,发射管通过限流电阻接在PNP三极管的发射极上。当单片机的GPIO输出高电平时PNP三极管处于截止状态红外发射管不工作;当GPIO输出低电平时PNP三极管导通发射管工作,发出肉眼不可见的红外线,被接收管接收到。遥控器上的每一个按键都有一定的编码,该编码其实就是遵循一定规则的高低电平的脉冲,接收电路解析该脉冲从而执行对应的操作。

2 红外接收部分电路原理

前文说过,红外发射和红外接收是一对,成对使用。发射管是白色的,接收管是黑色的。可以使用三极管搭建接收电路也可以使用比较器来搭建电路,下面用三极管电路展示红外接收的电路。如下图所示。

在没有接收到红外信号时,接收管不导通,三极管Q1不导通,三极管Q3不导通,单片机接收到持续的高电平;当接收管接收到红外信号时,单片机接收到低电平。当遥控器的按键被按下时,按键对应的编码脉冲就会被单片机所接收到,单片机解析该脉冲,就能知道遥控器上是哪个按键被按下,从而实现用户的操作。

但是,黑色的红外接收管抗干扰能力比较低,在设计电路的时候一般不选用,而是选用专用的红外接收头,最常用的型号为HS0038。而且,其红外接收电路简单,抗干扰能力强。

4 红外软件编码解析

前文提到的脉冲编码就是红外发射和红外接收之间的通讯内容,通讯这部分的数据或内容,被称作通讯协议。一般来说,红外通讯都遵循NEC的编码协议规范。

NEC的协议规定,工作频率为38KHz,其数据格式由如下几部分构成:引导码、用户码、用户码补码、按键码、按键码补码等。一个完整的按键/数据周期是108ms。NEC编码规定0和1的编码如下:

编码0:0.56ms高电平+0.565ms低电平=1.125ms

编码1:0.56ms高电平+1.685ms低电平=2.245ms。

当遥控器的某一个按键被按下后,发射管就会发出一串包含引导码、用户码、用户码补码、按键码、按键码补码的脉冲出来,脉冲如果要翻译出来的话,就是看0和1的序列,长度为2.245ms的脉冲代表数据1,脉冲长度为1.125的脉冲代表数据0。类似的脉冲数据如下图所示。

易发彩登陆接收端的红外专用探头感应该部分脉冲并送入单片机,单片机通过解析脉冲数据,计算出用户的按键信息,再执行相应的命令和逻辑,这样用户就可以在沙发上远程遥控空调和电视了。

现在的很多手机上集成了红外发射电路,并带有自学习功能可以根据操作说明让手机去匹配设备的编码协议,协议匹配后就可以通过手机遥控电视、空调等设备了,这时候手机就变成了遥控器。

由于通讯部分要处理比较复杂的数据,所以这类电路都是需要单片机支持的。

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