淺談紅外遙控系統(tǒng)

金華宇

【摘 要】本系統(tǒng)的設計目的是用紅外線作為傳輸媒質(zhì)來傳輸用戶的操作信息并由接收電路解調(diào)出原始信號，主要用到編碼芯片和解碼芯片對信號進行調(diào)制與解調(diào)，其中編碼芯片用的是臺灣生產(chǎn)的PT2262，解碼芯片是PT2272。主要工作原理是：利用編碼鍵盤可以為PT2262提供的輸入信息，PT2262對輸入的信息進行編碼并加載到38KHZ的載波上并調(diào)制紅外發(fā)射二極管并輻射到空間，然后再由接收系統(tǒng)接收到發(fā)射的信號并解調(diào)出原始信息，由PT2272對原信號進行解碼以驅動相應的電路完成用戶的操作要求。

【關鍵詞】紅外線；編碼；解碼；LM386；紅外收發(fā)器

一、紅外遙控系統(tǒng)意義

紅外數(shù)據(jù)通信技術是目前在世界范圍內(nèi)被廣泛使用的一種無線連接技術，被眾多的硬件和軟件平臺所支持。是一種通過數(shù)據(jù)電脈沖和紅外光脈沖之間的相互轉換實現(xiàn)無線的數(shù)據(jù)收發(fā)的技術。

紅外收發(fā)器產(chǎn)品具有成本低，小型化，傳輸速率快，點對點安全傳輸，不受電磁干擾等特點，可以實現(xiàn)信息在不同產(chǎn)品之間快速、方便、安全地交換與傳送，在短距離無線傳輸方面擁有十分明顯的優(yōu)勢。

紅外收發(fā)器產(chǎn)品在可攜式產(chǎn)品中的應用作用很大。目前，全世界有1億5千萬臺設備采用紅外技術，在電子產(chǎn)品和工業(yè)設備、醫(yī)療設備等領域廣泛使用。比如有95%的筆記本電腦就安裝了紅外收發(fā)器接口，現(xiàn)在絕大多數(shù)手機上也配置紅外收發(fā)器接口。而且隨著交換的數(shù)據(jù)量變大，紅外數(shù)據(jù)通訊將使手機的數(shù)據(jù)傳輸越來越方便。隨著紅外數(shù)據(jù)傳輸技術越來越成熟、完善、成本更低廉，紅外收發(fā)器在短距離通訊領域必將得到更廣泛的應用。

本章首先闡述了紅外收發(fā)集成電路設計課題的背景和意義，然后簡要介紹了紅外數(shù)據(jù)通訊技術的特點和應用領域，以及紅外收發(fā)器產(chǎn)品的特點、國內(nèi)外現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢，最后根據(jù)紅外遙控收發(fā)系統(tǒng)的實際應用性確立了課題的設計定位。

二、紅外遙控收發(fā)器產(chǎn)品概況

（一）紅外遙控收發(fā)器產(chǎn)品的結構和類型

目前紅外收發(fā)器按照工作模式和傳輸速率可分為四類：串行模式，最高速率為115.2Kbps；中速模式：最高速率為0.567Mbps和1.152Mbps；高速模式：最高速率為16Mbps。

另外按芯片功耗大小又可以分為低功耗型和標準型兩類，低功耗型通常使用3V電源，傳輸距離較近，約0-30cm，標準型通常使用5V電源，傳輸距離較遠最少1m以上。

（二）紅外遙控收發(fā)器的國內(nèi)外現(xiàn)狀

在紅外通信技術發(fā)展的早期，存在好幾個紅外通信標準，不同標準之間紅外設備不能進行紅外通信。為了使各種紅外設備能夠互聯(lián)互通，1993年由20多個大廠商發(fā)起成立了紅外數(shù)據(jù)協(xié)會（IRDA）統(tǒng)一了紅外通信的標準，這就是目前被廣泛使用的紅外數(shù)據(jù)通信協(xié)議及規(guī)范，也稱為IRDA標準。

由IRDA協(xié)會的資料表明，國外公司的紅外收發(fā)器產(chǎn)品起步較早，已經(jīng)形成了紅外收發(fā)器的配套生產(chǎn)產(chǎn)業(yè)鏈。由以下部分組成：Sharp等公司主要提供紅外發(fā)光二極管和光敏二極管；Agilent等公司主要設計制作紅外收發(fā)芯片；Infineon等公司主要從事紅外收發(fā)器封裝；IBM、Microsoft等公司則推出紅外數(shù)據(jù)收發(fā)器驅動程序和紅外通信軟件。其中如Agilent等公司還具有生產(chǎn)紅外收發(fā)器系列產(chǎn)品的能力，而HP、IBM等大公司則專門為自己公司產(chǎn)品配備紅外收發(fā)器。

在中國臺灣地區(qū)也形成了一批紅外收發(fā)產(chǎn)品的生產(chǎn)廠家和公司，但在大陸地區(qū)只有一些器件銷售公司在做這些國際公司和臺灣公司的代理，缺乏具有自主產(chǎn)權的該類產(chǎn)品。

（三）紅外收發(fā)器產(chǎn)品的發(fā)展趨勢

在各種紅外收發(fā)器產(chǎn)品中，雖然傳輸速率、傳輸距離等特性不同，但紅外收發(fā)器產(chǎn)品一直朝著提高傳輸速率，增加傳輸距離，降低功耗，擴大發(fā)射接收角度等方面發(fā)展。特別是隨著技術發(fā)展和成熟，傳輸方式正朝著點對多點方向發(fā)展。因此紅外遙控收發(fā)器產(chǎn)品還有更加寬廣的發(fā)展前景。

三、紅外發(fā)光二極管的特性及工作原理

紅外線是不可見光，人眼是覺察不到的。電子技術中是用紅外發(fā)光二極管（又稱紅外發(fā)射二極管）來產(chǎn)生紅外線。紅外遙控收發(fā)是利用近紅外光傳送遙控指令的波長為 0.76？滋m～1. 5？滋m。用近紅外光作為遙控光源 ，是因為目前紅外發(fā)光二極管與紅外接收器件（光敏二極管、三極管及光電池） 的發(fā)光與受光峰值波長一般為 0.8？滋m～0.94？滋m ，在近紅外光波段內(nèi) ，二者的光譜正好重合 ，能夠很好地匹配 ，可獲得較高的傳輸效率及較高的可靠性。

常用的紅外發(fā)光二極管，其外形和發(fā)光二極管LED相似，它的基本工作電路如圖2-2所示。圖中的三極管作開關，當基極上加有驅動信號時，三極管飽和導通紅外發(fā)光管D也正向導通工作，發(fā)出紅外光（近紅外線約0.93？滋m）。D的管壓降約1.4V，工作電流一般為10-20mA。為了適應不同的工作電壓，D的回路中常串有電阻作為紅外發(fā)光二極管的限流電阻。

紅外線發(fā)射與接收的方式有兩種，其一是直射式，其二是反射式。直射式指發(fā)光管和接收管相對安放在發(fā)射與受控物的兩端，中間相距一定距離；反射式指發(fā)光管和接收管并列一起，平時接收管始終無光照，只在發(fā)光管發(fā)出的紅外光遇到反射物時，接收管收到反射回來的紅外線才工作。

紅外通信是利用波長為900nm-1000nm的紅外波作為信息的載體，通過紅外技術實現(xiàn)兩點間的近距離保密通信和信息的轉發(fā)。紅外通信系統(tǒng)組成結構包括：發(fā)射器部分，信道部分，接收器部分。

發(fā)射裝置把信源發(fā)出的二進制信號經(jīng)過高頻調(diào)制后由紅外發(fā)光二極管發(fā)送出去，接收裝置把接收的紅外高頻信號由接收管接收后經(jīng)光電轉換再解調(diào)為原來信息的一種通信傳輸方式。再接收到原信息后可在接收部分連接驅動電路以完成預期的各種功能。其中對編碼的調(diào)制方式有脈寬調(diào)制（通過改變脈沖寬度調(diào)制信號PWM）和脈時調(diào)制（通過改變脈沖串之間時間間隔調(diào)制信號PPM）兩種。

參考文獻：

[1]任晉婷.基于單片機的紅外遙控系統(tǒng)設計[J].電子世界.2013.

[2]胡績強，劉瑩.溫控空調(diào)開關的紅外遙控系統(tǒng)設計[J].南昌大學學報（工科版）.2012.