2023學(xué)年完整公開課版紅外通信

單片機技術(shù)應(yīng)用工程機械運用技術(shù)專業(yè)國家教學(xué)資源庫什么是紅外線？紅外通信原理紅外遙控的優(yōu)點及應(yīng)用場合紅外遙控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)1234目錄Contents5產(chǎn)品設(shè)計思路PART01什么是紅外線？一、什么是紅外線？紅外線：在光譜中，波長在0.76至400微米的一段，我們稱為紅外線。所有高于絕對零度（-273.15℃）的物質(zhì)都可以產(chǎn)生紅外線。紅外線是不可見光線。一、什么是紅外線？紅外對管紅外發(fā)光管:紅外發(fā)光二極管通常使用砷化鎵（GaAs）、砷鋁化鎵（GaAlAs）等材料，采用全透明或淺藍色、黑色的樹脂封裝。通電后會產(chǎn)生的光波波長為940nm左右的紅外線。一、什么是紅外線？紅外一體化接收頭：其內(nèi)部含有高頻的濾波電路，專門用來濾除紅外線合成信號的載波信號（38KH），并送出接收到的信號。當(dāng)紅外線合成信號進入紅外接收頭，在其輸出端便可以得到原先紅外發(fā)射器發(fā)出的數(shù)字編碼。紅外接收頭的主要參數(shù)如下：

工作電壓：4.8～5.3V

工作電流：1.7～2.7mA

接收頻率：38kHz

峰值波長：980nm

靜態(tài)輸出：高電平

輸出低電平：≤0.4V

輸出高電平：接近工作電壓紅外接收頭PART02紅外通信原理二、紅外通信原理紅外通信是利用紅外技術(shù)實現(xiàn)兩點間的近距離保密通信和信息轉(zhuǎn)發(fā)。他一般由紅外發(fā)射和接收系統(tǒng)兩部分組成。PART03紅外遙控的優(yōu)點及應(yīng)用場合三、紅外遙控的優(yōu)點及應(yīng)用場合紅外線遙控是利用波長為0.76~1.5um之間的近紅外線來傳送控制信號的，是目前使用最廣泛的一種通信和遙控手段。紅外線遙控裝置的優(yōu)點:體積小、功耗低、功能強、成本低。應(yīng)用場合:在家用電器中，彩電、錄像機,錄音機、音響設(shè)備、空凋機以及玩具等產(chǎn)品中應(yīng)用非常廣泛。工業(yè)設(shè)備中，在高壓、輻射、有毒氣體、粉塵等環(huán)境下，采用紅外線遙控不僅完全可靠而且能有效地隔離電氣干擾。PART04紅外遙控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)四、紅外遙控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)常用的紅外遙控系統(tǒng)一般分發(fā)射和接收兩個部分。應(yīng)用編/解碼專用集成電路芯片來進行控制操作，如下圖所示。發(fā)射部分包括鍵盤矩陣、編碼調(diào)制、LED紅外發(fā)送器；接收部分包括光、電轉(zhuǎn)換放大器、解調(diào)、解碼電路。紅外線遙控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖四、紅外遙控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)4.1紅外接遙控的載波頻率1、更好的減少周邊環(huán)境對紅外信號的干擾。因為經(jīng)過調(diào)制后，我們在接收時，可以選擇性的接收。比如現(xiàn)在發(fā)送的是38KHZ的紅外信號，那我接收時只接收38KHZ的信號，其它頻率的一概不收。

2、另外經(jīng)過載波的二次調(diào)制還可以提高發(fā)射效率，達到降低電源功耗的目的。四、紅外遙控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)調(diào)制載波頻率一般在30khz到60khz之間，大多數(shù)使用的是38kHz，占空比1/3的方波。載波頻率的確定13這是由發(fā)射端所使用的455kHz晶振決定的。在發(fā)射端要對晶振進行整數(shù)分頻，分頻系數(shù)一般取12，所以455kHz÷12≈37.9kHz≈38kHz。四、紅外遙控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)4.2NEC協(xié)議：紅外基帶信號發(fā)送協(xié)議（遙控器）引導(dǎo)碼+8位客戶碼1+8位客戶碼2+8位操作碼+8位操作反碼用戶真正需要的只有操作碼四、紅外遙控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)1、引導(dǎo)碼:相當(dāng)于一把鑰匙,單片機只有檢測到了引導(dǎo)碼出現(xiàn)了才確認接收后面的數(shù)據(jù),保證數(shù)據(jù)接收的正確性.

4、操作反碼:為操作碼的反碼,目的是接收端接收到所有數(shù)據(jù)之后,將其取反與操作碼比較,不相等則表示在傳輸過程中編碼發(fā)生子變化,視為此次接收的數(shù)據(jù)無效,可提高接收數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性.3、操作碼:也叫鍵數(shù)據(jù)碼,按下不同的鍵產(chǎn)生不同的操作碼,待接收端接收到后根據(jù)其進行不同的操作.2、客戶碼:用來區(qū)分各紅外遙控設(shè)備,使之不會互相干擾.4.3各組編碼的作用四、紅外遙控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)一般的紅外發(fā)射芯片比如日本NEC的uPD6121G紅外編碼芯片，定義的引導(dǎo)碼為9ms的高電平加4.5ms的低電平組成.如果是我們自已設(shè)計紅外發(fā)射電路，其實引導(dǎo)碼的時間是可以自已定義的(但要注意：為了接收準(zhǔn)確，引導(dǎo)碼高電平的時間不能過短，可為8000us到10000us之間)4.4引導(dǎo)碼四、紅外遙控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)4.5客戶碼操作碼客戶碼和操作碼都為8位的二進制編碼NEC的uPD6121G編碼芯片定義的’0’,’1’如下:0:0.56ms的高電平+0.565ms的低電平1:0.56ms的高電平+1.685ms的低電平同樣這樣的數(shù)碼’0’,’1’的占空比也可以自已定義四、紅外遙控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)假如要發(fā)送一個數(shù)據(jù)C8H其客戶碼1為AAH,客戶碼2為55H那么轉(zhuǎn)換成的二進制數(shù)為10101010010101011100100000110111再加上引導(dǎo)碼要發(fā)送的波形就為:

（數(shù)據(jù)：低位在前，高位在后）四、紅外遙控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

上述“0”和“1”組成的32位二進制碼,經(jīng)38kHz的載頻進行二次調(diào)制以提高發(fā)射效率(因紅外接收頭能接收的紅外線為38KHz左右)，還可達到降低電源功耗的目的。四、紅外遙控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)常用38KHz產(chǎn)生辦法：1.455K晶振進行分頻，12分頻后為37.96KHz2.用單片機的PWM模塊產(chǎn)生3.用時基電路產(chǎn)生，如NE555電路NE555電路圖一NE555電路圖二四、紅外遙控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)4.6紅外接收頭的特性當(dāng)接收到38KHz的紅外線時其輸出低電平靜態(tài)時(沒收到38KHZ紅外線)其輸出為高電平1、上圖可看出紅外發(fā)射信號，經(jīng)紅外接收頭接收進行解調(diào)后，會將信號進行了反向.2、同時還可以看出,收到的’0’碼’1’碼只是高電平時的時間不同,那么我們就可以通過