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19Jun/19

红外遥控接收发射原理及ESP8266实现

Posted by Nick Xu

红外遥控是利用近红外光进行数据传输的一种控制方式。近红外光波长0.76um~1.5um,红外遥控收发器件波长一般为0.8um~0.94um,具有传输效率高,成本低,电路实现简单,抗干扰强等特点,在家用电器上被广泛使用。

红外遥控一般有发射和接收两部分组成,发射元件为红外发射管,接收一般采用一体化红外接收头,但发射载波频率与接收头固定频率需一致才能正确接收。

一、发射

1. 调制

红外遥控是以调制方式发射数据,将数据调制到固定的载波上发送,调制发送抗干扰能力更强,传送距离也更远。红外发送首先要解决的就是调制问题。

目前主流的调制方式有PPMPWM

  • PPM:脉冲位置调制,调制脉冲宽度不变,用脉冲间隔来区分01。如下图所示,脉冲宽度不变都是560us,脉冲间隔改变。逻辑1总时间为2.25ms,逻辑0中时间长度为1.12ms

 

1PPM调制

  • PWM:脉冲宽度调制,脉冲间隔不变,调制脉冲宽度改变。如下图所示,脉冲间隔
    600us,脉冲宽度不同。逻辑1高电平时间为1.2ms,逻辑0高电平时间为0.6ms

 

2PWM调制

调制载波频率一般在30KHz60KHz之间,常用的载波有33K36K36.6K38K40K56K等,其中38K使用最多。

常用占空比有1/31/21/3最多。

2. 红外传输协议

常用的红外传输协议有ITT协议、NEC协议、Nokia NRC协议、Sharp协议、Philips
RC-5
RC-6 RECS-80协议、Sony SIRC协议等,其中最常见的为NEC协议。

常见NEC协议分析:

载波38KHz,逻辑12.25ms,脉冲时间560us;逻辑01.12ms,脉冲时间560us

 

3NEC逻辑’0’与逻辑’1’

l 协议格式

 

4NEC红外载波发送协议

(1) 首先发送9ms的高电平脉冲

(2) 然后发送4.5ms的低电平

(3) 接下来是8bit的地址码(低位在前)

(4) 然后是8bit的地址反码,用于检验地址码是否出错

(5) 接下来的是8bit的命令码(低位在前)

(6) 然后是8bit的命令反码,用于检验命令码是否出错。

l 重复码

5NEC重复发送载波协议

如果一直按着一个键,将以110ms为周期发送重复码,重复码由9ms高电平、2.25ms低电平及560us高电平组成。

 

6NEC重复码

3. 编码

虽然不同协议都对各自的协议格式做了不同定义,但总体而言还是有高低电平组成的一串数据。

对于红外发射,就是按照协议规定高电平时间内,在红外输出口输出固定频率载波;低电平则直接输出低。红外接收头接到载波时输出高电平,没有载波时输出低电平,完成数据解码。

 

7NEC解码后协议

二、接收

红外接收常采用一体化红外接收头,集红外接收、放大、滤波、比较器输出等功能,并输出MCU可识别的TTL信号的。常用的一体化红外接收头有SCR638HS0038VS1838等。

      

SCR638

HS0038

8:一体化接收头

 

红外接收应用电路图:

9:红外接收典型应用

三、ESP8266红外发送与接收

ESP8266定义了1IR红外遥控接口,IR红外遥控接口由软件实现,接口定义如下:

10ESP8266红外管脚定义

1. 发送

ESP8266上用于发送的载波可以通过以下方式实现:

1) I2SBCK

2) WS管脚产生

3) GPIO中的sigma-delta功能在任意GPIO口产生载波。

其中sigma-delta产生的载波占空比约为20%,推荐使用MTMS管脚(GPIO14),可产生准确的38KHz且占空比为50%的标准方波。

2. 接收

红外接收功能通过GPIO的边沿中断实现,读取系统时间,将2次时间相减可以得到波形持续时间,然后通过软件逻辑实现红外协议处理。

 

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