紅外遙控是一種無線、非接觸控制技術，具有抗干擾能力強，信息傳輸可靠，功耗低，成本低，易實現等顯著優點，被諸多電子設備特別是家用電器廣泛采用，并越來越多的應用到計算機和手機系統中。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節及應用。

紅外遙控的基本原理

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

發射機一般由指令鍵（或操作桿）、指令編碼系統、調制電路、驅動電路、發射電路等幾部分組成。當按下指令鍵或推動操作桿時，指令編碼電路產生所需的指令編碼信號，指令編碼信號對載波進行調制，再由驅動電路進行功率放大后由發射電路向外發射經調制定的指令編碼信號。

接收電路一般由接收電路、放大電路、調制電路、指令譯碼電路、驅動電路、執行電路（機構）等幾部分組成。接收電路將發射器發出的已調制的編碼指令信號接收下來，并進行放大后送解調電路，解調電路將已調制的指令編碼信號解調出來，即還原為編碼信號。指令譯碼器將編碼指令信號進行譯碼，最后由驅動電路來驅動執行電路實現各種指令的操作控制（機構）。

紅外遙控模塊工作原理

按下遙控器的某一個鍵，遙控器會發出一連串經過調制后的信號，這個信號經過紅外一體化模塊接收后，輸出解調后的數字脈沖，每個按鍵對應不同的脈沖，故識別出不同的脈沖就能識別出不同的按鍵。　　

上圖就是很常見的車載MP3遙控器，比較小巧，很好用。下面是紅外發射和接收原理：　　

到此讀者可能會有疑惑，那么不同的調制解調方法那么出來的脈沖規則是不一樣的？是的，的確如此。

遙控發射器專用芯片很多，根據編碼格式可以分成兩大類，這里我們以運用比較廣泛，解碼比較容易的一類來加以說明，現以日本NEC的uPD6121G組成發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）。當發射器按鍵按下后，即有遙控碼發出，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前端的低電平持續都是0.56ms，那么就是后面的高電平持續時間不同，0為0.56ms，1為1.685ms，找到不同之處，編程時就有識別的依據了！

上述“0”和“1”組成的32位二進制碼經38kHz的載頻進行二次調制以提高發射效率，達到降低電源功耗的目的。然后再通過紅外發射二極管產生紅外線向空間發射，如圖所示。

UPD6121G產生的遙控編碼是連續的32位二進制碼組，其中前16位為用戶識別碼，能區別不同的電器設備，防止不同機種遙控碼互相干擾。該芯片的用戶識別碼固定為十六進制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。

請看下圖，來自網絡：　

當一個鍵按下超過36ms，振蕩器使芯片激活，將發射一組108ms的編碼脈沖，這108ms發射代碼由一個引導碼（9ms），一個結果碼（4.5ms），低8位地址碼（9ms~18ms），高8位地址碼（9ms~18ms），8位數據碼（9ms~18ms）和這8位數據的反碼（9ms~18ms）組成。如果鍵按下超過108ms仍未松開，接下來發射的代碼（連發碼）將僅由起始碼（9ms）和結束碼（2.25ms）組成。（實際上人手的動作是很慢的，即使你快速的按下按鍵，可能對于芯片來說還是超過108ms，所以如何處理連發碼是很關鍵的）

遙控器在按鍵按下后，周期性地發出同一種32位二進制碼，周期約為108ms。一組碼本身的持續時間隨它包含的二進制“0”和“1”的個數不同而不同，大約在45～63ms之間，圖為發射波形圖。

紅外遙控的重要環節

紅外線遙控裝置包括紅外線發射（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射紅外線，那么怎樣才能保證指定遙控器發射的控制信號既能準確無誤地被接收裝置所接收，又不會受到其他信號的干擾呢，這就需要從以下四個環節上加以控制。

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

遙控用的紅外發射傳感器，也就是紅外發光二極管，采用砷化鎵或砷鋁化鎵等半導體材料制成，前者的發光效率低于后者。峰值波長是紅外發光二極管發出的最大紅外光強所對應的發光波長，紅外發光二極管的峰值波長通常為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，響應波長（亦稱峰值波長）反映了光敏二極管和光敏三極管的光譜響應特性。可見，要提高按收效率，遙控系統所用紅外發光二極管的峰值波長與紅外接收傳感器的響應波長必須一致或相近是十分重要的。

2、信號的調制與解調紅外遙控信號是一連串的二進制脈沖碼。為了使其在無線傳輸過程中免受其他紅外信號的干擾，通常都是先將其調制在特定的載波頻率上，然后再經紅外發光二極管發射出去，紅外線接收裝置則會濾除其他雜波只接收該特定頻率的信號并將其還原成二進制脈沖碼，也就是解調。下圖是紅外線發射與接收的示意圖。圖1中沒有信號發出的狀態稱為空號或0狀態，按一定頻率以脈沖方式發出信號的狀態稱為傳號或1狀態。在消費類電子產品的紅外遙控系統中，紅外信號的載波頻率通常為30kHz--OkHz，標準的頻率有30kHz33kHz36KHz、36.7kHz、38kHz、40kHz和56kHz，此范圍內的其他頻率也能被識別。

3、編碼與解碼

既然紅外遙控信號是一連串的二進制脈沖碼，那么，用什么樣的空號和傳號的組合來表示二進制數的“0”和“1”，即信號傳輸所采用的編碼方式，也是紅外遙控信號的發送端和接收端需要事先約定的。通常，紅外遙控系統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制數的“0”和“1‘，下圖是用移頻鍵控方式對“0”和“1”進行編碼的示意圖。

2）PPM（脈沖位置編碼）方式

在脈沖位置編偶方式下，每一位二進制數所占用的時間是一樣的，只是傳號脈沖的位置有所不同。空號在前、傳號在后的表示“1”，傳號在前、空號在后的表示“0”。下圖是采用脈沖位置編碼方式對“0”和“1”進行編碼的示意圖。

3）PWM（脈沖寬度編碼）方式

脈沖寬度編碼方式是根據傳號脈沖的寬度來區別二進制數的“0”和“1”的。

傳號脈沖寬的是“1”，傳號脈沖窄的是“0”，而每位二進制數之間則用等

紅外遙控的應用范圍

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象的能力，所以，在設計家用電器的紅外線遙控器時，不必要像無線電遙控器那樣，每套（發射器和接收器）要有不同的遙控頻率或編碼（否則，就會隔墻控制或干擾鄰居的家用電器），所以同類產品的紅外線遙控器，可以有相同的遙控頻率或編碼，而不會出現遙控信號“串門”的情況。這對于大批量生產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，因此對環境影響很小，再由紅外光波動波長遠小于無線電波的波長，所以紅外線遙控不會影響其他家用電器，也不會影響臨近的無線電設備。

編輯：黃飛

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