38k載波及紅外發(fā)射原理

1、本帖最后由 Randy 于 2012-10-28 21:12 編輯轉(zhuǎn)自Doctor_A 壇友的筆記！之前做接觸過一次紅外遙控器，現(xiàn)在有空想用簡單的話來聊一聊，下面有錯誤的地方歡迎改正指出：1：紅外的概念不聊，那是一種物理存在。以下聊38K紅外發(fā)射接收，主要講可編程的紅外編碼。2：紅外遙控 紅外遙控首先需要用來發(fā)“光”的紅外發(fā)光管，還有一個接收光線的“接收管”（不是那種觸發(fā)的紅外對管），還有一個產(chǎn)生38K的信號源（可以是MCU中斷實現(xiàn)還有就是市場上大把的紅外編碼IC），只需要簡單的外圍電路即可。 就單片機而言，為了增大紅外發(fā)光管電流，需要用一個三極管驅(qū)動。紅外編碼IC也只需要幾個外圍電路，規(guī)格書

2、上都有提供，這里不提。3：紅外接收頭（有不理解的地方可以在后面找到你想要的答案或者繼續(xù)“百度”“谷歌) 有必要可以看一下紅外接收頭內(nèi)部組成的詳細介紹。 接收收頭分為電平頭還有脈沖頭。 電平型的：接收連續(xù)的38K信號，可以輸出連續(xù)的低電平，時間可以無限長。其內(nèi)部放大及脈沖整形是直接耦合的，所以能夠接收及輸出連續(xù)的信號。 脈沖型的：只能接收間歇的38K信號，如果接收連續(xù)的38K信號，則幾百ms后會一直保持高電平，除非距離非常近（二三十厘米以內(nèi)）。其內(nèi)部放大及脈沖整形是電容耦合的，所以不能能夠接收及輸出連續(xù)的信號。 一般遙控用脈沖型的，只有特殊場合，比如串口調(diào)制輸出，由于串口可能連續(xù)輸出數(shù)據(jù)0，所以

3、要用電平型的。4：紅外遙控中的載波到底是什么？（不要影響到你對其它載波的理解） 第一次接觸紅外我看到載波這個詞就覺得生澀。網(wǎng)上很多資料五花八門都描繪得很厲害、 我們就從一下幾點開始描述，相信的等會就懂： （1）38K怎么來的？ 這里只談單片機給出，38K脈沖信號，占空比（脈沖的高電平比周期的值就是占空比）自己決定，既然是38K，那么脈沖的周期就是1/38000 S,記住這個不是高電平的時間長度，這個是一個脈沖的時間長度也就是一個周期，例如我們利用一個中斷產(chǎn)生38K脈沖，占空比是1/2,我們的中斷時間就要設(shè)置為 1/38000/2 S中斷一次，然后通過相隔一次中斷電平翻轉(zhuǎn)一次就形成了一個頻率為3

4、8K占空比1/2的脈沖。 另外i！在這里想說一下我在學習紅外的時候遇到的兩個錯誤： 一、當?shù)谝淮谓佑|紅外遙控的時候，在網(wǎng)上下載了很多資料中斷時間居然是1/38000S，產(chǎn)生的是19K的脈沖信號，紅外肯定接收不了，更不要談編碼了。而且還是大部分被人的程序都是19K.對于剛接觸的人可能就暈乎乎地忽悠過去了。 二、就是我們用單片機的時候是用了單片機的查詢模式還是中斷模式的問題。 我們利用中斷時候，在時鐘比較快的條件下可以產(chǎn)生比較準確的時間基準,來產(chǎn)生相對正確的脈沖。而利用查詢方式，如果用51單片機，12M的晶振，利用查詢溢位來產(chǎn)生的38K脈沖，那就犯了一個大錯，因為利用查詢的方式查詢這個動作浪費的時

5、間可不是一個或兩個的機器周期，它浪費了大把的單片機時間，誤差大得離譜。如果你用中斷試過成功過，不妨試一下查詢方式失敗的感覺。 雖然利用查詢方式編程是簡單了很多，可是誤差大得更多了多。我就是偷懶犯過了錯誤。5：什么是紅外38K的載波信號（其實我更想說成什么是38K編碼信號（一下詳解） （1）記住38K的紅外不單單只接受38K信號，它有個頻偏（頻率偏差左右波動）的范圍，但記住范圍不大。 （2）說是三極管驅(qū)動，其實三極管是作為一個開關(guān)，共射的方式。于是有兩種通斷方式，三極管用的是PNP呢還是NPN。 一般我們采用PNP作為開關(guān)管，NPN是利用高電平時候?qū)ǎ珕纹瑱C開機時候，所有IO口的狀態(tài)為高電平

6、，這個時候就觸發(fā)了開關(guān)管，雖然我們在初始化的時候可以把它關(guān)斷，但即使此處實際上可以的問題為了以后設(shè)計其它東西可能因此犯了不該犯的錯誤還是選用PNP管好了。 （3）那么我們就用0表示紅外管導通。1表示紅外管截至 驅(qū)動紅外發(fā)光的IO口的狀態(tài)便是38K脈沖信號從IO口發(fā)出來的觸發(fā)信號，脈沖中的低電平就是導通，高電平就是截至。我們會看到，如果單單用38K，那么如前面摘錄部分講到的，我們會在接收端會接受到一個低電平的信號。 或者我們可以再這么理解吧：紅外接收頭只接受38K信號（誤差范圍內(nèi)），我們把接收頭看出一個轉(zhuǎn)換器。遇到38K就輸出低電平，沒有遇到38K就被上拉成高電平。 于是所謂的“編碼”的概念就這

7、樣產(chǎn)生了，我們利用有38K信號 跟 沒有38K信號 這兩種狀態(tài)，利用紅外接收頭就翻譯成低電平、高電平的信號。這就是最主要的東西。 什么時候有38K。什么時候沒有38K，一切都由我們編程來實現(xiàn)。我們可以靈活地操控有跟沒有，有的時間長度就是接收方低電平的時間長度。沒有的脈沖的時間長度就是接收方高電平的時間長度。我們只需要在接收方讀取高低電平的時間長度與高低電平的各種組合來讀取發(fā)射方所提供的信息。這種就是所謂的“協(xié)議”，協(xié)議就是我們說好了，你照辦的意思。協(xié)議內(nèi)容明確我發(fā)什么的時候代表什么意思，接收方你懂的。 于是就有各種紅外編碼，NEC/飛利浦等紅外編碼是比較常見的，而我們根據(jù)需要我們可以自己設(shè)置自

8、己的編碼。如果想做遙控玩一玩的就沒必要研究人家的紅外編碼協(xié)議，自己編幾個容易編程的就可以了。像想NEC紅外協(xié)議里面談到的接受頭輸出的 高電平幾毫秒低電平幾毫秒就是代表“1”，高電平幾毫秒低電平幾毫秒就是代表“0”，高電平幾毫秒低電平幾毫秒就是代表“引導碼或者用戶識別碼”，這些都是人家NEC里面的標準，我們可以自己定我們自己的標準。我可以說 10ms低電平后10ms高電平就代表允許接受，然后5ms低后5ms高就代表“1”，15ms低后15ms高就代表“2”，25ms低25毫秒高就代表“0”,當然這里只打個比方，因為編碼長度要是太大的話對其它程序處理不是很靈活。因為我們解碼的時候最好不要被中斷。像

9、空調(diào)那種一百多位編碼的一般很少。少。至于多少合適，自己酌情考慮。編碼的形式也自己決定。 于是乎，上面的東西并沒有說到“載波”兩個字，好了下面就說說載波吧。 我們把“有38K信號”這種狀態(tài)（“信息”）當做“1”，把“沒有38K的信號”這種狀態(tài)（“信息”）當作“0”，我們可以看成其實我們要發(fā)出去的就是 1 跟 0 兩種狀態(tài)的組合。 而 1 跟 0兩種狀態(tài)的另外一種意思就是 38K 的“有”跟“沒有” 于是 38K 就帶上了 1 跟 0 的這兩種信號的信息。 我們就把38K理解成載波信號，載放這信息的信號，其實就是斷斷續(xù)續(xù)的38K信號而已，如果我們說成載波那么就是載波。不過我更喜歡把這種信號看成一種

10、編碼信號。好了，總結(jié)一下。紅外遙控就是這么簡單， MCU控制有沒有38K信號紅外管就是把利用通斷來把單片機的信號發(fā)出去接收頭就是把38K翻譯成有跟沒有 接收頭那邊的MCU就是把有跟沒有的時間長度與組合計算出來（解碼）。然后按照事先我們約定的編碼執(zhí)行相對應的動作。還有一點需要補充一下。那就是接收頭的供電這個很主要，接收頭的供電就好根據(jù)解碼的MCU的供電保持一致，這樣接收頭的輸出的高低電平就可以被單片機IO識別兼容。同時接收頭有很多種，有一些只能3V供電接受管就不要跟5V的MCU一起用，免得浪費電路資源。另外接收頭的有些是中間是電源腳有些中間的地腳，如果來玩玩的最好看清楚順便買的時候預留多一個免得

11、燒了之后又得跑一趟。至于學習型的紅外遙控，有的只需要學習編碼，有個則需要學習載波頻率。后者比較不好弄。歡迎接貼.下面是紅外發(fā)射、接收頭（紅外基礎(chǔ)知識）目前市售紅外一體化接收頭有兩種：電平型和脈沖型，絕大部分的都是脈沖型的，電平型的很少。電平型的，接收連續(xù)的38K信號，可以輸出連續(xù)的低電平，時間可以無限長。其內(nèi)部放大及脈沖整形是直接耦合的，所以能夠接收及輸出連續(xù)的信號。脈沖型的，只能接收間歇的38K信號，如果接收連續(xù)的38K信號，則幾百ms后會一直保持高電平，除非距離非常近（二三十厘米以內(nèi)）。其內(nèi)部放大及脈沖整形是電容耦合的，所以不能能夠接收及輸出連續(xù)的信號。一般遙控用脈沖型的，只有特殊場合，比

12、如串口調(diào)制輸出，由于串口可能連續(xù)輸出數(shù)據(jù)0，所以要用電平型的。一般遙控器用455K經(jīng)12分頻后輸出37917HZ，簡稱38K，10米接收帶寬為38+-2K，3米為3542K。在沒有環(huán)境反射的空曠空間，距離10米以上方向性會比較強。在室內(nèi)，如果墻是白色的，則在15米的空間基本沒有方向性。接收頭要有濾光片，將白光濾除。在以下環(huán)境條件下會影響接收，甚至很嚴重：1、強光直射接收頭，導致光敏管飽和。白光中紅外成分也很強。2、有強的紅外熱源。3、有頻閃的光源，比如日光燈。4、強的電磁干擾，比如日光燈啟動、馬達啟動等。38K信號最好用1/3占空比，這個是最常用的，據(jù)測試1/10占空比靈敏度更好。實際調(diào)制時間

13、要少于50%。最好有間歇。電平型的接收頭只要接收到38K紅外線就輸出持續(xù)低電平，用起來非常爽，以前的老式接收頭多半是這種類型，但其有個致命弱點：抗干擾性太差，傳輸距離短（小于1m）。而脈沖型一體化紅外線接收頭必須接受一定頻率38K的載波的基帶信號才有正常輸出，如發(fā)送500HZ的38K載波，脈沖型一體化紅外線接收頭輸出500HZ方波，而如果發(fā)送連續(xù)的38K載波就會出項有瞬間低電平其后為高電平的現(xiàn)象。這種脈沖型一體化紅外線接收頭克服了傳統(tǒng)電平型接收頭的不足：傳輸距離相對更遠，穩(wěn)定性大大增加，抗干擾性更強。因此已經(jīng)完全取代了老式的電平型接受頭，在電子市場如不說明店主給你的絕對是脈沖性的。手機拍照時可

14、以查看紅外發(fā)射管是否處于發(fā)射狀態(tài)紅暴問題有些廠家把能不能制造出無紅暴紅外燈當做一個技術(shù)問題來宣傳，好像有紅暴就是低技術(shù)，無紅暴就是高技術(shù)。其實，有無紅暴只是一個選擇問題，并不是技術(shù)問題，波長超過700nm的光線叫做紅外線，900nm以上的紅外線基本無紅暴，波長越短，紅暴越強，紅外線感應度也越高?，F(xiàn)在市場上有兩種主流紅外燈，一種是有輕微紅暴的，波長在850nm左右，一種是無紅暴的，波長在940nm左右。同一款攝像機，在850nm波長的感應度，比在940nm波長的感應度好到10倍。所以850nm這種有輕微紅暴的紅外燈擁有更高的效率，應當做為紅外夜視監(jiān)控的首選項。這說的有道理嗎？紅暴是對紅外燈工作狀

15、態(tài)的一個描述。工作燈在工作時，如果有紅暴就會在管芯出現(xiàn)紅色小點。如果沒有紅暴的話，工作和不工作人眼看不出來。沒有紅點850nm和940nm都有紅爆，只不過940要比較弱一點常見的紅外發(fā)射管有940nm波長和850nm波長兩種，940nm波長的紅外發(fā)射管主要使用于調(diào)制編碼及信號傳輸，而850nm波長的主要用于安防等紅外光源上，接收管則有850nm950nm通用的型號。850的管和940的管區(qū)別在于他們的功率大小。850是屬于大功率的，它的特點是：發(fā)射距離短，靈敏度高，適合用于攝象監(jiān)控那塊。940是屬于小功率的，它的特點是：發(fā)射距離遠，靈敏度低，主要用搖控器上850發(fā)射管的選擇 一般的一體機設(shè)計距離較近，一般適用較大角度的IR發(fā)射管，市場上最通用45、60度角，可選擇一般晶片，最好還是選擇日本和臺灣的，市場上用12Pcs、14Pcs、18Pcs、24Pcs發(fā)射管的一體機，常用此類產(chǎn)品一般開發(fā)距離在5-20