紅外遙控原理及應用一、紅外遙控漫談在講紅外遙控之前，首先講一講什么是紅外線。我們知道，人的眼睛能看到的可見光按波長從長到短排列，依次為紅、橙、黃、綠、青、藍、紫。其中紅光的波長范圍為0.62～0.76μm；紫光的波長范圍為0.38～0.46μm。比紫光波長還短的光叫紫外線，比紅光波長還長的光叫紅外線。紅外線遙控就是利用波長為0.76～1.5μm之間的近紅外線來傳送控制信號的。紅外線遙控是目前使用最廣泛的一種通信和遙控手段。由于紅外線遙控裝置具有體積小、功耗低、功能強、成本低等特點，因而繼彩電、錄像機之后，在錄音機、音響設備、空凋機以及玩具等其它小型電器裝置上也紛紛采用紅外線遙控。工業設備中，在高壓、輻射、有毒氣體、粉塵等環境下，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。二、紅外遙控系統常用的紅外遙控系統一般分發射和接收兩個部分。應用編/解碼專用集成電路芯片來進行控制操作，如下圖所示。發射部分包括鍵盤矩陣、編碼調制、LED紅外發送器；接收部分包括光、電轉換放大器、解調、解碼電路。

發射部分的主要元件為紅外發光二極管。它實際上是一只特殊的發光二極管；由于其內部材料不同于普通發光二極管，因而在其兩端施加一定電壓時，它便發出的是紅外線而不是可見光。目前大量的使用的紅外發光二極管發出的紅外線波長為940nm左右。紅外線遙控系統框圖遙控器的基本組成如圖所示。它主要由形成遙控信號的微處理器芯片、晶體振蕩器、放大晶體管、紅外發光二極管以及鍵盤矩陣組成。

微處理器芯片IC1內部的振蕩器通過2、3腳與外部的振蕩晶體X組成一個高頻振蕩器，產生高頻振蕩信號。此信號送入定時信號發生器后進行分頻產生正弦信號和定時脈沖信號。正弦信號送入編碼調制器作為載波信號；定時脈沖信號送致掃描信號發生器、鍵控輸入編碼器和指令編碼器作為這些電路的時間標準信號。注解：IC1內部的掃描信號發生器產生五種不同時間的掃描脈沖信號，由5～9腳輸出送至鍵盤矩陣電路。當按下某一鍵時，相應于該功能按鍵的控制信號分別由10～14腳輸入到鍵控編碼器，輸出相應功能的數碼信號。然后由指令編碼器輸出指令編碼信號，經過調制器調制在載波信號上，形成包含有功能信息的高頻脈沖串，由17腳輸出經過晶體管BG放大，推動紅外線發光二極管D發射出脈沖調制信號。紅外接收頭的載波頻率/多路控制的紅外發射控制功能紅外接遙控的載波頻率1、為什么要有載波頻率

紅外遙控的部分使用最重要的是“紅外”。但是，一般環境下紅外的成分相當的普遍，最顯著的例子就是太陽光，太陽包含全波長范圍的光線，紅外的成分也是一個非常重要的組成部分；陰天的時候，由于云層較厚，可見光無法穿透云層，但是紅外的穿透能力較強，所以在陰天人們會感覺較熱，這就是因為紅外較強的緣故，同樣的例子還可以在黃昏時候感受到，黃昏時候可見光已經減弱，但是紅外的成分還是比較強；普通的照明燈來比較白炙燈的紅外成分就大大高于日光燈。為了很好的減少一般環境下紅外光的干擾，就需要對編碼信號載波。關聯：

另外經過載波的二次調制還可以提高發射效率，達到降低電源功耗的目的。2、載波頻率的確定在制定遙控器（發射部分）的時候，接收頭的載波頻率已經由發射端的晶振/振蕩部分和定時信號發射器的分頻部分確定下來了。在對晶振進行整數分頻的時候一般分頻系數選12。舉例說明：最常見的38KHz載波頻率，實際是由發射端455KHz的晶振在由12分頻時候：

455/12=37.9KHz≈38KHz

最常見的40KHz載波頻率，實際是由發射端480KHz的晶振在由12分頻時候：

480/12=40KHz多路控制的紅外遙控系統

普通的家用遙控器實際上已屬多路控制紅外遙控系統。多路控制的紅外發射部分一般有許多按鍵，代表不同的控制功能。當發射端按下某一按鍵時，相應地接收端有不同地輸出狀態。接收端的輸出狀態大致可分為脈沖、電平、自鎖、互鎖、數據五種形式。

“脈沖”輸出是當按發射端按鍵時，接收端對應輸出端輸出一個“有效脈沖”。比如說調臺、音量調節等等；

“電平”輸出是指發射端按下鍵時，接收端對應輸出端輸出“有效電平”消失。此處的“有效脈沖”和“有效電平”，可能是高、也可能是低，取決于相應輸出腳的靜態狀況，如靜態時為低，則“高”為有效；如靜態時為高，則“低”為有效。大多數情況下“高”為有效。比如字幕，語言等等；

“自鎖”輸出是指發射端每按一次某一個鍵，接收端對應輸出端改變一次狀態，即原來為高電平變為低電平，原來低電平變為高電平。此種輸出適合用作電源開關、靜音控制等。有時亦稱這種輸出形式為“反相”?！盎ユi”輸出是指多個輸出互相清除，在同一時間內只有一個輸出有效。電視機的選臺就屬此種情況，其他如調光、調速、音響的輸入選擇等?！皵祿陛敵鍪侵赴岩恍┌l射鍵編上號碼，利用接收端的幾個輸出形成一個二進制數，來代表不同的按鍵輸入。一般情況下，接收端除了幾位數據輸出外，還應有一位“數據有效”輸出端，以便以后適時地來取數據。這種輸出形式一般用于與單片機或微機接口。比如DVD的定時收看；除以上輸出形式外，還有“鎖存”和“暫存”兩種形式。所謂“鎖存”輸出是指對發射端每次發的信號，接收端對應輸出予以“儲存”，直至收到新的信號為止；“暫存”輸出與上述介紹的“電平”輸出類似。當然這個部分主要是由解碼后單片機部分來進行分析處理，遙控器發射端只是需要發出各個按鍵的對應編碼即可。紅外線遙控接收器的作用是將接收到的紅外線遙控信號，經過放大、解調和整形后輸出功能指令信號，送至微處理器進行識別和處理。其實紅外線接收頭部分的功效可以簡單歸納為消除發射時候的載波波形也不失真的還原遙控器發射的指令，下面的圖非常明確的顯示了它的作用：接收部分的紅外接收管是一種光敏二極管。在實際應用中要給紅外接收二極管加反向偏壓，它才能正常工作，亦即紅外接收二極管在電路中應用時是反向運用，這樣才能獲得較高的靈敏度。由于紅外發光二極管的發射功率一般都較小并且需要長距離動作，所以紅外接收二極管接收到的信號比較微弱，因此就要增加高增益放大電路。接收器的基本組成如下圖所示，它是由一個紅外線光電二極管、前置放大器與解調電路IC及外圍元件所組成。注解：當紅外線接收管D接收到紅外線光照射時，所產生的電流經過IC的7腳送入放大器形成信號電壓。遙控接收器的基本組成ABLC（自動電平限制）電路用來限制輸入到放大器信號的電平幅度，防止過載；IC的3腳外接的LC諧振回路可以設置頻率（為40KHz），可將一定頻率誤差范圍之外的頻率（為30KHz~50KHz）范圍以外的干擾信號濾除，提高高頻信號的增益。放大后的高頻信號經限幅后進入峰值檢波器，把已經調制的高頻信號重新還原為指令信號，再經過整形放大后由IC的1腳送入微處理器進行處理。其他注意事項：1、載波頻率一般選用50％占空比，也有選1/3或者1/4的但是不建議選1/4因為載波太短，功率就相對減弱很多～～容易收到干擾2、遙控器選用紅外線發射管由于用量大，功率要求低，常常離散性差異較大，直接導致遙控距離有差異3、遙控器故障a）電源故障當遙控器發生故障時，應該首先檢查電源。一般遙控器都使用3V電源，用萬用表測量電壓在2.2V以下時，應該更換新電池。如果更換電池后還不能正常工作，就是其它電路的問題。b）鍵盤矩陣電路故障

當發現一個或幾個按鍵不能使用時，可以判斷是鍵盤矩陣電路的問題。鍵盤是由印刷電路板和導電橡膠組成。如果它們之間接觸不良，就會導致上述情況發生。一般是有灰塵雜物，清除時可用無水酒精進行清洗，涼干后使用。c）微處理器集成電路故障當集成電路內部發生故障時，內部的編碼脈沖信號沒有輸出，這時可以用示波器測量脈沖的輸出端。一般故障多發生在微處理器外接的晶體振蕩器。可用示波器測量出450～500KHz的振蕩波形。如果晶振損壞，微處理器是不會工作的。d）驅動放大電路和紅外線發光管故障

當發光管或驅動放大電路發生故障時，指令脈沖信號就無法發射。一般是放大管被擊穿或者發光管損壞?？梢杂萌f用表測量它們的好壞。4、遙控部分設計時候還要充分考慮到周邊干擾狀況，做好結構部分的設計；三、通用編解碼芯片PT2262/2272芯片原理簡介：PT2262/2272是臺灣普城公司生產的一種CMOS工藝制造的低功耗低價位通用編解碼電路，PT2262/2272最多可有12位(A0-A11)三態地址端管腳(懸空,接高電平,接低電平),任意組合可提供531441地址碼,PT2262最多可有6位(D0-D5)數據端管腳,設定的地址碼和數據碼從17腳串行輸出，可用于無線或紅外遙控發射電路。三、通用編解碼芯片PT2262/2272PT2262/2272特點：CMOS工藝制造，低功耗，外部元器件少，RC振蕩電阻，工作電壓范圍寬：2.6～15v，數據最多可達6位，地址碼最多可達531441種。應用范圍：車輛防盜系統、家庭防盜系統、遙控玩具、其他電器遙控。名稱管腳說明A0-A111-8、10-13地址管腳,用于進行地址編碼,可置為“0”,“1”,“f”(懸空),D0-D57-8、10-13數據輸入端，有一個為“1”即有編碼發出，內部下拉Vcc18電源正端（＋）Vss9電源負端（－）TE14編碼啟動端，用于多數據的編碼發射，低電平有效；OSC116振蕩電阻輸入端，與OSC2所接電阻決定振蕩頻率；OSC215振蕩電阻振蕩器輸出端；Dout17編碼輸出端（正常時為低電平）PT2262各引腳功能名稱管腳說明A0-A111-8、10-13地址管腳,用于進行地址編碼,可置為“0”,“1”,“f”(懸空),必須與2262一致,否則不解碼D0-D57-8、10-13地址或數據管腳,當做為數據管腳時,只有在地址碼與2262一致,數據管腳才能輸出與2262數據端對應的高電平,否則輸出為低電平,鎖存型只有在接收到下一數據才能轉換Vcc18電源正端（＋）Vss9電源負端（－）DIN14數據信號輸入端，來自接收模塊輸出端OSC116振蕩電阻輸入端，與OSC2所接電阻決定振蕩頻率；OSC215振蕩電阻振蕩器輸出端；VT17解碼有效確認輸出端（常低）解碼有效變成高電平（瞬態）PT2272各引腳功能

PT2262/PT2272電氣參數參數名稱符號工作條件最小值典型值最大值單位工作電壓VDD-3-15V工作電流IDDVDD=12V停振

A0-A11開路-0.020.03uA輸出驅動電流

(Dout)IOHVDD=5V，VOH=3V

VDD=8V，VOH=4V

VDD=12V，VOH=6V3

6

10--mA輸出驅動電流

(Dout)IOLVDD=5V，VOL=3V

VDD=8V，VOL=4V

VDD=12V，VOL=6V2

5

9--mAPT/2262/PT2272靜態電氣參數PT2262/PT2272工作原理：PT2262-IR發射芯片地址編碼輸入有“1”、“0”和“懸空”三種狀態，數據輸入有“1”和“0”兩種狀態。由各地址、數據的不同接腳狀態決定，編碼從輸出端Dout串行輸出，通過紅外發射管發射出去。其編碼時序波形如圖2所示。Dout輸出的編碼信號調制在38kHz載波上，OSC1、OSC2外接的電阻決定載頻頻率，一般電阻可在430k—470k之間選擇即可。(后綴“IR”表示紅外發射專用芯片。)地址碼必須一致振蕩電阻匹配PT2262/2272組成編解碼收發傳輸系統

編碼芯片PT2262發出的編碼信號由：地址碼、數據碼、同步碼組成一個完整的碼字，解碼芯片PT2272接收到信號后，其地址碼經過兩次比較核對后，VT腳才輸出高電平，與此同時相應的數據腳也輸出高電平，地址碼和數據碼都用寬度不同的脈沖來表示，兩個窄脈沖表示“0”；兩個寬脈沖表示“1”；一個窄脈沖和一個寬脈沖表示“F”也就是地址碼的“懸空”。

PT2262每次發射時至少發射4組字碼，PT2272只有在連續兩次檢測到相同的地址碼加數據碼后，才會把數據碼中的“1”驅動相應的數據輸出端為高電平，和驅動VT端同步為高電平。PT2272解碼芯片有不同的后綴，表示不同的功能，有L4/M4/L6/M6之分，其中L表示鎖存輸出，數據只要成功接收就能一直保持對應的電平狀態，直到下次遙控數據發生變化時改變。M表示非鎖存輸出，數據腳輸出的電平是瞬時的而且和發射端是否發射相對應，可以用于類似點動的控制。后綴的6和4表示有幾路并行的控制通道，當采用4路并行數據時（PT2272-M4)，對應的地址編碼應該是8位，如果采用6路的并行數據時(PT2272-M6)，對應的地址編碼應該是6位。設置地址碼的原則是：同一個系統地址碼必須一致；不同的系統可以依靠不同的地址碼加以區分。至于設置什么樣的地址碼完全隨客戶喜歡。編碼發射芯片編碼接收芯片PT2262PT2260SC2260SC2262CS5211PT2272/SC2272/CS52121.2M無3.3M1.1M1.3M200K1.5M無4.3M1.4M1.6M270K2.2M無6.2M2M2.4M390K3.3M無9.1M3M3.6M680K4.7M1.2M12M4.3M5.1M820K振蕩電阻的匹配阻值表2262IR是2262系列用于紅外遙控的專用芯片，可以按照下面的圖紙進行接線，可以通過調整發射端Rosc電阻的大小使接收距離最遠，發射端電阻的調整范圍390～420K。

紅外發射和接收的典型應用原理電路,為了能正確解調出調制的編碼信號,接收端需加一級前置放大級,保證輸入PT2272的信號幅度足夠大.PT2272各輸出端通過各種接口即可控制相應的負載.PT2262構成6路發射電路，圖中PT2262的VDD是通過按鍵接通后向芯片供電，這樣靜態時，PT2262并不耗電，特別適合是電池供電的場合。如果使用電源電壓較低（如3V），二極管應選用低壓差的型號（如1N60等）。

無線發射和接收的典型應用原理圖，為了能正確解調