红外通信原理

红外通信原理——NEC红外协议IDEA2012年8月4日星期六红外线遥控是目前使用最广泛的一种通信和遥控手段。由于红外线遥控装置具有体积小、功耗低、功能强、成本低等特点，因而，继彩电、录像机之后，在录音机、音响设备、空凋机以及玩具等其它小型电器装置上也纷纷采用红外线遥控。工业设备中，在高压、辐射、有毒气体、粉尘等环境下，采用红外线遥控不仅完全可靠而且能有效地隔离电气干扰。1红外遥控系统通用红外遥控系统由发射和接收两大部分组成。应用编/解码专用集成电路芯片来进行控制操作，如下所示。发射部分包括键盘矩阵、编码调制、LED红外发射头；接收部分包括光、电转换放大器、解调、解码电路。发射部分将扫描的键盘码值进行编码和调制通过LED红外发射头发射出去；接收部分的红外接收头对收到信号进行放大、检波、整形、解调，最后由解码电路进行解码。2红外遥控编码现有的红外调制方式有2种:脉冲宽度调制（PWM）和脉冲位置调制（PPM）。PWM以发射红外载波的占空比的不同来代表“0”和“1”。比如使用NECupd6121，其“0”为载波发射0.56ms,不发射0.56ms；其“1”为载波发射0.56ms,不发射1.68ms；PPM以发射载波的位置表示“0”和“1”。从发射载波到不发射载波为“0”，从不发射载波到发射载波为“1”。其发射载波和不发射载波的时间相同，也就是每位的时间是固定的。常用的红外线信号传输协议有ITT协议、NEC协议、NokiaNRC协议、Sharp协议、PhilipsRC－5协议、PhilipsRC－6协议，PhilipsRECS－80协议，以及SonySIRC协议等。在东亚地区用得较多的有NEC协议，故下面对NEC协议作主要介绍。NEC协议由引导码，用户码（地址码），数据码，重复码或数据码的反码和结束码构成。①引导码由一个9ms的载波波形和4.5ms的关断时间(低电平)构成；②地址码共16bits,低8位在前，高8位在后。最低位LSB先传输（下图为AA59H）。③8bit数据码及其反码，同样先传输最低位LSB（下图为16H及E9H）④最后1bit停止码为0.56ms的载波波形（如上图最后1位）⑤如果第一次数据传输结束后，还检测到该按键仍然按着，则每隔108ms重复发送一次重复码，如下：⑥重复码由9ms的载波波形、2.25ms的低电平和0.56ms的载波波形构成。⑦常使用占空比为1/3的38KHz载波。⑧利用脉冲之间的时间间隔来区分“0”和“1”。逻辑“1”：0.56ms的载波波形+1.69ms的低电平；逻辑“0”：0.56ms的载波波形+0.565ms的低电平。3红外遥控解码红外接收器典型的模块框图如下所示：上述框图的所有电路全部集成到了红外接收头里，红外信号由检波二极管接收，信号通过放大和限幅2个环节处理，使信号有稳定的脉冲电平。带通滤波器通过一定频带的信号，抑制这个频带外的信号，在一般的消费类电子产品中，这个频率的范围为30KHz到60KHz。接下来的三个模块检波，积分和比较，用于检出调制频率：若有调制频率信号，则比较器输出低电平，即红外一体化接收头的输出信号与发射端发射出的数据是反相的。4示波器实测波形下图显示了一帧数据的部分波形：图中的用户码为0x0080（8bits一读，16bits一起读的话就是0x1000了）注意是低权位在前（LSB）。引导码（9ms的载波波形和4.5ms关断波形）0.56ms载波波形放大看：38KHz载波（图中占空比为1/2）重复码：9ms的载波波形+2.25ms的低电平+0.56ms的载波波形，如下图所示。108ms的间隔周期，如下图所示：