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[红外接收头]红外接收头基础知识解答

日期:2022-10-20

红外线通信是最简单的无线通信方法之一,它是一种以无线方式传输少量数据的经济有效的方式。可以肯定地假设任何阅读本文的人都在家中或工作中使用过许多不同的遥控器,并且大多数这些简单的设备都通过红外脉冲与接收器通信。本博客介绍了 IR 通信的基础知识,并解释了用于控制不同设备的两种最常用的 IR 协议。


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红外接收头一、IR 通信的工作原理

红外 LED 产生人眼不可见的光。通常,此类设备输出的光波长约为 950 纳米。然而,IR LED 并不是唯一可以发射 IR 或近 IR 波的东西。许多其他来源,如灯泡和太阳本身,都会释放红外波,这是处理红外通信时的困难之一。此外,任何人都可以发送红外信号。通常,发送方和接收方之间不会发生握手、身份验证或授权。例如,电视可以由任何说相同语言的遥控器控制。在通信中,语言被称为协议,无非是数据的发送者和接收者之间的协议。双方同意遵循预定义的模式并以某种方式传输信息。


红外接收头二、载波频率

使用 IR LED 传输二进制值的最简单方法是打开红外 LED(发送逻辑 1)或将其关闭(可能表示逻辑 0)一段时间。发送方可以这样做,直到所有数据位都已发送完毕。不幸的是,这在现实中是行不通的,因为许多其他来源都会发射红外辐射。接收器将无法过滤掉来自其他来源的不需要的信号。为了克服这个问题,发送者需要非常快速地打开和关闭 LED,而不是仅仅打开和关闭它。通常使用 38,000 Hz 的频率,这也称为 IR 信号的载波频率。请注意,其他波长和载波频率也是可能的,例如 940 nm 和 36 kHz。但是,实际上,这似乎不是问题。大多数红外接收器仍然可以在波长和载波频率略有变化的情况下工作。


红外接收头三、NEC IR 传输协议

IR LED 闪烁以表示数据位的技术与 IR 通信协议无关。此类协议描述了如何布置数据位,以便双方都能理解它们的含义。例如,流行的 NEC 协议使用一种称为脉冲距离编码的技术来区分两种逻辑状态。标准 NEC 协议使用 38 kHz 的载波频率。通过使用不同长度的脉冲对逻辑状态进行编码,以区分 HIGH 和 LOW。二进制值编码如下:逻辑 1:562.2 ?s 突发后跟 1.687 ms 低电平周期,逻辑 0:562.2 ?s 突发后跟 562.2 ?s 低电平周期。


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红外接收头四、命令位的逻辑反转

最后的 562.5 ?s 突发表示消息结束,地址和命令的倒数可以用作校验和,以验证两个传输的值是否正确。然而,一些遥控器传输 16 位地址,其中一些甚至发送 16 位命令。请注意,不同的消息可能具有不同的传输时间。NEC 协议还支持指示接收器重复前一个消息的重复命令。


红外接收头五、概括

使用 IR LED 和接收器进行数据传输是一种直接的无线通信方式。流行的 IR 传输协议的低传输速度使这种方法易于实施,即使在使用速度较慢的微控制器时也是如此。由于许多其他物体会发射红外辐射,因此发送者必须通过脉冲打开和关闭 LED 以传输数据。否则,接收者将无法区分实际消息和噪音。NEC 协议使用脉冲距离编码来区分传输消息中的逻辑状态。消息本身由一个同步序列组成,通常后跟一个八位地址和命令。RC5 协议使用曼彻斯特编码来区分逻辑状态。消息本身包含两个起始位、一个切换位、五个地址位和六个数据位。两个系统都支持重复序列,告诉接收器重复最后一个命令。


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