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請幫忙分析一款“學習型紅外遙控器” |
| 作者：allstudy 欄目：單片機 |
最近發(fā)現(xiàn)家里遙控器老是弄混（唉，遙控器多了，也是一件麻煩事）。如果有一種可對家中各種紅外遙控器發(fā)射的控制信號進行識別、存儲和再現(xiàn)的智能型紅外遙控器，用這樣一個遙控器控制家中所有電器該多好。這就是大家稱作的學習型紅外遙控器。于是，下了不少工夫查找了許多資料，對紅外遙控也做了一點表面研究，現(xiàn)總結(jié)一點文檔，與大家一同探討（有不對之處，請大家指正�。�；另外由于本人愚頓還未開竅，還有部分東西想不太明白，在此也向?qū)＜覀冋埥�，請知道的老兄支點招，在此小弟先謝過了！��！ 一、紅外遙控概述 紅外遙控系統(tǒng)一般都是由發(fā)射部分和接收部分組成。 1、發(fā)射部分的主要元件為紅外發(fā)光二極管。它實際上是一只特殊的發(fā)光二極管，由于其內(nèi)部材料不同于普通發(fā)光二極管，因而在其兩端施加一定電壓時，它發(fā)出的便是紅外線而不是可見光。目前大量使用的紅外發(fā)光二極管發(fā)出的紅外線波長為940nm左右，外形與普通Φ5發(fā)光二極管相同，只是顏色不同。 2、接收部分主要元件是紅外接收管，它是一種光敏二極管（實際上是三極管，基極為感光部分）。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(fā)光二極管的發(fā)射功率一般都較小（100mW左右），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。前些年常用μPC1373H、CX20106A等紅外接收專用放大電路。最近幾年不論是業(yè)余制作還是正式產(chǎn)品，大多都采用成品紅外接收頭。成品紅外接收頭的封裝大致有兩種：一種采用鐵皮屏蔽；一種是塑料封裝(如圖中的HS0038)，均有三只引腳，即電源正（VDD）、電源負（GND）和數(shù)據(jù)輸出（VO或OUT）。紅外接收頭的引腳排列因型號不同而不盡相同，可參考廠家的使用說明。成品紅外接收頭的優(yōu)點是不需要復雜的調(diào)試和外殼屏蔽，使用起來如同一只三極管，非常方便。但在使用時注意成品紅外接收頭的載波頻率。 http://bbs.21ic.com/upfiles/img/200682114849807.jpg(圖一) 3、紅外通信的基本原理是發(fā)送端將基帶二進制信號調(diào)制為一系列的脈沖串信號，通過紅外發(fā)射管發(fā)射紅外信號。常用的有通過脈沖寬度來實現(xiàn)信號調(diào)制的脈寬調(diào)制（PWM）和通過脈沖串之間的時間間隔來實現(xiàn)信號調(diào)制的脈時調(diào)制（PPM）兩種方法。 紅外遙控常用的載波頻率為38KHZ，這是由發(fā)射端編碼芯片所使用的455KHZ晶振來決定的。在發(fā)射端要對晶振進行整數(shù)分頻，分頻系數(shù)一般取12，所以455KHZ÷12≈37.9 kHz≈38KHZ。也有一些遙控系統(tǒng)采用36kHz、40kHz、56kHz等。 紅外遙控的特點是不影響周邊環(huán)境、不干擾其它電器設備。由于其無法穿透墻壁，故不同房間的家用電器可使用通用的遙控器而不會產(chǎn)生相互干擾；電路調(diào)試簡單，只要按給定電路連接無誤，一般不需任何調(diào)試即可投入工作；編解碼容易，可進行多路遙控。 由于各生產(chǎn)廠家生產(chǎn)了大量紅外遙控專用集成電路，需要時按圖索驥即可。因此，紅外遙控在家用電器、室內(nèi)近距離（小于10米）遙控中得到了廣泛的應用。 二、紅外遙控編碼標準 目前市面上出現(xiàn)的遙控編碼有很多種，但常用的紅外遙控編碼主要是NEC標準和PHILIPS標準，其它都是這兩類的變種。 1、NEC編碼標準：編碼芯片有PT2221/PT2222、HT6221/HT6222等 此標準下的發(fā)射端所發(fā)射的一幀碼含有一個引導碼、8位用戶碼、8位用戶反碼，8位鍵數(shù)據(jù)碼、8位鍵數(shù)據(jù)反碼。引導碼由一個9ms的高電平和4.5ms的低電平組成。當按下持續(xù)時間超過108ms時，則發(fā)送簡碼（簡碼由9ms高電平和2.25ms的低電平組成）來告之接收端是某一個按一直按著，象電視的音量和頻道切換鍵都有此功能，簡碼與簡碼之間相隔是108ms�！�1”和“0”的區(qū)分采用脈沖位置調(diào)制方式（PPM）。如下圖所示： ../uploadfile/200705141459353767.jpg（圖二） 2、PHILIPS的RC-5編碼標準:編碼芯片有SAA3010、PT2210/PT2211/PT1215、HT6230等 RC-5編碼標準的一幀有以下幾部分組成： 1）起始碼部分 2個邏輯1； 2）控制碼部分，1位； 3）系統(tǒng)碼部分，5位； 4）指令碼部分，6位。 連續(xù)發(fā)射時，重復波形與第一次發(fā)射波形相同�？刂拼a位在前后再次按鍵中交替改變。0和1碼傳送采用雙相位編碼發(fā)送技術。編碼規(guī)則如下圖所示： http://bbs.21ic.com/upfiles/img/20068211485728.jpg（圖三） 3、其它變種的編碼類型 像TC9028、PT2212、PT2213等芯片的碼型與NEC標準類似，只是引導碼變?yōu)?.5ms高電平+4.5ms低電平，簡碼4.5ms高電平+4.5ms低電平+0.56ms高電平＋1.68ms低電平＋1.56ms高電平組成。 像PT2461、LC7461等芯片的碼型也是與NEC標準類似，數(shù)據(jù)幀長度變長了，引導碼＋13位用戶碼＋13位用戶反碼＋8位鍵數(shù)據(jù)碼＋8位鍵數(shù)據(jù)反碼。簡碼為9ms高電平＋4.5ms低電平+0.56ms高電平組成。 三、紅外信號的學習與再生（學習型遙控器的電路和編程實現(xiàn)） 目前大多數(shù)人采用的方法都是用一體化接收頭做為信號的接收，然后把解調(diào)出來的信號送入單片機進行學習（記錄各個高低電平的時間長度），然后存入EEPROM內(nèi)，學習OK后再發(fā)送的是把EEPROM的高低電平的時間數(shù)據(jù)讀取并與38KHZ載波進行調(diào)制然后發(fā)送出去。如下圖所示： http://bbs.21ic.com/upfiles/img/200682114921928.jpg(圖四) 例如：由AVR系列單片機ATMEGA8、一體化紅外接收頭HS0038、存儲器、還原調(diào)制與紅外發(fā)光管驅(qū)動電路組成。一體化紅外接收頭負責紅外遙控信號的解調(diào)，將調(diào)制在38KHZ上的紅外脈沖信號解調(diào)并反向后再輸入到ATMEGA8的INT0引腳，邊沿觸發(fā)方式，并由單片機計數(shù)器進行高電平與低電平寬度的測量。 這里使用具有I2C總線接口的E2PROM 芯片AT24C32作為存儲器，其容量為4KB，用來保存識別出來的遙控信號的高電平與低電平寬度數(shù)據(jù)。通常遙控信號的二進制脈沖碼長為32位，每位由一個高電平與一個低電平組成，應保存的信號寬度數(shù)據(jù)為64個，再加上引導碼2個數(shù)據(jù)，共計66個數(shù)據(jù)，每個數(shù)據(jù)用一個字節(jié)來表示，一個遙控信號命令就需要66個字節(jié)來保存�？紤]到不同的遙控系統(tǒng)有一定的區(qū)別，有些遙控信號命令長度較長，所以存儲空間應適當留有余量。在實際應用中，可根據(jù)紅外遙控設備的數(shù)量及每個設備的遙控命令數(shù)量等具體情況來決定E2PROM 芯片的容量和型號。 遙控信號的還原和發(fā)射是通過單片機的一個IO口輸出二進制脈沖碼（高電平與低電平的維持時間為學習識別時保存的一組寬度數(shù)據(jù)）與38KHZ載波進行調(diào)制，調(diào)制后的信號經(jīng)驅(qū)動后通過紅外發(fā)光管發(fā)射出去。 但這樣的處理方法，因為一體化紅外接收頭工作電壓一般都要求是5V，在供電能力方便的情況下采用這種方式還是不錯的，但如果想象普通遙控器一樣只能采用兩節(jié)干電池供電，那以上方法是沒法做到的。 后來我從市場買了一個自學習型遙控器，打開小研究了一番，其電路原理如下圖所示: http://bbs.21ic.com/upfiles/img/200682114949720.jpg（圖五） 另外，我用編程器讀出AT24C32內(nèi)的數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)每一個按鍵對應于一個32字節(jié)的區(qū)域，也就是說一個按鍵的紅外信號經(jīng)單片機學習處理變成一個32字節(jié)的數(shù)據(jù)，但這32個字節(jié)數(shù)，我一個個鍵進行分析，但沒想明白它反應的是個什么的關系，像電視的電源開關鍵其32字節(jié)的數(shù)據(jù)為（這里學習的紅外遙控器信號是用NEC標準編碼的）： 8B 2A 1F 09 56 00 0B AA 31 75 00 00 00 00 00 00 00 00 00 F0 A5 55 4A 49 29 52 95 49 4A 49 00 F1 數(shù)字鍵1的32字節(jié)數(shù)據(jù)如下： 8F 2A 1F 09 56 00 0B AA 31 75 00 00 00 00 00 00 00 00 00 F0 A5 55 4A 49 29 55 55 24 92 49 00 F1 現(xiàn)在有兩點我沒想明白： 1、這里接收紅外信號是采用紅外接收二級管，但這里經(jīng)三極管放大反向之后送入單片機口線上的信號還是調(diào)制在38KHZ的波形，也就是說這個波形是沒有經(jīng)過解調(diào)的。 我想弄明白的事：單片機是如何對這波形進行解調(diào)的嗎？或者說這單片機處理程序是并沒有進行解調(diào)而是直接記錄特征數(shù)據(jù)，然后存入EEPROM，這樣又是如何做到的嗎？ 2、存儲于EEPROM的32字節(jié)數(shù)，是個什么樣的特征數(shù)據(jù)，它能再生重新原樣的發(fā)射出去。 能只用32個字節(jié)的數(shù)據(jù)記錄一個按鍵的紅外遙控信息，這比之前用66個字節(jié)（甚至更多）的方法來得更加簡潔，一個4K的EEPROM（AT24C32）能夠記錄的按鍵數(shù)就多得多了。 一直沒想明白這兩個問題，這款學 |
| 2樓： | >>參與討論 |
| 作者： allstudy 于 2006/8/21 14:24:00 發(fā)布：
可能是由于級別沒到，圖沒法直接顯示出來 只能通過網(wǎng)址打開 |
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| 3樓： | >>參與討論 |
| 作者： allstudy 于 2006/8/21 23:24:00 發(fā)布：
先浮起來，靜等 |
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| 4樓： | >>參與討論 |
| 作者： gipsyer 于 2006/8/22 17:53:00 發(fā)布：
資料收集的比較全 先頂一下 |
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| 5樓： | >>參與討論 |
| 作者： gipsyer 于 2006/8/22 18:41:00 發(fā)布：
個人意見 1.感覺主芯片可能不是一個單純的mcu,可能內(nèi)部集成了載波調(diào)制/解調(diào)功能，如果能查到芯片資料，那就能肯定了。 2.如果用66個字節(jié)表示一個遙控信號，那么可稱之為“萬能”遙控，單片機只起一個轉(zhuǎn)發(fā)功能，不必去關心遙控具體是什么協(xié)議。 至于你從市場買的自學習型遙控器，從你提供的數(shù)據(jù)分析，其實他并不是用32個字節(jié)，只是用了4個字節(jié)（52 95 49 4A/55 55 24 92 49 ）來識別不同的按鍵，這樣的話，單片機就要能識別出遙控器使用的協(xié)議（如NEC）。 |
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| 6樓： | >>參與討論 |
| 作者： conanfans 于 2006/8/23 10:14:00 發(fā)布：
載波不同怎么 |
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| 7樓： | >>參與討論 |
| 作者： conanfans 于 2006/8/23 10:14:00 發(fā)布：
載波不同怎么辦呢? |
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| 8樓： | >>參與討論 |
| 作者： sxl_72 于 2006/8/23 10:32:00 發(fā)布：
學習型遙控器的學習是連載波一起學的 再按原格式一起發(fā)出，因為載波有很多，一般20k到120K都有，還有400k的，所以要一起學進去；第二，由于數(shù)據(jù)量大，所以最好要壓縮再存儲，我以前做到128字節(jié)儲存一個250bit長的數(shù)據(jù)碼（不是載波），因為空調(diào)的碼很長；第三，有些遙控器有跳碼，要特殊處理。 所以只學習38k的遙控器不能稱之為萬能遙控器。 |
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| 9樓： | >>參與討論 |
| 作者： lanmp 于 2006/8/23 10:54:00 發(fā)布：
400K載波 8M晶振夠用么 |
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| 10樓： | >>參與討論 |
| 作者： sxl_72 于 2006/8/23 11:00:00 發(fā)布：
誰告訴你是8M晶振的，當然在電路上下點功夫也是可以的 |
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| 11樓： | >>參與討論 |
| 作者： allstudy 于 2006/8/23 15:35:00 發(fā)布：
TO:gipsyer １、單片機用的是EM78P156E(義隆的)，接的是ＴＣＣ腳，應該是計錄下降沿或上升 ２、按你這樣理解，他首先單片機要能識別出編碼協(xié)議，然后再記錄四個它了的數(shù)值，我是用了個NEC編碼的遙控器得到的數(shù)據(jù)。另外我在家時有試著學習我的空調(diào)遙控器，春蘭空調(diào)，發(fā)現(xiàn)學習不了（空調(diào)編碼太長了） 還是沒想能，－－－－－ |
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| 12樓： | >>參與討論 |
| 作者： allstudy 于 2006/8/23 15:40:00 發(fā)布：
TO:sxl_72 我想確實如你所說的，需要把載波一同記錄下來，但單片機是如何記錄的呢？ 另外，按你所說如何壓縮？能詳細說明一下嗎？ 有相關資料能不能Email（all_study@163.com）一些給我，先謝謝過 * - 本貼最后修改時間：2006-9-28 15:07:30 修改者：allstudy |
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| 13樓： | >>參與討論 |
| 作者： sxl_72 于 2006/8/23 16:55:00 發(fā)布：
資料我就沒有了 我曾開發(fā)過一款學習型遙控器，我只是說了一些我的做法： 我是將收到的信號接到單片機的一個外部觸發(fā)中斷腳上，然后計時。 |
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| 14樓： | >>參與討論 |
| 作者： allstudy 于 2006/8/24 8:48:00 發(fā)布：
TO:sxl_72 你是把載波也都記錄下來了，就是把包括載波在內(nèi)的所有高、低電平的時間數(shù)記錄下來，那這樣的時間數(shù)占用字節(jié)很長時，那就是要象你所說的壓縮再存儲，那能解釋一下，你是采用什么算法壓縮的嗎？ |
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| 15樓： | >>參與討論 |
| 作者： lanmp 于 2006/8/24 11:45:00 發(fā)布：
TO: allstudy 晶振用的是多少的？ EM78P156E只有13KBIT ROM和48byte RAM。真的能完成么？ |
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| 16樓： | >>參與討論 |
| 作者： allstudy 于 2006/8/24 16:17:00 發(fā)布：
TO:lanmp 用的是10MHZ晶振，我對這款MCU不熟 你理順了它的處理方式嗎？ |
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| 17樓： | >>參與討論 |
| 作者： 談的元 于 2006/8/24 21:45:00 發(fā)布：
學習型遙控器的學習是連載波一起學的，基本不可能 |
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| 18樓： | >>參與討論 |
| 作者： 老怪物 于 2006/8/24 22:08:00 發(fā)布：
呵呵. |
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| 19樓： | >>參與討論 |
| 作者： allstudy 于 2006/8/25 8:52:00 發(fā)布：
請老怪物兄發(fā)表一下看法，謝謝 |
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| 20樓： | >>參與討論 |
| 作者： sxl_72 于 2006/8/25 8:55:00 發(fā)布：
這么肯定 學習型遙控器的學習是連載波一起學的，基本不可能 ---------------------------------------------------為什么，請解釋，不過我的產(chǎn)品已在歐洲上市了，呵呵 |
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| 21樓： | >>參與討論 |
| 作者： 石湖天隨 于 2006/8/25 14:03:00 發(fā)布：
請談的元兄談下你用什么方法來識別栽波頻率的？ |
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| 22樓： | >>參與討論 |
| 作者： gipsyer 于 2006/8/25 17:33:00 發(fā)布：
連載波一起? TO:sxl_72 連載波一起學?難度很大. 1.首先MCU速度要足夠快，因為38KHZ（占空比為1/3）的高電平只有8.8us,對于一個12M的C51來說，一個但周期指令就要1us,要完成計數(shù)/判斷/存儲，還有誤差，太難了。 2.數(shù)據(jù)量太大，一個電平（高或低）就要用一個字節(jié)的話，10ms就要380字節(jié)。 當然，不是完全照搬，有載波識別功能，另外記算，不過還是很驚人的。 當然連載波一起學的優(yōu)點很多，與載波無關，與協(xié)議無關，只要ROM足夠大，堪稱“萬能”。另外硬件電路也簡單，省去了調(diào)制/解調(diào)。 3.也很想知道數(shù)據(jù)怎么壓縮的，效率如何？ to allstudy : 從電路連接上看，似乎連載波一起學，但從MCU,EEPROM資料看，不可能。 所以猜測你的學習型遙控器只能學習有限的幾種遙控器。 |
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| 23樓： | >>參與討論 |
| 作者： 談的元 于 2006/8/31 19:50:00 發(fā)布：
請教sxl_72的產(chǎn)品叫什么名字？？在國內(nèi)哪有賣？我買幾個 |
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| 24樓： | >>參與討論 |
| 作者： dadodo 于 2006/9/1 16:09:00 發(fā)布：
連載波一起學?開玩笑! 一體化接收頭輸出的信號已經(jīng)沒有載波了,只有數(shù)據(jù). 對于確定的一體化接收頭,能接收的載波也已經(jīng)確定了.比如常用的1838系列,只能接收38K的紅外碼,如果用來接收36K或其他頻率調(diào)制的紅外信號,接收頭輸出的已經(jīng)是不準確的數(shù)據(jù). 除了電視以為的如空調(diào)/投影機等,紅外編碼格式并不完全符合NEC或PHILIPS的標準,甚至很多是企業(yè)自定的格式. 想要做一款"萬能"學習型紅外遙控器還是可行的,前提是紅外載波頻率一樣,如果采用38K接收頭,理論上可以學習任何一種38K調(diào)制的紅外信號,只要你的存儲空間夠大.我曾做過一個這樣的學習型遙控器在產(chǎn)品上,可以學習遙控電視/DVD/空調(diào)/投影機...效果很好. * - 本貼最后修改時間：2006-9-13 0:32:04 修改者：dadodo |
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| 25樓： | >>參與討論 |
| 作者： 談的元 于 2006/9/6 21:27:00 發(fā)布：
國內(nèi)有嗎？？什么名字 國內(nèi)有嗎？？什么名字 |
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| 26樓： | >>參與討論 |
| 作者： 平常人 于 2006/9/6 22:09:00 發(fā)布：
韓國有人用ARM做出來了；LOGITECH的Harmony早就上市啦  開開眼吧 * - 本貼最后修改時間：2006-9-6 22:09:57 修改者：平常人 |
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| 27樓： | >>參與討論 |
| 作者： 笨笨兔 于 2006/9/12 22:34:00 發(fā)布：
為什么沒有人討論一下Apple的那個方案， 為什么沒有人討論一下Apple的那個方案， 我大概能看出他用的MCU型號（懶的去確認了），8M晶振時應該有2MIPS吧（或者4MIPS，反正不會到8MIPS的），那么如果要學習的載波是100K，也就是脈寬只有10uS，再考慮1/3的占空比，需要記錄的高電平只有3uS！，軟件還有其他功能要實現(xiàn)。。。。難呀。 我大致考慮的結(jié)果：如果用AVR的MEGA8以8MIPS，純軟件學習38k載波，可以做到�？墒�，38k載波的話，用紅外一體頭就可以了，根本不用學。 |
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| 28樓： | >>參與討論 |
| 作者： LEITUOXIN 于 2006/9/13 13:24:00 發(fā)布：
可以連載波一起學習 可以連載波一起學習，但這不是主要功能，還是好好想數(shù)據(jù)壓縮吧！一般4個bytes的碼用16個bytes EEPROM就可以記錄下來 |
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| 29樓： | >>參與討論 |
| 作者： dadodo 于 2006/9/13 13:37:00 發(fā)布：
如果要連載波一起學，就不能用一體化接收頭 在載波頻率未知的情況下，如何識別有效信號和濾除雜波是關鍵。 |
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| 30樓： | >>參與討論 |
| 作者： hiberhe 于 2006/9/28 15:53:00 發(fā)布：
前段時間在超市買過一個學習型的，20元錢，用著還不錯 |
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| 31樓： | >>參與討論 |
| 作者： xwj 于 2006/9/28 16:30:00 發(fā)布：
一般載波頻率是一致的，可以歸類成樣本的 同一遙控器載波頻率是一致的，可以歸類成樣本 也就是說只要學習幾個脈沖就知道載波頻率了 再根據(jù)載波樣本學習（或組合）編碼即可 一個按鍵保存載波的高、低寬度，解調(diào)后的編碼即可 |
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| 32樓： | >>參與討論 |
| 作者： allstudy 于 2006/9/30 14:30:00 發(fā)布：
謝謝 先試試看 |
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| 33樓： | >>參與討論 |
| 作者： 盧向東 于 2008/3/20 12:12:22 發(fā)布：
在35樓時,還忘了一點,如果單片機是用高速單片機,低電平可以用每次累加得到,如果是51單片機,就不能累加了,只能計中斷次數(shù),結(jié)束后把中斷次數(shù)乘以38KHZ周期得到低電平時間長度,這樣就很精確了.
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| 34樓： | >>參與討論 |
| 作者： kele 于 2009/9/5 23:24:08 發(fā)布：
學習型遙控器當然不能用集成的接收模塊，要不載波頻率都無法學習的，應該就用一般的發(fā)射管就可以學習了，先開始學習載波頻率，然后對上升沿或者下降沿進行計數(shù)就可以算出接收的時間了！ |
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| 35樓： | >>參與討論 |
| 作者： lowe88 于 2009/12/25 8:31:38 發(fā)布：
關于載波的學習希望有高手能出來點醒下大家~ |
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