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红外模块
首先讲一讲什么是红外线。我们知道,人的眼睛能看到的可见广按波长从长
到短排列,依次为红、橙、黄、绿、青、蓝、紫。其中红光的波长范围为0.62~
0.76μm;紫光的波长范围为0.38~0.46μm。比紫光波长还短的光叫紫外线,比
红光波长还长的光叫红外线,红外线数据传输就是利用波长为0.76~1.5μm之间
的近红外线来传送控制信号的。红外系统一般分和接收两个部分。部分的
主要元件为红外发光二极管。它实际上是一只特殊的发光二极管;由于其材料
不同于普通发光二极管,因而在其两端施加一定电压时,它便发出的是红外线而不
是可见光。目前大量的使用的红外发光二极管发出的红外线波长为940mm左右,
外形与普通φ5发光二极管相同,只是颜色不同。红外发光二极管一般有黑色、深
蓝、透明三种颜色。判断红外发光二极管好坏的办法与判断普通二极管一样;用万
用表电阻挡量一下红外发光二极管的正、反向电阻即可。接收部分的红外接收管
是一种光敏二极管。在实际应用中要给红外接收二极管加反向偏压,它才能正常工
作,亦即红外接收二极管在电路中应用时是反向运用,这样才能获得较高的灵敏
度。红外发光二极管一般有圆形和方形两种。由于红外发光二极管的一般
都较小(100mW左右),所以红外接收二极管接收到的信号比较微弱,因此就要
增加高增益放大电路。现在不论是业余制作还是正式产品,大多都采用成品红外
接收头。成品红外接收头的封装大致有两种:一种采用铁皮;一种是塑料封装。均
有三只引脚,即电源正(VDD)、电源负(GND)和数据输出
(VO或OUT)。红外接收头的引脚排列因型号不同而不尽相同,可参考厂家的使
用说明。成品红外接收头的优点是不需要复杂的调试和外壳,使用起来如同
一只三极管,非常方便。但在使用时注意成品红外接收头的载波频率。常用的载
波频率为38kHz。
下面我们以红外数据为例进行说明。
1红外线编码
红外线编码是数据传输和家用电器常用的一种通讯方法,其实质是一
种脉宽调制的串行通讯。家电中常用的红外线编码电路有μPD6121G型HT
622型和7461型等。红外线通讯的发送部分主要是把待发送的数据转换成一定
格式的脉冲,然后驱动红外发光管向外发送数据。接收部分则是完成红外线的
接收、放大、解调,还原成同步格式相同(但高、低电位刚好相反的脉冲
信号。这些工作通常由的接收头来完成,主要输出TTL兼容电平。最后
图2示出该红外系统的编码格式。图中,μPD6121G的二进
制“0”由0.56ms的间隔加0.565ms的脉冲表示;二进制“1”由0.56ms的间
隔加1.685ms的脉冲表示。每次发送的32二进制码可分成两部分,其中前16
位是辨识码,主要用于区别不同,后16位是操作码。这两个部分
的后8位都是前8位的反码,用作数据校验。每帧数据以9ms的间隔加4.5ms
的脉冲作为数据头。
2硬件实现
图3是该系统的工作时序图,图中,一个下降沿到下一个下降沿之间刚
好是一个脉冲加一个间隙的时间,这样,根据编码规则,这个时间长度所对
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