随着家用电器、视听产品的普及，红外线遥控器已被广泛使用在各种类型的家电产品上（如遥控开关、智能开关等）。其具有体积小、抗干扰能力强、功耗低、功能强、成本低等特点，在工业设备中也得到广泛应用。

　　一般而言，一个通用的红外遥控系统由发射和接收两大部分组成，如图1 所示：

　　其中发射部分主要包括键盘矩阵、编码调制、红外发射管；接收部分包括光、电信号的转换以及放大、解调、解码电路。举例来说，通常我们家电遥控器信号的发射，就是将相应按键所对应的控制指令和系统码( 由0 和1 组成的序列)，调制在32~56kHz 范围内的载波上，然后经放大、驱动红外发射管将信号发射出去。此外，现在流行的控制方法是应用编/ 解码专用集成电路芯片来实现。

　　不同公司的遥控芯片，采用的遥控码格式也不一样。在此介绍目前广泛使用较普遍的两种，一种是NEC Protocol 的PWM( 脉冲宽度调制) 标准，一种是Philips RC-5 Protocol 的PPM( 脉冲位置调制) 标准。

　　NEC 标准（代表芯片WD6122）：遥控载波的频率为38kHz( 占空比为1:3) ；当某个按键按下时，系统首先发射一个完整的全码，然后经延时再发射一系列简码，直到按键松开即停止发射。简码重复为延时108ms，即两个引导脉冲上升沿之间的间隔都是108ms。如图2所示即为完整的NTC编码。

　　对于NTC编码，由引导码、用户编码低位，用户编码高位、键数据编码、键数据编码反码五部分组成，引导码由一个9ms的载波波形和4.5ms的关断时间构成，它作为随后发射的码的引导，这样当接收系统是由微处理器构成的时候，能更有效地处理码的接收与检测及其它各项控制之间的时序关系。编码采用脉冲位置调制方式（PPM）。利用脉冲之间的时间间隔来区分“0”和“1”。每次8位的码被传送之后，它们的反码也被传送，减少了系统的误码率。数据0 可用“高电平0.56ms ＋低电平0.56ms”表示，数据1 可用“高电平0.56ms ＋低电平1.68ms”表示。

　　PHILIPS 标准（代表芯片SAA3010）：载波频率为38kHz ；没有简码，点按键时，控制码在1 和0 之间切换，若持续按键，则控制码不变。一个全码可等同于起始码、控制码、系统码、数据码的时间总和，数据0 用“低电平0. 889ms ＋高电平0. 889ms”表示；数据１ 用“ 高电平0. 889ms ＋ 低电平0.889ms”表示，如图3 所示。

　　SAA3010 的位传送方式是采用双相位，位1 和位0 的相位正好相反。在解码时可以用定时采样的方式进行解码，一个位采样二次，分别在位波形的四分之一和四分之三处进行采样，如位1 用这种方法采样的值就是0 和1。当然也可以只采样一次，例如在波形的四分之一处进行采样，然后定时一个波形的周期再采样，这样位1 采样的值就是0。

　　编码时高低电平以1 0表示，解码时需要按0 1识别，即编码与解码需要倒相，编程时需要注意的关键点。

　　本程序使用的芯片为WD6122，因此使用NTC编码标准

红外遥控器原理介绍

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。

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， 如图1所示。 发射部分包括键盘矩阵、 编码调制、 LED红外发送器； 接收部分包括光、 电转换放大器、 解调、 解码电路。

红外的简单发射接收原理：

在发射端，输入信号经放大后送入红外发射管发射，在接收端，接收管收到红外信号后，由放大器放大处理后还原成信号，这就是红外的简单发射接收原理。

1、红外遥控系统结构

红外遥控系统的主要部分为调制、发射和接收，如图1所示：

红外遥控是以调制的方式发射数据，就是把数据和一定频率的载波进行“与”操作，这样既可以提高发射效率又可以降低电源功耗。

调制载波频率一般在30khz到60khz之间，大多数使用的是38kHz，占空比1/3的方波，如图2所示，这是由发射端所使用的455kHz晶振决定的。在发射端要对晶振进行整数分频，分频系数一般取12，所以455kHz÷12≈37.9kHz≈38kHz。

目前有很多种芯片可以实现红外发射，可以根据选择发出不同种类的编码。由于发射系统一般用电池供电，这就要求芯片的功耗要很低，芯片大多都设计成可以处于休眠状态，当有按键按下时才工作，这样可以降低功耗芯片所用的晶振应该有足够的耐物理撞击能力，不能选用普通的石英晶体，一般是选用陶瓷共鸣器，陶瓷共鸣器准确性没有石英晶体高，但通常一点误差可以忽略不计。

红外线通过红外发光二极管(LED)发射出去，红外发光二极管（红外发射管）内部构造与普通的发光二极管基本相同，材料和普通发光二极管不同，在红外发射管两端施加一定电压时，它发出的是红外线而不是可见光。

如图3a和图3b是LED的驱动电路，图3a是最简单电路，选用元件时要注意三极管的开关速度要快，还要考虑到LED的正向电流和反向漏电流，一般流过LED的最大正向电流为100mA，电流越大，其发射的波形强度越大。

图3a电路有一点缺陷，当电池电压下降时，流过LED的电流会降低，发射波形强度降低，遥控距离就会变小。

图3b所示的射极输出电路可以解决这个问题，两个二极管把三级管基极电压钳位在1.2V左右，因此三级管发射极电压固定在0.6V左右，发射极电流IE基本不变，根据IE≈IC,所以流过LED的电流也基本不变，这样保证了当电池电压降低时还可以保证一定的遥控距离。

2、一体化红外接收头

红外信号收发系统的典型电路如图１所示，红外接收电路通常被厂家集成在一个元件中，成为一体化红外接收头。内部电路包括红外监测二极管，放大器，限副器，带通滤波器，积分电路，比较器等。红外监测二极管监测到红外信号，然后把信号送到放大器和限幅器，限幅器把脉冲幅度控制在一定的水平，而不论红外发射器和接收器的距离远近。交流信号进入带通滤波器，带通滤波器可以通过30khz到60khz的负载波，通过解调电路和积分电路进入比较器，比较器输出高低电平，还原出发射端的信号波形。注意输出的高低电平和发射端是反相的，这样的目的是为了提高接收的灵敏度。一体化红外接收头，如图4a、4b所示：

红外接收头的种类很多，引脚定义也不相同，一般都有三个引脚，包括供电脚，接地和信号输出脚。根据发射端调制载波的不同应选用相应解调频率的接收头。

红外接收头内部放大器的增益很大，很容易引起干扰，因此在接收头的供电脚上须加上滤波电容，一般在22uf以上。有的厂家建议在供电脚和电源之间接入330欧电阻，进一步降低电源干扰。

红外发射器可从遥控器厂家定制，也可以自己用单片机的PWM产生，家庭遥控推荐使用红外发射管(L5IR4-45)的可产生37.91KHz的PWM,PWM占空比设置为1/3,通过简单的定时中断开关PWM,即可产生发射波形。

红外编解码解析

1、编码格式

现有的红外遥控包括两种方式：PWM（脉冲宽度调制）和PPM（脉冲位置调制）。

两种形式编码的代表分别为NEC 和PHILIPS 的RC-5、RC-6 以及将来的RC-7。

PWM（脉冲宽度调制）：以发射红外载波的占空比代表“0”和“1”。为了节省能量，一般情况下，发射红外载波的时间固定，通过改变不发射载波的时间来改变占空比。例如常用的电视遥控器，使用NEC upd6121，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；此外，为了解码的方便，还有引导码，upd6121 的引导码为载波发射9ms，不发射4.5ms。upd6121 总共的编码长度为108ms。

但并不是所有的编码器都是如此，比如TOSHIBA 的TC9012，其引导码为载波发射4.5ms，不发射4.5ms，其“0”为载波发射0.52ms,不发射0.52ms,其“1”为载波发射0.52ms,不发射1.04ms。

PPM（脉冲位置调制）：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，都为0.68ms，也就是每位的时间是固定的。

通过以上对编码的分析，可以得出以某种固定格式的“0”和“1”去学习红外，是很有可能不成功的。即市面上所宣传的可以学习64 位、128 位必然是不可靠的。

另外，由于空调的状态远多于电视、音像，并且没有一个标准，所以各厂家都按自己的格式去做一个，造成差异更大。比如：美的的遥控器采用PWM 编码，码长120ms 左右；新科的遥控器也采用PWM 编码，码长500ms 左右。如此大的差异，如果按“位”的概念来讲，应该是多少位呢？64？128?显然都不可能包含如此长短不一的编码。

2、红外遥控编码格式

红外遥控器的编码格式通常有两种格式：NEC 和RC5

NEC 格式的特征：

1：使用38 kHz 载波频率

2：引导码间隔是9 ms + 4.5 ms

3：使用16 位客户代码

4：使用8 位数据代码和8 位取反的数据代码

不过需要将波形反转一下才方便分析：

NEC 协议通过脉冲串之间的时间间隔来实现信号的调制（英文简写PWM） 。 逻辑“0”是由0.56ms的38KHZ载波和0.560ms 的无载波间隔组成； 逻辑“1”是由0.56ms 的38KHZ 载波和1.68ms 的无载波间隔组成； 结束位是0.56ms 的38K 载波。

下面实例是已知 NEC 类型遥控器所截获的波形： 遥控器的识别码是Address=0xDD20;其中一个键值是Command=0x0E；

注意： 波形先是发低位地址再发高位地址。 所以0000,0100,1011,1011 反转过来就是1101,1101,0010,000 十六进制的DD20；键值波形如下：

也是要将0111,0000 反转成0000,1110得到十六进制的0E； 另外注意8 位的键值代码是取反后再发一次的,如图0111,0000 取反后为1000,1111。 最后一位是一个逻辑“1”。

RC5 编码相对简单一些： 同样由于取自红外接收头的波形需要反相一下波形以便于分析：

反相后的波形：

根据编码规则：

得到一组数字： 110， 11010， 001101根据编码定义：

第一位是起始位S通常是逻辑1

第二位是场位F通常为逻辑1， 在RC5 扩展模式下它将最后6位命令代码扩充到7 位代码（高位MSB） ， 这样可以从64 个键值扩充到128 个键值。

第三位是控制位C它在每按下了一个键后翻转， 这样就可以区分一个键到底是一直按着没松手还是松手后重复按。

如图所示是同一按键重复按两次所得波形， 只有第三位是相反的逻辑， 其它的位逻辑都一样。

其后是五个系统地址位:11010=1A， 最后是六个命令位:001101=0D。

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2020.05.07

今天把红外发射功能调试了下，做下总结，希望帮助后来人。这次只讲发射

，编码格式NEC格式。

红外发射接收电路：

简单的也可以这样：

如果想简单省事，还可以在网上（某宝）购买现成的NEC编码红外解码模块，注意：

这里买最便宜的就行，我买了两种一种贵的一种便宜的，结果完全一样。下面聊聊

怎么发射红外。

说明：

1、PWM波形没必要1:2，1:1也是可以的；

2、我刚开始用的100ma的红外管，结果不行，后来换成1A的红外管，可以；

3、实现由很多种方案，最简单的就是PWM+定时器。 我为了减少资源，就用了一个

定时器模拟PWM，同时实现计时功能；

说说我的设计思路：

1、我有8路红外发射；

2、由于硬件设计导致不是所有的IO口是PWM输出口，因此全部用定时器+IO模拟PWM；

3、为了减少对硬件资源定时的需求，我就用了一个定时器；

4、为了减少重复代码工作量，采用面向对象思路进行封装；

具体实现思路如下：

一、驱动分离，需要用户提供的API接口

主要是为了隔离驱动层。

二、提供给用户的接口

一个初始化API，初始化模块，内存等。

一个供用户调用的启动发送接口。

一个检测是否发送服务任务，main调用。

一个中断服务程序，由timer中断调用。

三、内部发送机制

内部实现了两个list单链表，一个free表，一个TX表。用户启动发送，

仅仅是从free获得一个内存把数据打包然后放入TX链表。发送服务检查

TX链表是否有数据要发送，然后启动真实的数据发送。

四、发送原理

1、首先发送引导码：9ms的载波发送和4.5ms关断。

9ms/(1/38ms)=9*38个PWM

38K=26us的PWM

设置timer时间=13us,每次IO口取反，计数2*9*38，然后关闭IO，定时4.5ms。

2、发送数据

按Bit发送，先发送低Bit。发送完一个bit后，右移一位，同时计数加1。

0.56ms/(1/38ms) = 21

设置timer时间=13us,每次IO口取反，计数2*21，然后关闭IO。

bit 0 定时0.56ms;bit 1定时1.68ms；

重复为以上发送一个字节，然后检查发送长度，发送下一个字节。

3、结束位是0.56ms 的38K 载波

当数据全部发送完成后，需要发送0.56ms的38K载波。

0.56ms/(1/38ms) = 21

设置timer时间=13us,每次IO口取反，计数2*21，然后关闭IO。

波形如下：

2021.05.16

问题一：偶尔不识别

用红外控制LED七彩灯带，在家里测试没有问题，可是在客户哪里测试发现，有的灯带可以控制，有的灯带不能控制。我开始

以为是红外编码不一样造成的，但是我用遥控器测试，没有问题，那就不是编码问题。今天用另外的红外管抓取红外通信数据，

测试发现，连续发送两包，第二包总是抓取不到？这是为啥呢？突然想起来，两包红外发送不能间隔太短，否则处理不过来，第

二包不识别，于是加大发送间隔，没有问题了。

问题二：兼容性差

测试发现有的控制器可以很好地进行控制，有的控制器接收误差太大（1、不识别，需要发送两次或者多次；2、误码率高，个别按键

识别为其它按键）。但是用同一款遥控器测试，就没有问题，能够很稳定的控制。

代码和遥控器的区别：

1、38K的占空比是1:2，不是网上说的1:3；

2、NEC编码我只发送了全码，没有发送简码；用示波器查看，遥控器发送了全码后，又发送了简码。

我感觉占空比影响不大，把简码发送补全，测试OK。

上面博客说的NEC编码很乱，这里从新梳理下：

nec 编码格式

·头码： 9ms高电平 + 4.5ms低电平 

·码0： 0.56ms高电平 + 0.56ms低电平 

·码1： 0.56ms高电平 + 1.68ms低电平 

·结束位: 0.56ms高电平 

·发码顺序为先发低位再发高位 

·单键码 ：头码 + 16位系统码 + 8位数据码 + 8位数据码反码 

·连续键码（发简码）：9ms高电平 + 2.25ms低电平 + 结束位 

·简码重复周期：108ms

引导码 + 系统码（16位）+ 数据码（8位）+ 数据码反码（8位）+ 结束码

全码发送：

引导码 + 系统码（16位）+ 数据码（8位）+ 数据码反码（8位）+ 结束码

简码发送：

9ms高电平 + 2.25ms低电平 + 结束位 

1是全码，2是全码周期108ms，3是简码周期108ms