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hs0038红外接收头小知识

2014-01-15

       红外接收探头,接收红外信号频率为38kHz,周期约26μs。

       随着家用电器、视听产品的普及,自动化办公设备的广泛应用和网络化的不断发展,越来越多的产品具有了待机功能(如遥控开关、网络唤醒、定时开关、智能开关等)。产品的待机功能实现遥控操作,极大地方便了我们的生活,但也浪费了大量的能源。中国节能产品认证中心(CECP)调查显示,全球每个家庭处于待机状态下的家电相当于亮着一个15 W~30 W 的长明灯,仅一台彩电每年在“无用待机状态”下浪费电力近100°,在我国彩色电视机待机一项一年就浪费电力150 多亿度,相当于十几个大型火力发电厂白白发电。澳大利亚电器设备能源委员会新近的研究成果显示,不仅会耗费可观的电能,每月支付数额不小的“冤枉电费”,而且其释放大量有害气体二氧化碳在一定程度上加速了气候的变暖。利用本系统可以良好的达到节能和环保的效果。同时在家庭或工业控制现场,一些手动操作不太方便的场合,可以使用现有遥控器通过设置代替手动操作,比如可以利用家中现有的彩电遥控器,控制其它没有遥控功能的电器(如电灯、计算机、音响、电脑、打印机、饮水机、热水器等),方便生活。

       1 系统方案论证和选择

为了实现系统整体功能,红外解码部分是核心,红外解码指将遥控发

射器所产生的红外遥控编码脉冲所对应的键值翻译出来的过程。下面将系

统方案做一论证,通常有硬件解码和软件解码两种方案。方案一:此方案

中,使用专用遥控器作为控制信号发出装置,当按下遥控器的设置键后,

一体化红外接收装置接收到遥控器发出的设置控制信号,然后将信号送到

专用的解码芯片中进行解码,解码后将信号送到单片机,由单片机查表判

断这个信号是不是设置信号,当确认是设置信号后,启动设置子程序,那

么以后接收到的红外信号就是

 

      设置的时间信号了,红外接收头接收到红外信号后再通过放大器将信号传到解码器中,解码器解完码后送到单片机,单片机再通过查表确定这些数值并进行设置,然后按下确认键,红外接收头接收到这个信号并通过放大送到解码器中,解码后再送到单片机中,单片机通过查表确定这是确认操作后,可以通过可控硅控制电源通断。


       设计原理图如图1 所示。

           

       方案二:此方案中,我们采用普通的家用电器遥     控器作为控制信号发出装置,当按下遥控器的设置键后,红外接收装置接收到遥控器发出的红外线控制信号,然后把这个信号转换成电信号,传到单片机中,利用单片机对这个信号进行解码,码完成后查表确定是不是设置信号,当这个信号是设置信号后,启动设置子程序,那么以后接收到的红外信号就是设置的时间信号了,单片机再对这些信号进行解码,查表判断出数值是多少,然后设置,设置完时间后要进行确认,当遥控器发出确认信号后,单片机收到这个信号并查表判断这是确认信号后,执行确认指令,使设置生效,从而达到控制电源通断的目的。

       方案一为硬件解码方案,硬件解码需要使用与遥控器相配套的专用的解码器芯片,而解码芯片一般不易得到,价格也较贵,或者自行开发解码电路(但电路太复杂,性能欠佳)。

       方案二为软件解码方案,软件解码可以不考虑遥控器的芯片是什么型号的,因为我们只需检测到它的发射编码,然后用软件方式来对它进行处理,从而得到所要的信息。软件解码具有灵活、硬件精简(仅需集成红外接收头和一片单片机)、可靠性高,成本低等特点。经以上的论证,可以采用软件解码方案,成本低,方便实现,并且系统整体性能和可靠性高。

       2 系统组成和实现本系统硬件电路主要有以下几部分组成:

       1)供电电源电路(给微处理器AT89C2051 和红外一体化接收头HS0038 提供工作需要的+5V 电压)

       2)微控制器AT89C2051 系统(系统的核心部分)

       3)红外接收电路(接收系统所配备遥控器所发出的红外信号)

       4)看门狗和EEPROM 存储电路(防止系统死机和存储编码信号)

       5)执行电路(控制被控电器电源)

       2.1 红外接收电路一体化的红外接收装置将遥控信号的接收、放大、检波、整形集于一身,并且输出可以让单片机识别的TTL 信号,这样大大简化了接收电路的复杂程度和电路的设计工作,方便使用。在本系统中我们采用hs0038红外接收头,外观图如图3 所示。hs0038红外接收头黑色环氧树脂封装,不受日光、荧光灯等光源干扰,内附磁屏蔽,功耗低,灵敏度高。在用小功率发射管发射信号情况下,其接收距离可达35m。它能与TTL、COMS 电路兼容。hs0038红外接收头为直立侧面收光型。它接收红外信号频率为38 kHz,周期约26 μs,同时能对信号进行放大、检波、整形,得到TTL 电平的编码信号。三个管脚分别是地、+5 V 电源、解调信号输出端。

红外一体化接收头的测试可以利用图

所示的电路进行,在

HS0038 

的电

源端与信号输出端之间接上一只二极管及一只发光二极管后,再配上规定

的工作电源(为+

5V

),当手拿遥控器对着接收头按任意键时,发光二极

       管会闪烁,说明红外接收头和遥控器工作都正常;如果发光二极管不闪烁发光,说明红外接收头和遥控器至少有一个损坏。只要确保遥控器工作正常,很容易判断红外接收头的优劣。


       2.2 红外遥控解码的实现

       因为要进行遥控操作,必须使被遥控对象能够认识遥控指令,这样才能对其进行操作。举例说明一下:假如我只会说汉语,而JIM 只会说英语,让我们两个独自交流的话肯定不会有什么结果,那我们要进行交流,怎么办?这就需要一个翻译者来做中间人了,翻译者将JIM(我)说的话翻译给我(JIM)能够听懂、识别的语言,这样我们交流就没问题了。同样,在红外遥控方面,要使被遥控对象能够识别遥控指令,那就需要一个“翻译者”,我们将这作为一个过程,叫解码。本系统中所使用的遥控器为普通电视遥控器,红外芯片采用的是3010 芯片。识别方法分析:为了用软件识别以上波形,采用与程控交换机中“脉冲号码识别法”类似的方法来解决。用扫描的方式对接收波形快速扫描,然后根据扫描结果分析出编码值。识别编码的关键之一是确定扫描周期。分析波形和参数知道:整个数据14 位,总时长为22 ms~25 ms,则一个数据位时长为1.5 ms~1.8 ms,占空比1:1,脉宽为750 μs~900 μs。在编程时要考虑脉宽的偏差容限,为保证扫描精度,选取扫描周期为100 μs。识别编码的关键之二是判别“0”和“1”。数据“0”为波形从低到高,即在相邻的2 次扫描中,扫描值从0 到1,则识别数据为“0”;数据“1”为波形从高到低,即在相邻的2 次扫描中,扫描值从1 到0,则识别数据为“1”。为了记录相邻2 次扫描值,则分别用2 个变量来记录当前扫描值和前一次的扫描值,程序中用变量TheB 和PreB。识别编码的关键之三是识别各个数据比特的跳变时刻。为了识别这种跳变时刻,用一个标志位做“变化识别标志位”,程序中用VIB 表示,它由前次扫描值和当前扫描值“相异或”而得,即VIB=PreB TheB,若VIB=1,则说明是跳变时刻。但是,在2 个数据位之间,也有一个跳变,为了将它与数据位中的有效跳变区分开,设置一个“数据有效标志位”,程序中用IDB 表示。当VIB=1,且IDB=1 时,则说明是有效的数据跳变,便在此时进行0,1 的判别,用当前扫描值的反码和前次扫描值“相与”即得到该位的数据编码,即DATA=/TheB∧PreB。在每次识别出一个比特的数据编码后,将IDB 求反,则在2个比特位之间的跳变时(VIB=1),IDB 为0,不做识别运算。同时在识别出每个比特的数据编码后,将记录扫描次数的计数器清零,当连续10 次扫描波形无变化时,则时长至少大于1 ms,大于数据位脉宽900 μs,即已经过了2 个比特位之间的跳变,视作已经扫描到下一个数据位,将IDB 再次求反,为下一个比特位的识别做好准备。识别编码的关键之四是判别整个数据何时结束。可以用扫描计数器的值来判别,若计数器值大于25,则说明至少连续2.5 ms 内波形已无变化,已远大于一个比特位的时长,可视作整个数据的最后一位,结束识别。当检测到有红外中断时,进入中断服务程序,在该程序中调用识别程序,并注意关闭外部中断,同时在另一定时中断中判别连续发码的间隔时间,并打开外部中断。为了提高识别的抗
干扰能力,1)在中断服务程序中,判别系统码,系统码有效,才视为有效结果;2)对同一按键连续2次接收的结果做比较,相同才视为有效结果。

红外遥控编码正确识别以后,设置任意键码实现存储,配以控制执行部分,

比如采用继电器或者可控硅很容易实现被控电器的电源的通断,实现节能

环保和方便生活的目的。

       红外遥控编码正确识别以后,设置任意键码实现存储,配以控制执行部分,比如采用继电器或者可控硅很容易实现被控电器的电源的通断,实现节能环保和方便生活的目的

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