電視、空調都離不開紅外遙控器。空調遙控器其實就是一個紅外信號發射裝置，而空調機身具有紅外接收探頭，可以接收遙控器發出的紅外信號并解析，從而實現遙控的功能，電視遙控器也是同樣的原理。現在有很多手機具有紅外功能，通過匹配通訊協議，就能實現手機遙控電視和空調的作用。下面通過硬件和軟件兩個方面來和大家分享，紅外遙控實現的原理。

本部分內容包括，紅外發射部分原理、紅外接收部分原理以及軟件編碼部分原理。

1 紅外發射部分電路原理

紅外發射功能主要由紅外發射管來實現，紅外發射管在外觀上和透明的LED發光二極管極為相似，其驅動和控制方式也一致。在使用單片機控制發射管時，一般使用三極管來驅動，NPN三極管和PNP三極管都可以實現。如下圖所示使用PNP三極管來實現的。

PNP三極管的基極通過電阻接單片機的GPIO口，發射管通過限流電阻接在PNP三極管的發射極上。當單片機的GPIO輸出高電平時PNP三極管處于截止狀態紅外發射管不工作；當GPIO輸出低電平時PNP三極管導通發射管工作，發出肉眼不可見的紅外線，被接收管接收到。遙控器上的每一個按鍵都有一定的編碼，該編碼其實就是遵循一定規則的高低電平的脈沖，接收電路解析該脈沖從而執行對應的操作。

2 紅外接收部分電路原理

前文說過，紅外發射和紅外接收是一對，成對使用。發射管是白色的，接收管是黑色的。可以使用三極管搭建接收電路也可以使用比較器來搭建電路，下面用三極管電路展示紅外接收的電路。如下圖所示。

在沒有接收到紅外信號時，接收管不導通，三極管Q1不導通，三極管Q3不導通，單片機接收到持續的高電平；當接收管接收到紅外信號時，單片機接收到低電平。當遙控器的按鍵被按下時，按鍵對應的編碼脈沖就會被單片機所接收到，單片機解析該脈沖，就能知道遙控器上是哪個按鍵被按下，從而實現用戶的操作。 但是，黑色的紅外接收管抗干擾能力比較低，在設計電路的時候一般不選用，而是選用專用的紅外接收頭，最常用的型號為HS0038。而且，其紅外接收電路簡單，抗干擾能力強。

3 紅外軟件編碼解析

前文提到的脈沖編碼就是紅外發射和紅外接收之間的通訊內容，通訊這部分的數據或內容，被稱作通訊協議。一般來說，紅外通訊都遵循NEC的編碼協議規范。 NEC的協議規定，工作頻率為38KHz，其數據格式由如下幾部分構成：引導碼、用戶碼、用戶碼補碼、按鍵碼、按鍵碼補碼等。一個完整的按鍵/數據周期是108ms。NEC編碼規定0和1的編碼如下：

編碼0：0.56ms高電平+0.565ms低電平=1.125ms

編碼1：0.56ms高電平+1.685ms低電平=2.245ms，如下圖所示。

當遙控器的某一個按鍵被按下后，發射管就會發出一串包含引導碼、用戶碼、用戶碼補碼、按鍵碼、按鍵碼補碼的脈沖出來，脈沖如果要翻譯出來的話，就是看0和1的序列，長度為2.245ms的脈沖代表數據1，脈沖長度為1.125的脈沖代表數據0。類似的脈沖數據如下圖所示。

接收端的紅外專用探頭感應該部分脈沖并送入單片機，單片機通過解析脈沖數據，計算出用戶的按鍵信息，再執行相應的命令和邏輯，這樣用戶就可以在沙發上遠程遙控空調和電視了。 現在的很多手機上集成了紅外發射電路，并帶有自學習功能可以根據操作說明讓手機去匹配設備的編碼協議，協議匹配后就可以通過手機遙控電視、空調等設備了，這時候手機就變成了遙控器。 由于通訊部分要處理比較復雜的數據，所以這類電路都是需要單片機支持的。
編輯：黃飛

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