红外编码分析仪的设计与开发

摘要

　　传统的遥控器大多数采用了无线电遥控技术，但是随着电子技术的发展，及信息化建设的深入，红外线遥控技术的成熟，红外线也成为了一种被广泛应用的通信和遥控手段。红外遥控具有稳定、抗干扰能力强、价格低廉等优势，因此已经成为了目前工业和日常生活中最常用的通信和控制手段。

　　为了排除外界红外线的干扰，避免和其他设备的红外编码相互影响，也为了使红外编码传递的尽可能远，各个厂商都设计了自己的一套红外编码。这些编码格式没有相应的国际或国家标准，任何厂家或开发者都可以按照红外通讯的规律进行自行定义。

　　本课题的目的是通过对典型红外编码的分析，找到一种能破解所有红外编码的方法，并在此基础上设计并实现一个基于单片机的红外遥控器编码分析仪。该仪器能准确的分析出红外信号发射的时间和间隔时间以及编码的长度，并能将分析得到的编码按照红外信号发射和间隔的时间进行显示。该分析仪可应用到红外遥控器生产厂家，量产检测及家电开发、玩具开发、红外抄表等使用到红外遥控的领域。

　　关键词 红外遥控 编码分析 单片机 检测

Abstract

　　Radio telecontrol technology is adopted by most of the traditional telecontroller. But with the further development of electronic technology and information technology, infrared remote-control has becoming the main means and it is widely used. Infrared remote-control has the advantages of stable and low costing and has the ability of strong anti-jamming.Therefore, it becomes the means of communication and controlling which is used commonly by the current industry and everyday life.

　　With the destination of excluding the interference of external infrared code, avoiding interaction with infrared code of other device, and making further transmission, each manufacturer has designed infrared code of their own. There hasn’t a international or national standard for these infrared code format, so any manufacturer or developer can design infrared code format of their own in accordance with the laws of infrared communication.

　　The purpose of this project is to analysis the typical infrared code in order to decode all the infrared code. On the basis of the analysis, its purpose is to design a microcontroller-based instrument which can accomplish the work of infrared code analysis.

　　The instrument can accurately analyze the time of the transmitted infrared code and its interval. The infrared code which is obtained can be displayed according to the time interval of transmission. The analyzer can be adopted in those fields such as production inspecting in infrared remote control manufacturers and development of household appliances, toys development.

　　Keywords infrared remote-controlling code analysis MCU inspecting

　　迅猛发展的红外遥控技术已经普及到了我们生活的每个角落，并给国民经济的发展带来了一定的空间。例如红外技术在通信、生产过程控制、工业自动化、信息采集和处理、安全防范、家用电器控制等各个方面已经得到了广泛的应用。尤其在家用电器控制领域,红外技术的使用给广大用户带来了极大的便捷。在没有遥控器以前，对家用电器的操作都是通过面板上的按键完成的。红外遥控器发明以后，诸如空调、投影机等电器的控制操作都是通过遥控器完成的。这给电器的使用者带来了极大的便利。任何事情都是具有两面性的，遥控器在给我们带来便利的同时，也给生产遥控器的厂家带来了巨大的生产压力。红外遥控器的合格与否主要取决于它能否发出正确的符合要求的红外控制信号。为了对红外遥控器的质量进行检查，必须对每个按键进行操作，这种检测方式远远不符合现代化生产的要求。更令人头疼的问题是,当遥控器在控制过程中出现问题时,人们往往无法对遥控器还是家电的接收部分出现了问题做出准确的判断。

　　调查发现, 遥控器编码方式的不同决定了遥控器类型的多样性，这大大增加了遥控器检测工作的繁琐性。现在红外遥控器生产厂家在对红外遥控器进行检测时使用的设备大都以发光二极管为核心部件。发光二极管为通用部件，不能对不同种类的遥控器进行区分，这使得红外遥控器检测工作效率大大降低。为了提高红外遥控器的检测效率，要求用于检测红外遥控器的设备必须具备良好的人机交互界面，这是现代化生产环境下所必须具备的。而这种不具备良好交互性的检测设备是红外遥控器生产厂家提高检测效率的瓶颈。为此，我们有必要研究一种兼容性好,使用方便的红外编码分析检测设备,这种设备的研制势必会带来良好的社会效益和经济效益。

　　本课题着重解决以下两个的问题：

　　第一，能对不同种类红外遥控器发射的红外编码进行分析，这是设备兼容性的要求，也是本课题必须突破的一个最主要的瓶颈。

　　第二，能存储学习到的红外编码并正确的存储、发射红外编码。由于该设备是为生产一线所研制，因此对精确性反应和实时性要求比较高。最终编码结果应能以每个码的时长来显示，这样更有利于对编码进行分析。

　　自 1980 年初，红外遥控技术在日本逐步开始使用，应用范围主要是对电视机的控制。当时的东芝公司首先在自己的电视产品中使用了遥控器完成对电视机的操作，最具代表性的是东芝 TC9012 遥控器，该遥控器的主要特点是使用了集成发射芯片。这种芯片的作用是存储一套用于控制设备的红外编码，这种编码是在遥控器出厂时就固化在芯片内部的，不能改变。这种编码只针对一种设备的控制，大多仅是某个厂家一个型号的设备。

　　随着科学技术的进步，各种用途的家用电器进入了千家万户，每个家庭遥控器数量也越来越多，这就给遥控器的使用带来了不便。人们迫切需求一种能控制多种电器设备红外遥控器。这就要求这种遥控器的发射芯片能存储多种设备的红外编码。

　　随着单片机技术的发展，为了更好的满足用户的需求，市场上出现了一种自主学习型遥控器。这种遥控器的特点是芯片内部的红外编码库是非固化的，可根据用户的需求自行录入红外编码信息。

　　从满足用户需求、交互性良好的角度出发，本课题自行研发了具备红外编码学习、时间格式显示的通用学习型红外编码分析仪。以此为契机促进国内外红外学习技术的市场化普及。

　　国内外红外遥控编码的研究已经有很长的时间了，但产品化程度较低,市场推广不够。通过进行市场调查本文发现造成这种现象的原因是设计者在进行需求调查时调查不够全面，导致了产品的实用性不高，性价比较低。

Multi－Instrument、双龙电子的虚拟仪器 V0.94

SAA3010 遥控器发射红外信号波形

本分析仪发射的红外信号波形

38KHz 正弦波对比

解码 RC-5 协议遥控器红外遥控信号

目 录

　　第 1 章 绪论
　　　　1.1 研究背景和意义
　　　　1.2 国内外研究现状
　　　　　　1.2.1 国外红外编码分析应用现状
　　　　　　1.2.2 国内红外编码分析应用现状
　　　　1.3 研究内容及目标
　　　　1.4 论文组织结构
　　第 2 章 红外数据发射和接收的电路
　　　　2.1 红外光通信基本原理
　　　　　　2.1.1 红外光
　　　　　　2.1.2 发射红外光的方式
　　　　　　2.1.3 接收红外光的基本原理
　　　　2.2 红外信号检测/控制系统的基本结构和控制方式
　　　　　　2.2.1 单通路红外遥控开光方式
　　　　　　2.2.2 单通路递进式遥控方式
　　　　　　2.2.3 双光束红外探测/控制方式
　　　　2.3 红外信号发射电路设计
　　　　　　2.3.1 发光二极管的脉冲电流驱动与数字调制
　　　　　　2.3.2 实用的红外信号发射电路的组成
　　　　2.4 红外信号接收电路设计
　　　　　　2.4.1 红外光电转换电路
　　　　　　2.4.2 红外信号的光电转换器件
　　　　　　2.4.3 红外光电转换电路
　　　　2.5 专用的红外接收集成电路
　　第 3 章 红外遥控器编码协议分析
　　　　3.1 红外遥控系统的构成
　　　　　　3.1.1 发射部分
　　　　　　3.1.2 接收部分
　　　　3.2 红外遥控器的编码格式分类
　　　　3.3 红外遥控编码协议
　　　　3.4 红外遥控编码总结
　　第 4 章 系统硬件设计
　　　　4.1 系统的整体结构
　　　　4.2 系统的硬件组成
　　　　4.3 系统主要器件选型
　　　　　　4.3.1 单片机 STC89C516RD
　　　　　　4.3.2 红外一体化接收头 HS0038B
　　　　　　4.3.3 MAX232
　　　　　　4.3.4 ISP 技术
　　　　4.4 硬件电路描述
　　第 5 章 系统的软件设计及实现
　　　　5.1 系统软件的总体设计
　　　　　　5.1.1 系统软件的开发环境及语言
　　　　　　5.1.2 系统软件的组成
　　　　5.2 各分系统设计
　　　　　　5.2.1 系统控制模块设计
　　　　　　5.2.2 红外接收子模块设计
　　　　　　5.2.3 红外编码发射子模块设计
　　　　　　5.2.4 红外编码存储子模块设计
　　第 6 章 系统测试
　　　　6.1 系统测试方案
　　　　6.2 基于内容的检测
　　　　　　6.2.1 红外遥控编码表
　　　　　　6.2.2 利用红外编码分析仪接收红外遥控数据
　　　　6.3 基于过程的检测
　　　　　　6.3.1 检测环境的搭建
　　　　　　6.3.2 红外编码发射功能测试
　　　　6.4 与同类设计的功能对比
　　第 7 章 红外编码分析仪工作总结
　　　　7.1 总结
　　　　7.2 展望
　　参考文献
　　致 谢
　　攻读学位期间取得的科研成果

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