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紅外遙控器其核心元器件就是編碼芯片,將需要實(shí)現(xiàn)的操作指令例如選臺(tái)、快進(jìn)等事先編碼,設(shè)備接收后解碼再控制有關(guān)部件執(zhí)行相應(yīng)的動(dòng)作。顯然,接收電路及 CPU 也是與遙控器的編碼一起配套設(shè)計(jì)的。編碼是通過(guò)載波輸出的,即所有的脈沖信號(hào)均調(diào)制在載波上,載波頻率通常為 38K.載波是電信號(hào)去驅(qū)動(dòng)紅外發(fā)光二極管,將電信號(hào)變成光信號(hào)發(fā)射出去,這就是紅外光,波長(zhǎng)范圍在 840nm到960nm之間。在接收端,需要反過(guò)來(lái)通過(guò)光電二極管將紅外線光信號(hào)轉(zhuǎn)成電信號(hào),經(jīng)放大、整形、解調(diào)等步驟,最后還原成原來(lái)的脈沖編碼信號(hào),完成遙控指令的傳遞,這是一個(gè)十分復(fù)雜的過(guò)程。
紅外線發(fā)射管通常的發(fā)射角度為30-45度之間,角度大距離就短,反之亦然。遙控器在光軸上的遙控距離可以大于8.5米,與光軸成 30度(水平方向)或 15 度(垂直方向)上大于 6.5 米,在一些具體的應(yīng)用中會(huì)充分考慮應(yīng)用目標(biāo),在距離角度之間需要找到某種平衡。
對(duì)于遙控器涉及到如下幾個(gè)主要問(wèn)題
1. 遙控器發(fā)出的編碼信號(hào)驅(qū)動(dòng)紅外線發(fā)射管,必須發(fā)出波長(zhǎng)范圍在940nm左右的的紅外光線,因?yàn)榧t外線接收器的接收二極管主要對(duì)這部分紅外光信號(hào)敏感,如果波長(zhǎng)范圍不在此列,顯然無(wú)法達(dá)到控制之目的。不過(guò),幾乎所有的紅外家電遙控器都遵循這一標(biāo)準(zhǔn)。正因?yàn)橛羞@一物理基礎(chǔ),多合一遙控器才有可能做成。
2. 遙控器發(fā)出一串編碼信號(hào)只需要持續(xù)數(shù)十 ms 的時(shí)間,大多數(shù)是十多 ms 或一百多 ms 重復(fù)一次,一串編碼也就包括十位左右到數(shù)十位二進(jìn)制編碼,換言之,每一位二進(jìn)制編碼的持續(xù)時(shí)間或者說(shuō)位長(zhǎng)不過(guò) 2ms 左右,頻率只有 500kz 這個(gè)量級(jí),要發(fā)射更遠(yuǎn)的距離必需通過(guò)載波,將這些信號(hào)調(diào)制到數(shù)十 khz,用得最多的是 38khz,大多數(shù)普通遙控器的載波頻率是所用的陶瓷振蕩器的振蕩頻率的 1/12,最常用的陶瓷振蕩器是 455khz 規(guī)格,故最常用的載波也就是 455khz/12=37.9khz,簡(jiǎn)稱 38k 載波。此外還有 480khz(40k)、440khz(37k)、432khz(36k)等規(guī)格,也有 200k 左右的載波,用于高速編碼。紅外線接收器是一體化的組件,為了更有針對(duì)性地接收所需要的編碼,就設(shè)計(jì)成以載波為中心頻率的帶通濾波器,只容許指定載波的信號(hào)通過(guò)。顯然這是多合一遙控器應(yīng)該滿足的第二個(gè)物理?xiàng)l件。不過(guò),家用電器多用38k,很多紅外線接收器也能很好地接收頻率相近的 40k 或 36k 的遙控編碼。
3. 一個(gè)設(shè)備受控,除了滿足上面提到的兩個(gè)基本物理?xiàng)l件外,最重要的變化多種多樣的當(dāng)然應(yīng)該是遙控器發(fā)出一串二進(jìn)制編碼信號(hào)了,這也是不同的遙控器不能相互通用的主要原因。由于市場(chǎng)上出現(xiàn)成百上千的編碼方式并存,并沒(méi)有一個(gè)統(tǒng)一的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn),只有各芯片廠商事實(shí)上的標(biāo)準(zhǔn),這也是模擬并替換各種原廠遙控器的難點(diǎn)。隨著技術(shù)的不斷發(fā)展,很多公司開(kāi)發(fā)家電設(shè)備的遙控子系統(tǒng)時(shí)還不采用通用的編碼芯片,而是用通用的單片機(jī)隨心所欲地自編一些編碼,這就使通用遙控的問(wèn)題更加復(fù)雜化了。
4. 采用同樣的編碼芯片,也不意味著可以通用,因?yàn)檫€有客戶碼。客戶碼設(shè)計(jì)的最初本意就是為了不同的設(shè)備可以相互區(qū)分互不干擾。最初芯片廠商會(huì)從全局考慮給不同的家電廠商安排不同的客戶碼以規(guī)范市場(chǎng),例如錄像機(jī)和電視機(jī)就用不同的設(shè)備碼,給甲廠 分配的設(shè)備碼和乙廠分配的設(shè)備碼就區(qū)分在不同的范圍內(nèi)。
5. 采用同樣的編碼芯片、同樣的客戶碼下,也不能意味著一定可以通用,因?yàn)閷?duì)命令碼的分配與使用上,仍然是沒(méi)有固定的模式可以遵循,遙控器編碼芯片簡(jiǎn)單的支持?jǐn)?shù)十種命令碼,多的上千種,但遙控器往往只有數(shù)十個(gè)鍵,甚至只有幾個(gè)鍵,如何從中選取這數(shù)十個(gè)鍵,這些鍵如何分配使用,不同的系統(tǒng)設(shè)計(jì)師都自搞一套,這樣一來(lái)事情就更復(fù)雜化了。
設(shè)計(jì)需考慮的問(wèn)題是如何“同化”不同遙控器發(fā)射信號(hào)之間的差異。遙控編碼方式涉及很多方面,首先是數(shù)字 0 和 1 的表示(調(diào)寬還是調(diào)相,脈寬和占空比);其次是幀結(jié)構(gòu)(引導(dǎo)碼和結(jié)束碼,客戶碼和命令碼長(zhǎng)度及發(fā)送方式);再次是幀間結(jié)構(gòu)(僅發(fā)一次還是反復(fù)多次,多幀交替發(fā)送,幀間間隔變化);最后是載波頻率,以 38Khz 居多,也有 40Khz 甚至 200khz等特殊載波。
設(shè)計(jì)相應(yīng)電路和軟件時(shí)對(duì)上述諸多因素加以分析、歸納,將編碼特點(diǎn)用一串二進(jìn)制位表示出來(lái)形成設(shè)備碼,對(duì)應(yīng)于一個(gè)具體的遙控器。同一個(gè)設(shè)備碼下也就是同一個(gè)遙控器不同的按鍵則用命令碼來(lái)表示。代碼型遙控器用軟件的方式對(duì)這些統(tǒng)一的編碼進(jìn)行解釋,驅(qū)動(dòng)一個(gè)個(gè)命令碼按指定設(shè)備碼格式加以“封裝”,形成所需要的遙控信號(hào),達(dá)到控制家電的目的。
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