家用电器智能(远程)红外遥控器

家用电器智能（远程）红外遥控器

原文来自ELECTRONICS, VOL. 14, NO. 2, DECEMBER 2010 Infrared Transceiver for Home Automation

摘要：大多数家用电器都具有内置红外接收装置，当试图将家中所有的此类设备整合到一个控制系统中时，我们需要用另一个智能红外遥控器替代原有的遥控器，本文提出了一种USB接口的智能红外遥控器解决方案，该设备分成接收和发射两部分，接收部分记录并处理原遥控器的指令，发射部分代替原来的控制器，向家用电器发出来自计算机或者远程网络的指令，解决了家中无人时对设备简单有效的控制。

关键词：红外通讯，远程控制，智能家居

I. 引入

智能家居是指将家中所有的或部分的设备用一个独特的系统连接起来，并提供对每个设备进行自动智能控制的家居系统。实现智能家居的初衷是多方面的，如：家庭财产安全，节能环保，无人时设备控制等等，其原始出发点是处于安全的考虑，因此报警装置，拨打指定电话，模拟家中有人（如：百叶窗定时升起或落下，灯光，音响，视频设备指定

时间的开启或关闭）被开发出来。而如今，又增加了空调的控制，自动浇花功能，宠物喂食功能，车库门的自动控制，入户门的自动开启。所有这些系统可通过有线或无线的方式解决。

大多数家用电器中均内置红外远程接收器，因此，可通过简易整合实现家用电器的智能控制。本文提出一种解决方案，用一个USB接口的智能红外遥控器，该设备分成接收和发射两部分，接收部分记录并处理原遥控器的指令，发射部分代替原来的控制器，向家用电器发出来自计算机或者远程网络的指令，解决了家中无人时对设备简单有效的控制。

II.遥控设备的红外通讯

红外通讯是一种无线通讯技术，需要通讯双方具有光可视性，即发射器和接收器之间没有障碍物阻隔，具有可视性。这种通讯技术，常在较短距离范围内适用，特别是在一个房间内比较适合。家电设备的开发商们开发使用了不同种类的红外通讯和远程控制协议。所有的红外通讯和远程控制协议均使用数字化调制方式，信号载波频率不同，但多数（90%）的频率为38KHz。

对家庭音视频设备而言，大多数红外通讯协议是采用Philips RC-5 (欧美) and NEC协议(日本)，Philips RC-5协

议使用的载波频率为36 kHz，每位固定位长为1.778ms,每次数据共14位。采用双相信号调制方式（曼彻斯特码）如图1，每一位由一个状态开关来表示，逻辑“0”由低电平向高电平的转化状态（开关转化）来表示，而逻辑“1”由高电平向低电平的转化状态（开关转化）来表示。高电平是信号载波存在，低电平是信号载波不存在。

图一（暂略）

Fig. 1. Bi-phase modulation (Manchester code) – a logical …zero“, and logical one“.

在这个协议中，每次数据由开始位（2位，2个逻辑“0”），一个触发位（遥控器按键每按下一次该位翻转一次），设备地址位（5位）和最后指令位（6位）组成。

图二（暂略）

Fig. 2. Philips RC-5 protocol – message.

如果遥控器的按键一直被按下，那么整条数据会在114ms后再次发送，但触发位保持不变，因此，接受部分能够理解是同一条指令，而不再重复执行。

NEC协议使用的载波频率为38KHz，逻辑“0”位长为1.125ms,逻辑“1”位长为2.25ms。采用脉冲长度调制方式，如图3。每位由562.5 µs的高电平开始，接下来为562.5 µs低电平（逻辑“0”），或者为1.6875 ms低电平（逻辑“1”）。

图三（暂略）

Fig. 3. Pulse distance encoding –a logical …zero“, and logical …one“.

在这协议中，每次数据由一个9 ms的脉冲，4.5ms 的暂停，8位设备地址位，求反的8位设备地址位，8位指令位，求反的8位指令位和一个562.5 µs长的脉冲组成。其中求反的8位设备地址位和求反的8位指令位用于数据校验。由于地址位和指令位均以原码和反码的方式发送，因此发送数据的时间固定。

图4（暂略）

Fig. 4. NEC protocol – message.

该数据因被发送一次，当遥控器上的按键一直被按下时，接下来仅发送9ms的脉冲，2.25ms的暂停和562.5µs的脉冲。仅发送的部分会每隔110ms重复一次。

图5（暂略）

Fig. 5. A message followed by a code that is repeated every 110 ms.

III. 家用电器智能（远程）红外遥控器的实现

本文提出一种解决方案，用一个USB接口的智能红外

遥控器，该设备分成接收和发射两部分，接收部分记录并处理原遥控器的指令，发射部分代替原来的控制器，向家用电器发出来自计算机或者远程网络的指令，解决了家中无人时对设备简单有效的控制。

接受部分检测来自遥控器的红外信号，计算机对遥控器指令进行处理，或者将其记录下来，用于将来对被控家用电器的控制。我们选用集成电路SFH 5110-38对红外信号进行处理，SFH 5110-38包含一个光敏二极管，前置放大器，自动增益控制，带通滤波，信号解调器和日光过滤器（家用电器型）。该集成电路针对不同的信号载波频率的不同，有不同系列的产品供用户选择，其可检测的信号载波频率在30KHz至40KHz之间。在本方案中，由于在家用电器中信号载波频率大多数为38KHz，所以我们采用信号载波频率为38KHz的芯片，其输出信号与微处理的I/O脚直接相连。接受单元负责发送红外调制信号，代替原来的遥控器。红外调制信号由微处理器生成，通过红外发光二极管（infrared LED）发送出去。家用电器智能红外遥控器的核心部件是微处理器，我们采用Atmel公司的A VR ATmega8芯片，该芯片集成了收发单元，并通过USB接口与计算机相连，负责USB接口通讯的为FT232RL，它将USB通讯信号转化成RS232串行通信信号，并使得计算机把该设备作为一个虚拟ＣＯＭ口，计算机就像对待一个普通硬件COM口一样与之