STM32 单片机对红外接收系统的设计 4.23.1 概述 人的眼睛能看到的可见光按波长从长到短排列,依次为红、橙、黄、绿、青、蓝、紫。其 中红光的波长范围为 0.62~0.76μ m;紫光的波长范围为 0.38~0.46μ m。比紫光光波长更 短的光叫紫外线,比红光波长更长的光叫红外线最广义地来说,传感器是一种能把物理量 或化学量转变成便于利用的电信号的器件,红外传感器就是其中的一种。随着现代科学技 术的发展,红外线传感器的应用已经非常广泛。 4.23.1.1 红外接收头工作原理 红外接收头一般是接收、放大、解调一体头,一般红外信号经接收头解调后,数据“0” 和“1”的区别通常体现在高低电平的时间长短或信号周期上,单片机解码时,通常将接 收头输出脚连接到单片机的外部中断,结合定时器判断外部中断间隔的时间从而获取数 据。重点是找到数据“0”与“1”间的波形差别。 3 条腿的红外接收头一般是接收、放大、解调一体化,接收头输出的是解调后的数据信号, 单片机里面需要相应的读取程序。具体详细的使用参数和时序请参考官方技术手册。 4.23.1.2 在 STM32 实验系统中红外系统的组成 在我们是试验中使用的是红外线遥控器。因为红外线遥控器已经被广泛的使用在各类型的 家电产品上,它的出现给使用电器提供了很多的便利。红外线系统一般由红外发射装置和 红外接收设备两大部分组成。红外发射装置又可由键盘电路、红外编码芯片、电源和红外 发射电路组成。红外接收设备可由红外接收电路、红外解码芯片、电源和应用电路组成。 通常为了使信号更好的被发射端发送出去,经常会将二进制数据信号调制成脉冲信号,通 过红外发射管发射。常用的有通过脉冲宽度来实现信号调制的脉宽调制(PWM)和通过 脉冲串之间的时间间隔来实现信号调制(PPM)两种方法。 1、常用的红外发光二极管其外形和发光二极管 LED 相似,发出红外光。管压降约 1.4v, 工作电流一般小于 20mA。为了适应不同的工作电压,回路中常常串有限流电阻。 一些彩电红外遥控器,其红外发光管的工作脉冲占空比约为 1/3-1/4;一些电器产品红外遥 控器,其占空比是 1/10。减小脉冲占空比还可使小功率红外发光二极管的发射距离大大增 加。常见的红外发光二极管,其功率分为小功率(1mW-10mW)、率(20mW-50mW)和 大功率(50mW-100mW 以上)三大类。红外发光二极管由红外辐射效率高的材料(常用 砷化镓 GaAs)制成 PN 结,外加正向偏压向 PN 结注入电流激发红外光。光谱功率分布为 中心波长 830~950nm,半峰带宽约 40nm 左右。 2、红外接收头的种类很多,如右图所示。引脚定义也不相同,一般都有三个引脚,包括 供电脚,接地和信号输出脚。根据发射端调制载波的不同应选用相应解调频率的接收头。 具体的选型要参考厂家选型手册。 红外接收头内部放大器的增益很大,很容易引起干扰,因此在接收头的供电脚上须加上滤 波电容,一般在 22uf 以上。有的厂家建议在供电脚和电源之间接入 330 欧电阻,进一步 降低电源干扰。 4.23.1.3 红外发光二极管简易测试 高亮度 LED、红外 LED、光电三极管外形是一样的,非常容易搞混,因此需要通过简易 测试将它们区分出来。用指针式万用表(1k 挡)黑表笔接阳极、红表笔接阴极(应采用带 夹子的表笔)测得正向电阻在 20~40kΩ ;黑表笔接阴极、红表笔接阳极测得反向电阻大 于 500kΩ 以上者是红外发光二极管。透明树脂封装的可用目测法:有圆形浅盘的极是负极。 若正向电阻在 200kΩ 以上(或指针微动),反向电阻接近∞者是普通发光二极管。若黑表 笔接短脚,红表笔接长脚,遮住光线时电阻大于 200kΩ ,有光照射时阻值随光线强弱而变 化(光线强时,电阻小),这是光电三极管。 4.23.1.4 红外遥控常用的载波频率 红外遥控常用的载波频率为 38kHz,这是由发射端所使用的 455kHz 陶振来决定的。在发 射端要对晶振进行整数分频,分频系数一般取 12,所以 455kHz÷12≈37.9kHz≈38kHz。 也有一些遥控系统采用 36kHz、40kHz、56kHz 等,一般由发射端晶振的振荡频率来决定。 红外遥控的特点是不影响周边环境、不干扰其它电器设备。由于其无法穿透墙壁,故不同 房间的家用电器可使用通用的遥控器而不会产生相互干扰;电路调试简单,只要按给定电 路连接无误,一般不需任何调试即可投入工作;编解码容易,可进行多路遥控。