日期：2023-06-29
紅外通信是最簡(jiǎn)單的無(wú)線通信方法之一，它是一種經(jīng)濟(jì)高效的無(wú)線傳輸少量數(shù)據(jù)的方式。可以肯定地假設(shè)閱讀本文的任何人都在家里或工作中使用過(guò)許多不同的遙控器，并且大多數(shù)這些簡(jiǎn)單設(shè)備通過(guò)紅外脈沖與接收器進(jìn)行通信。本博客介紹了紅外通信的基礎(chǔ)知識(shí)，并解釋了用于控制不同設(shè)備的兩種最常用的紅外協(xié)議。
大功率紅外led一、如何工作
紅外 LED 產(chǎn)生人眼不可見(jiàn)的光。通常，此類設(shè)備輸出的光波長(zhǎng)約為 950 納米。然而，紅外 LED 并不是唯一可以發(fā)射紅外或近紅外波的器件。許多其他來(lái)源，如燈泡和太陽(yáng)本身，都會(huì)釋放紅外波，這是處理紅外通信時(shí)的困難之一。此外，任何人都可以發(fā)送紅外信號(hào)。通常，發(fā)送方和接收方之間不會(huì)發(fā)生握手、身份驗(yàn)證或授權(quán)。例如，電視可以通過(guò)任何使用相同語(yǔ)言的遙控器進(jìn)行控制。在通信中，語(yǔ)言被稱為協(xié)議，它無(wú)非是數(shù)據(jù)發(fā)送者和接收者之間的協(xié)議。雙方同意遵循預(yù)先定義的模式并以某種方式傳輸信息。
大功率紅外led二、信號(hào)頻率
使用 IR LED 傳輸二進(jìn)制值的最簡(jiǎn)單方法是打開(kāi)紅外 LED(發(fā)送邏輯 1)或?qū)⑵潢P(guān)閉(可能表示邏輯 0)一段時(shí)間。發(fā)送方可以執(zhí)行此操作，直到所有數(shù)據(jù)位均已傳輸。不幸的是，這在現(xiàn)實(shí)中行不通，因?yàn)樵S多其他來(lái)源都會(huì)發(fā)出紅外輻射。接收器將無(wú)法濾除來(lái)自其他來(lái)源的不需要的信號(hào)。為了克服這個(gè)問(wèn)題，發(fā)送器需要非?？焖俚孛}沖打開(kāi)和關(guān)閉 LED，而不是僅僅打開(kāi)和關(guān)閉它。通常使用 38,000 Hz 的頻率，這也稱為 IR 信號(hào)的載波頻率。請(qǐng)注意，其他波長(zhǎng)和載波頻率也是可能的，例如 940 nm 和 36 kHz。然而，實(shí)際上，這似乎不成問(wèn)題。大多數(shù)紅外接收器仍然可以在波長(zhǎng)和載波頻率略有變化的情況下工作。
大功率紅外led三、NEC IR 傳輸協(xié)議
通過(guò)閃爍 IR LED 來(lái)表示數(shù)據(jù)位的技術(shù)與 IR 通信協(xié)議無(wú)關(guān)。此類協(xié)議描述了數(shù)據(jù)位的布局方式，以便雙方都能理解它們的含義。例如，流行的 NEC 協(xié)議使用一種稱為脈沖距離編碼的技術(shù)來(lái)區(qū)分兩種邏輯狀態(tài)。標(biāo)準(zhǔn) NEC 協(xié)議使用 38 kHz 的載波頻率。邏輯狀態(tài)通過(guò)使用不同長(zhǎng)度的脈沖來(lái)編碼以區(qū)分高電平和低電平。圖片由作者制作二進(jìn)制值編碼如下：邏輯 1：562.2 μs 突發(fā)，隨后是 1.687 ms 低電平周期、邏輯 0：562.2 μs 突發(fā)，隨后是 562.2 μs 低電平周期、消息幀本身包含以下組件：、九毫秒領(lǐng)先脈沖突發(fā)、4.5 ms 低電平周期、設(shè)備的8位地址、前八位的邏輯反轉(zhuǎn)8位命令。
大功率紅外led四、命令位的邏輯反轉(zhuǎn)
最后 562.5 μs 突發(fā)表示消息結(jié)束，地址和命令的倒數(shù)可以用作校驗(yàn)和來(lái)驗(yàn)證兩個(gè)傳輸值是否正確。然而，有些遙控器傳輸 16 位地址，有些甚至發(fā)送 16 位命令。請(qǐng)注意，不同的消息可能具有不同的傳輸時(shí)間。NEC 協(xié)議還支持重復(fù)命令，指示接收方重復(fù)先前的消息。
大功率紅外led五、概括
使用 IR LED 和接收器進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸是一種簡(jiǎn)單的無(wú)線通信方式。流行的紅外傳輸協(xié)議的低傳輸速度使得該方法易于實(shí)現(xiàn)，即使使用慢速微控制器也是如此。由于許多其他物體會(huì)發(fā)射紅外輻射，因此發(fā)送器必須打開(kāi)和關(guān)閉 LED 脈沖來(lái)傳輸數(shù)據(jù)。否則，接收者將無(wú)法區(qū)分實(shí)際消息和噪聲。NEC 協(xié)議使用脈沖距離編碼來(lái)區(qū)分傳輸消息中的邏輯狀態(tài)。該消息本身由一個(gè)同步序列組成，通常后面跟著一個(gè)八位地址和命令。RC5協(xié)議使用曼徹斯特編碼來(lái)區(qū)分邏輯狀態(tài)。該消息本身包含兩個(gè)起始位、一個(gè)切換位、五個(gè)地址位和六個(gè)數(shù)據(jù)位。兩個(gè)系統(tǒng)都支持重復(fù)序列，告訴接收器重復(fù)最后一個(gè)命令。
大功率紅外led六、晶體管
我們將在接下來(lái)的文章中深入探討這些概念，在這些文章中我們將學(xué)習(xí)如何在我們自己的操作方法和項(xiàng)目中利用 IR 通信的力量!如果 LED 的正向電壓約為 1.3v(為了便于計(jì)算)，您允許串聯(lián)電阻上有 2v 的電壓，因此如果晶體管完全導(dǎo)通，則通過(guò)它的電流為 10mA。但是，當(dāng)基極饋入 10k 電流(因此只有 0.25mA 的電流)時(shí)，晶體管不太可能完全導(dǎo)通 - 它的 hfe 急劇下降至完全導(dǎo)通。GPIO 可以提供高達(dá) 15mA 的電流，因此您可以將 10k 降至 1k 以下，從而更加努力地驅(qū)動(dòng)晶體管。這將允許更多的電流通過(guò) LED，或者等效地通過(guò)更多并聯(lián)的 LED-200R 燈串。
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