红外遥控与NEC协议详解

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文章目录

红外遥控的基本原理
- 发射装置
- 红外接收器
NEC协议的基础知识
- 编码格式
- 什么是“连发码”？
- NEC协议中的连发码
- 连发码的工作原理

红外遥控的基本原理

红外遥控器通过发射红外光来传输信息，这种光线在肉眼不可见，但可以被接收设备上的红外接收器（通常是一个光电二极管）检测到。当用户按下遥控器上的某个按键时，遥控器会以特定的编码格式发出红外光信号，从而控制相应的设备（如电视、空调等）。

红外遥控通信系统通常由两部分组成：发射装置和接收设备。

发射装置

发射装置通常是用户操作的遥控器，负责生成并发送红外信号。其主要功能和组件包括：

按键矩阵：用户按下不同的按键，选择不同的命令。
微控制器（MCU）：处理按键输入并生成对应的红外信号。
红外发射管（LED）：将生成的信号转换为红外光，并通过红外LED发射出去。信号通常是以一定的载波频率（如38kHz）调制的红外光。
电源：通常使用电池供电，为发射装置提供所需的电力。

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红外接收器

红外接收器是接收红外信号的设备，通常位于被控制的设备（如电视、空调等）上。其主要组成部分有：

红外接收头：也叫红外接收管或光电二极管，它能接收到遥控器发出的红外光信号，并将其转换为电信号。
滤波电路：用于过滤掉不必要的光信号干扰，确保接收到的是有效的38kHz调制信号。
解码电路或模块：将接收到的红外信号解码为相应的控制命令。解码后的信号通常会传递给设备的微控制器进行进一步处理。

红外接收的主要作用是接收来自遥控器发射的红外信号，并将其转换为可供设备处理的电信号。红外接收头通常有三个引脚：VCC（正电源）、GND（接地）和OUT（信号输出引脚），分别用于供电、接地和输出解码后的信号。

红外遥控是一种常见的无线控制技术，广泛应用于家电、玩具等设备中。NEC协议是其中一种常见的红外遥控协议。

NEC协议的基础知识

NEC协议由NEC公司设计，是一种广泛应用于家电设备（如电视、音响等）的红外遥控通信协议。该协议通过脉冲编码传递数据，以确保信号的可靠性和兼容性。

NEC码的位定义：一个脉冲对应560us的连续载波，一个逻辑1传输需要2.25ms（560us脉冲+1680us低电平），一个逻辑0的传输需要1.125ms（560us脉冲+560低电平）。

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接收到的数据脉冲变成低电平，低电平变成高电平。

编码格式

在NEC协议中，编码格式分为五个关键部分：引导码、地址码、地址反码、控制码和控制反码。每个部分在信号传输中都起着至关重要的作用。

引导码（Leader Code）：引导码是NEC协议信号的开头部分，主要用于标识一个新的数据帧的开始，并帮助接收设备同步信号。
- 组成：9ms的高电平（载波信号） + 4.5ms的低电平（无载波信号）
- 作用：引导码的功能是告诉接收设备接下来要接收一条新的命令信号，帮助接收器与发射器同步。
地址码（Address Code）：地址码用于标识被控制的设备。例如，不同的家电（如电视、空调）会有不同的地址码，接收设备通过识别该码来确认这是发送给它的命令。
- 长度：8位
- 内容：地址码用来表示设备的地址，每个家电设备通常分配一个唯一的地址码。
地址反码（Address Inverted Code）：地址反码是地址码的每一位取反后的结果，用来校验地址码的正确性。
- 长度：8位，与地址码一一对应。
- 作用：接收设备通过对比地址码和地址反码，判断是否出现了传输错误。如果两者不匹配，接收器会忽略该信号。
控制码（Data Code 或 Control Code）：控制码指定了要执行的具体命令，比如开/关、音量增加、频道切换等操作。
- 长度：8位，最多可表示256种命令。
- 功能：每个控制码对应一个特定的操作命令，如音量加、音量减等。
控制反码（Data Inverted Code 或 Control Inverted Code）：控制反码是控制码的每一位取反后的结果，用于校验控制码的正确性。
- 长度：8位，与控制码对应。
- 作用：控制反码的存在确保了控制码在传输过程中没有出错。接收设备通过对比控制码和控制反码，确认命令的正确性。如果两者不匹配，接收器会忽略该信号。

发送顺序是按照从低位到高位，反码是为了增加传输的可靠性。

什么是“连发码”？

在红外遥控通信中，连发码（Repeat Code）是用于处理长按按键时的特殊信号。通常情况下，当用户按下遥控器上的某个按键，遥控器会发送一个完整的指令数据帧。然而，如果用户长时间按住按键，比如长按“音量加”按钮以连续增加音量，此时重复发送完整的数据帧不仅会浪费电量，还可能造成信号冲突。因此，连发码被设计用于这种场景，以更高效的方式传达用户的意图。