自制红外遥控器波形传输协议

熊翊程　李翔　孟乐　李鹏

（1.许昌市第三高中，河南许昌　461000；2.环球雅思许昌分校，河南许昌　461000）

自制红外遥控器波形传输协议

熊翊程1李翔2孟乐2李鹏2

（1.许昌市第三高中，河南许昌461000；2.环球雅思许昌分校，河南许昌461000）

自动红外遥控器波形传输协议是采用波形压缩方法，将控制命令转化为一串波形数据，发送给红外转发器，红外转发器将这些波形数据转化成发射波形发送出去，从而控制各种电器。本设计非常简单地实现了红外遥控波形的传输，在实际应用过程中获得了满意的效果。该协议可应用智能家居产品中对空调电动窗帘灯光音响等电器设备进行控制。

红外遥控；红外转发协议；智能家居

红外遥控是目前常用的一种通信和遥控方法，红外遥控装置具有体积小、功耗低、功能强、成本低等特点，因而其广泛应用于各种家电产品、金融和商用设施，以及工业设备中。但是，各种产品的遥控并不能互相兼容，只能用各自的遥控器操作。在智能家居飞速发展的情况下，红外转发器应运而生。红外转发器可以将一个房间里家用电器的遥控集中到一起，真正实现了一台红外转发器控制所有家用电器，它能够发送各种电器的红外控制命令，人们能够通过手机或者PAD控制各种家用电器。

对于红外转发而言，转发协议决定了转发效率、波形描述的全面性、通用性，已有研究［1-3］均谈及红外转发功能，但未涉及红外波形数据的传输。

1　红外遥控原理

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0.62～0.76μm，紫光的波长范围为0.38～0.46μm。比紫光波长还短的光叫紫外线，比红光波长还长的光叫红外线。红外线遥控就是利用波长为0.76～1.5μm的近红外线来传送控制信号。常用的红外遥控系统一般分发射和接收两部分。红外遥控的发射电路是采用红外发光二极管来发出经过调制的红外光波；红外接收电路由红外接收二极管、三极管或硅光电池组成，它们将红外发射器发射的红外光转换为相应的电信号，再送后置放大器输出。

2　一般红外遥控信号编码脉冲的波形

遥控器的载波主要分38K和40K两种。空调遥控器均为38K载波，85%的其他家电为38K或40K载波。某遥控器载波波形如下1所示。

图1　遥控器载波波形举例

数据位编码方式也有不同分类，比如PPM、PWM等。PPM以脉冲位置不同表示不同的编码，如图2所示，先发送载波再空闲表示逻辑1，先空闲再发送载波表示0，但是逻辑0和1的持续时间都是1 000us。PWM以脉冲宽度不同表示不同的编码，如图3所示，发送载波560us再空闲1 690us，表示逻辑1；发送载波560us后空闲560us，表示逻辑0。二者载波发送时间相等，空闲时间不等。

图2　PPM编码波形

图3　PWM编码波形

如图4所示，是ITT协议编码及传递波形，其特点是每个载波只有一个脉冲，通过空闲时间长短不同表示逻辑0/1。

图4　ITT协议编码及传递波形

红外发送还包括前导码、重复码等，它们不是表示数据位，而是表示一个红外帧的开始，或者表示重复上一帧数据。前导码表示一帧数据的开始，比如9ms高电平（发送载波）接着4.5ms低电平（不发送载波）。

某遥控器重复码定义是，以9ms高电平，2.25ms低电平，再0.56ms高电平定义为重复码。持续按键时，该键编码连续发送，首帧为数据帧，其后为重复码，周期为108ms，如图5所示。

图5　遥控器功能编码举例

遥控器的遥控命令通过编码方式下发。红外遥控器发射的遥控编码脉冲，由前导码、系统码、功能码和功能码的反码组成，不同的遥控器，编码也不一样。图6是某种遥控器的一个功能编码。有些遥控器命令比较简单，比如电视遥控器，每次发送不同的按键，比如频道加减、音量加减等。有些遥控命令比较复杂，比如空调遥控器，每次下发的不是上、下、加、减等简单键值，而是包括温度、风速、定时等多个信息的一串数据。

图6　遥控器功能编码举例

市场上有通用的学习型红外遥控器，这种遥控器有学习的功能，但是面对不同的载波频率、不同的编码格式，特别是空调遥控器这种具有多个控制值域的遥控器，要严格识别出具体的码字是不可能的。这些通用红外遥控器只学习部分键值，不能实现全面功能的控制。

3　红外遥控码的传输协议

在互联网迅速发展的情况下，可以充分利用互联网资源。在网络上查到各种遥控器的红外遥控器发射参数和编码。在手机、Pad上安装应用程序，将红外控制数据以通信的方式发送到红外转发器，实现各种红外设备的精确控制。本设计采用波形压缩方法，将控制命令转化为一串波形数据，发送给红外转发器，红外转发器将这些波形数据转化成发射波形发送出去，从而控制各种电器（见表1）。

表1　红外控制码传输协议

表2　传输编码实例（十六进制）

通过该协议，可以灵活控制红外发射器，模拟各种不同的红外遥控器。比如格力小王子空调，载波占空比为1/2，频率是38kHZ；逻辑0：640us有载波+560us无载波；逻辑1：640us有载波+1 680us无载波；前导码：9ms有载波+4.5ms无载波。可以计算出协议帧头见表2：0D 26 28 23 94 11 00 80 02。

4　结论

在本设计中，考虑了各种不同红外信号的编码方式，通过通信获取被控制设备红外控制数据，能够实现对家庭设备的精确控制。本设计不需要进行控制码学习，从网上下载各厂家的红外控制编码，不必进行红外学习，节约了硬件设备，并使电路简化。本设计非常简单地实现了红外遥控信号的接收和转发，本设计的装置已用于家庭中央控制器产品中对家居产品进行红外控制操作，在实际应用过程中获得了满意的效果。

［1］朱一飞，王国栋，高闯，等.基于ZigBee的红外转发器的设计与实现［J］.电子测试，2013（9）：17-18.

［2］康春雨.红外遥控信号无线转发器［J］.无线电，2009（9）：80-82.

［3］李志为，卢伟雄，吴佳龙.多模式集成的低成本智能家居控制平台［J］.中国科技信息，2013（11）：102-104.

Waveform Transmission Protocol for Self-made Infrared Remote Control Device

Xiong Yicheng1Li Xiang2Meng Le2Li Peng2
（1.Xuchang City Third High School，Xuchang Henan 461000；2.Global IELTS Xuchang，Xuchang Henan 461000）

Automatic infrared remote control transmission protocol is waveform using waveform compression method，the control command is converted to a string of waveform data sent to the infrared transponder，the infrared transpon⁃der waveform data into the signal sent out，so as to control the various appliances.This design is very simple to achieve the transmission of infrared remote control waveforms，has obtained satisfactory results in the application. The proposed protocol can be used in the smart home products for air conditioning electric curtains，lighting，sound and other electrical equipment control.

infrared remote control；infrared forwarding protocol；smart home

TP872

A

1003-5168（2016）08-0031-03

2016-07-12

熊翊程（1999-），男，高中在读，研究方向：自制红外遥控器波形传输。