红外通信原理

红外遥控有发送和接收两个组成部分。发送端采用单片机将待发送的二进制信号编码调制为一系列的脉冲串信号，通过红外发射管发射红外信号。红外接收完成对红外信号的接收、放大、检波、整形，并解调出遥控编码脉冲。为了减少干扰，采用的是价格便宜性能可靠的一体化红外接收头(HS0038， 它接收红外信号频率为38kHz，周期约26μs) 接收红外信号，它同时对信号进行放大、检波、整形得到TTL 电平的编码信号，再送给单片机，经单片机解码并执行去控制相关对象。如图1 所示：

图 1

红外发送部分由51单片机、键盘、红外发光二极管和7段数码管组成。键盘用于输入指令，51单片机检测键盘上按键的状态，并对红外信号进行调制，发光二极管产生红外线，数码管用来显示发送的键值。图2红外发射电路

图 2 红外发射电路 图 3 红外接收电路

红外接收部分由51单片机、一体化红外接收头HS0038和7段数码管组成。51单片机检测HS0038，并对HS0038接收到的数据解码，通过数码管显示接收到的键值。

(1) 二进制信号的调制

二进制信号的调制由单片机来完成，它把编码后的二进制信号调制成频率为38kHz 的间断脉冲串，相当于用二进制信号的编码乘以频率为38kHz 的脉冲信号得到的间断脉冲串，即是调制后用于红外发射二极管发送的信号如图4 二进制码的调制所示。

图4 二进制码的调制

(2) 红外接收需先进行解调，解调的过程是通过红外接收管进行接收的。其基本工作过程为：当接收到调制信号时，输出高电平，否则输出为低电平，是调制的逆过程（图5 解调）。HS0038是一体化集成的红外接收器件，直接就可以输出解调后的高低电平信号；红外接收器HS0038的应用电路（图6）。

图6 HS0038的应用电路

（3）红外遥控发射芯片采用 PPM 编码方式 , 当发射器按键按下后 , 将发射一组 108ms 的编码脉冲。遥控编码脉冲由前导码、16位地址码（8 位地址码、 8 位地址码的反码）和16位操作码（8 位操作码、 8 位操作码的反码）组成。通过对用户码的检验，每个遥控器只能控制一个设备动作，这样可以有效地防止多个设备之间的干扰。编码后面还要有编码的反码，用来检验编码接收的正确性，防止误操作，增强系统的可靠性。前导码是一个遥控码的起始部分，由一个 9ms 的高电平 ( 起始码 ) 和一个 4. 5ms 的低电平 ( 结果码 ) 组成，作为接受数据的准备脉冲。以脉宽为 0. 56ms 、周期为 1. 12ms 的组合表示二进制的 “0” ；以脉宽为 1. 68ms 、周期为 2. 24ms 的组合表示二进制的 “1” 。

图9 发送一组完整的编码脉冲

（4）单片机采用外部中断 INT0 管脚和红外接收头的信号线相连，中断方式为边沿触发方式。计算中断的间隔时间，来区分前导码、二进制的 “1” 、 “0” 码。并将 8 位操作码提取出来在数码管上显示。

红外接收头输出的原始遥控数据信号，正好和发射端倒向。也就是以前发射端原始信号是高电平，那接收头输出的就是低电平，反之。

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我们常常听说的“红外线”到底是什么东西？

红外线是波长介于微波与可见光之间的电磁波，波长在760纳米（nm）至1毫米（mm）之间，比红光长的非可见光。

高于绝对零度（-273.15℃）的物质都可以产生红外线。现代物理学称之为热射线。医用红外线可分为两类：近红外线与远红外线。含热能，太阳的热量主要通过红外线传到地球。

如图所示，我们把红光之外的辐射叫做红外线（紫光之外是紫外线），肉眼不可见。

红外线涵义

红外线是太阳光线中众多不可见光线中的一种，由英国科学家赫歇尔于1800年发现，又称为红外热辐射，热作用强。他将太阳光用三棱镜分解开，在各种不同颜色的色带位置上放置了温度计，试图测量各种颜色的光的加热效应。结果发现，位于红光外侧的那支温度计升温最快。因此得到结论：太阳光谱中，红光的外侧必定存在看不见的光线，这就是红外线。也可以当作传输之媒介。 太阳光谱上红外线的波长大于可见光线，波长为0.75～1000μm。红外线可分为三部分，即近红外线，波长为(0.75-1)～(2.5-3)μm之间；中红外线，波长为(2.5-3)～(25-40)μm之间；远红外线，波长为(25-40)～l500μm 之间。

红外线辐射源

红外线辐射源可区分为四部份：

1、白炽发光区（Actinic range）：或称“光化反应区”，由白炽物体产生的射线，自可见光域到红外域。如灯泡（钨丝灯，TUNGSTEN FILAMENT LAMP），太阳。

2、热体辐射区（Hot-object range）：由非白炽物体产生的热射线，如电熨斗及其它的电热器等，平均温度约在400℃左右。

3、发热传导区（Calorific range）由滚沸的热水或热蒸汽管产生的热射线。平均温度低于200℃，此区域又称为“非光化反应区”（Non-actinic）。

4、温体辐射区（Warm range）：由人体、动物或地热等所产生的热射线，平均温度约为40℃左右。

红外线特点

红外线波长较长， （无线电、微波、红外线、可见光。波长按由长到短顺序），给人的感觉是热的感觉，产生的效应是热效应，那么红外线在穿透的过程中穿透达到的范围是在一个什么样的层次？如果红外线能穿透到原子、分子内部，那么会引起原子、分子的膨大而导致原子、分子的解体。真的是这样吗？而事实上呢？红外线频率较低，能量不够，远远达不到原子、分子解体的效果。因此，红外线只能穿透了原子分子的间隙中，而不能穿透到原子、分子的内部，由于红外线只能穿透到原子、分子的间隙，会使原子、分子的振动加快、间距拉大，即增加热运动能量，从宏观上看，物质在融化、在沸腾、在汽化，但物质的本质（原子、分子本身）并没有发生改变，这就是红外线的热效应。

因此我们可以利用红外线的这种激发机制来烧烤食物，使有机高分子发生变性，但不能利用红外线产生光电效应，更不能使原子核内部发生改变。

同样的道理，我们不能用无线电波来烧烤食物，无线电波的波长实在太长无法穿透到有机高分子间隙更不用说使其变性达到食物烤熟的目的。

通过上述我们知道：波长越短，频率越高、能量越大的波穿透达到的范围越大；波长越长，频率越低、能量越小的波穿透达到的范围越小。

红外线应用

红外线是波长介乎微波与可见光之间的电磁波，波长在750纳米至1毫米之间，是波长比红光长的非可见光。覆盖室温下物体所发出的热辐射的波段。透过云雾能力比可见光强。在通讯、探测、医疗、等方面有广泛的用途。

红外线可以人为制造，自然界中也广泛存在,在焊接过程中也会产生，危害焊工眼部健康；一般的生物都会辐射出红外线，体现出来的宏观效应就是热度。

热产生的原因，是组成物质的粒子做不规则运动。这个运动同时也辐射出电磁波，这些电磁波大部分都是红外线。

1.太阳光到了晚上的确是几乎没有了，但是地球上的物质都会辐射红外线，有的强烈有的平静。红外线照相是通过接收各种物质发出的红外线，再把他们展现出来，但是其本身不是通过发出红外线来照相的。

2.红外线透视和夜视是分别利用了红外线的不同性质。前面的夜视是因为人的肉眼不能看见红外线，而特殊设计的照相机和夜视仪却专门接受红外线，所以会出现我们觉得一片漆黑，而相机却能拍到东西，因为实际上到处都是红外线，对于红外照相机和夜视仪来讲是一片光明。

透视则是利用红外线的波长比可见光要长，可以穿过一些可见光不能通过的面料（比如混棉和尼龙），所以通过一定的选择滤波，可以得到这些面料后面的图像。

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