專利名稱：紅外遙控系統(tǒng)的發(fā)射端及其實現(xiàn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本申請涉及一種紅外遙控系統(tǒng)，特別是涉及其中的發(fā)射端。
背景技術(shù)：
紅外遙控技術(shù)在工業(yè)控制、家電領(lǐng)域的應用廣泛，典型應用諸如電視機、空調(diào)器的遙控器等。一般的紅外遙控系統(tǒng)至少包括發(fā)射端和接收端兩部分。請參閱圖1，紅外遙控系統(tǒng)的發(fā)射端包括:——人機界面，可以是硬件形式的按鍵或操縱桿，也可以是軟件界面等，用來接收用戶下達的操作指令?！噶罹幋a電路，將人機界面?zhèn)鬟f來的操作指令進行編碼，形成紅外控制碼?！{(diào)制電路，將紅外控制碼調(diào)制到載波上，形成調(diào)制信號。所述載波信號或者由硬件的振蕩器電路產(chǎn)生、或者由CPU通過定時中斷的軟件方式生成，通常為連續(xù)的方波信號。一般的紅外控制碼的頻率只有幾百Hz，而載波信號的頻率為幾十KHz，常用的調(diào)制方式為脈沖調(diào)幅(PAM)?！l(fā)射電路，將調(diào)制信號從電信號變成紅外光信號發(fā)射出去。常見的發(fā)射電路為紅外發(fā)光二極管。調(diào)制信號通常先經(jīng)過功率放大后，再進入發(fā)射電路。請參閱圖2,紅外遙控系統(tǒng)的接收端包括:——接收電路，接收紅外光信號并轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?。常見的接收電路為紅外光電二極管。接收的電信號通常還需進行放大、濾波、檢波、整形等步驟。 ——解調(diào)電路，從接收的電信號中解調(diào)出紅外控制碼。—指令譯碼電路，將紅外控制碼譯碼為操作指令?！?qū)動電路，控制各個執(zhí)行機構(gòu)根據(jù)操作指令進行相應操作。現(xiàn)有的紅外遙控系統(tǒng)的發(fā)射端中，指令編碼電路、調(diào)制電路往往采用單片機或?qū)Ｓ玫募呻娐沸酒瑏韺崿F(xiàn)。《單片機I/O口的紅外遙控軟件調(diào)制技術(shù)》(作者:葉林俊?？d于《單片機與入式系統(tǒng)應用》2011年第12期)就公開了一種紅外遙控系統(tǒng)的發(fā)射端，如圖3所示，其以上位機來實現(xiàn)指令編碼電路的功能，以單片機來實現(xiàn)調(diào)制電路的功能。單片機芯片(具體型號為NT68F632)的第一管腳A (具體為OSCI和0SC0)得到由振蕩器電路分頻而來的載波信號，第二管腳B (具體為RXD和TXD)接收由上位機傳遞的紅外控制碼，單片機芯片將紅外控制碼調(diào)制到載波上，形成調(diào)制信號；再將調(diào)制信號由第三管腳C (具體為PC6)輸出以直接驅(qū)動紅外發(fā)光二極管。申請公布號為CN102340587A、申請公布日為2012年2月I日的中國發(fā)明專利申請公開了另一種紅外遙控系統(tǒng)的發(fā)射端，如圖4所示，其是以名為“電器編解碼處理器”的專用芯片來作為指令編碼電路、以名為“遙控微處理芯片”的專用芯片來作為調(diào)制電路。CPU將操作指令發(fā)送給電器編解碼處理器，電器編解碼處理器將操作指令編碼為紅外控制碼后反饋給CPU，CPU再將紅外控制碼輸出給遙控微處理芯片。遙控微處理芯片從晶體振蕩器得到載波信號，再將紅外控制碼調(diào)制到載波信號上，形成調(diào)制信號。調(diào)制信號再經(jīng)過放大后驅(qū)動紅外發(fā)光二極管。在諸如手機、平板電腦等便攜式智能電子設(shè)備中，主芯片的I/O管腳往往已被全部使用，難以找到一個空閑的I/o管腳將調(diào)制信號直接輸出給紅外發(fā)光二極管。而要在智能電子設(shè)備中增加實現(xiàn)指令編碼電路、調(diào)制電路功能的專用芯片，也往往受限于內(nèi)部空間有限而無法施行。

發(fā)明內(nèi)容
本申請所要解決的技術(shù)問題是提供一種紅外遙控系統(tǒng)的發(fā)射端，可以在智能電子設(shè)備的基礎(chǔ)上實現(xiàn)紅外遙控系統(tǒng)的發(fā)射端的功能，并且與任意種類的現(xiàn)有的紅外遙控系統(tǒng)的接收端相兼容。為此，本申請還要提供所述紅外遙控系統(tǒng)的發(fā)射端的實現(xiàn)方法。為解決上述技術(shù)問題，本申請紅外遙控系統(tǒng)的發(fā)射端包括:——人機界面，接收操作指令；——主芯片，接收人機界面?zhèn)鬟f來的操作指令，生成第一調(diào)制信號輸出給一個異步串行通信口；——異步串行通信口，接收主芯片傳遞來的第一調(diào)制信號并將其傳輸給紅外發(fā)光二極管，在傳輸過程中第一調(diào)制信號變形為第二調(diào)制信號；——紅外發(fā)光二極管，將第二調(diào)制信號從電信號變成紅外光信號發(fā)射出去。所述紅外遙控系統(tǒng)的發(fā)射端實現(xiàn)方法包括如下步驟:第I步，主芯片查詢得到操作指令所對應的紅外控制碼；第2步，主芯片根據(jù)紅外控制碼和紅外遙控系統(tǒng)所使用的載波頻率和編碼，直接生成原始調(diào)制信號；所述原始調(diào)制信號完全模擬紅外控制碼調(diào)制到載波信號上所形成的調(diào)制信號；第3步，主芯片將調(diào)制信號變形為第一調(diào)制信號，傳遞給異步串行通信口 ；第4步，所述異步串行通信口將第一調(diào)制信號發(fā)送出去，驅(qū)動紅外發(fā)光二極管；在發(fā)送過程中第一調(diào)制信號變形為第二調(diào)制信號。本申請可用于讓手機、平板電腦等便攜式智能電子設(shè)備實現(xiàn)紅外遙控系統(tǒng)的發(fā)射端功能，其具有如下優(yōu)點。其一，本申請應用了智能電子設(shè)備的人機界面、主芯片、異步串行通訊口等現(xiàn)有的硬件結(jié)構(gòu)。有些智能電子設(shè)備如沒有紅外發(fā)光二極管，則可內(nèi)置新增或外聯(lián)。除此之外，不需要增加額外的專用集成電路芯片，從而節(jié)省了內(nèi)部空間。其二，本申請利用智能電子設(shè)備的主芯片作為指令編碼和信號調(diào)制的執(zhí)行機構(gòu)，但并需要占用主芯片的額外的I/O管腳，從而實現(xiàn)簡便。其三，本申請是以智能電子設(shè)備的主芯片的強大計算能力，直接從紅外控制碼生成原始調(diào)制信號，不需要進行實際的信號調(diào)制，而只是模擬了調(diào)制過程直接計算出調(diào)制結(jié)果O其四，本申請對原始調(diào)制信號進行了變形處理，這是為了適應異步串行通信口的以字節(jié)組幀、幀前具有起始位、幀后具有終止位的特性，同時還可兼容任意種類的現(xiàn)有的接收端。


圖1是紅外遙控系統(tǒng)的發(fā)射端的組成結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是紅外遙控系統(tǒng)的接收端的組成結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是一種現(xiàn)有的紅外遙控系統(tǒng)的發(fā)射端的具體電路圖；圖4是另一種現(xiàn)有的紅外遙控系統(tǒng)的發(fā)射端的具體電路圖；圖5是本申請的紅外遙控系統(tǒng)的發(fā)射端的一個實施例的具體電路圖；圖6是本申請的紅外遙控系統(tǒng)的發(fā)射端實現(xiàn)指令編碼和信號調(diào)制的流程圖；圖7是圖6的各步驟信號波形示意圖。
具體實施例方式請參閱圖5，這是本申請紅外遙控系統(tǒng)的發(fā)射端的一個實施例，其包括:—人機界面(例如智能電子設(shè)備的按鍵、觸摸屏等)，用戶藉此輸入操作指令。一主芯片(例如智能電子設(shè)備的基帶芯片、CPU等)，接收人機界面?zhèn)鬟f來的操作指令，生成第一調(diào)制信號并輸出給一個異步串行通信口(UART, Universal AsynchronousReceiver/Transmitter)?！惒酱型ㄐ趴?智能電子設(shè)備內(nèi)置的)，接收主芯片傳遞來的第一調(diào)制信號并將其傳輸給紅外發(fā)光二極管，在傳輸過程中第一調(diào)制信號變形為第二調(diào)制信號。——紅外發(fā)光二極管(智能電子設(shè)備內(nèi)置或外聯(lián)的)，將第二調(diào)制信號從電信號變成紅外光信號發(fā)射出去。在諸如手機、平板電腦等便攜式智能電子設(shè)備中，均具有人機界面、主芯片、異步串行通信口等硬件部件。并且主芯片的I/o管腳中均具有上述連接人機界面的第二管腳B、連接異步串行通信口的第四管腳D，這些均為常見的標準硬件配置。本申請利用了主芯片的強大計算能力同時實現(xiàn)了指令編碼電路和調(diào)制電路的功能，而不需要在智能電子設(shè)備內(nèi)部增加額外的專用集成電路芯片；本申請還使用主芯片現(xiàn)有的兩組I/O管腳進行輸入輸出，而不需要使用主芯片的額外的I/O管腳。請參閱圖6，這是主芯片實現(xiàn)指令編碼和信號調(diào)制功能的流程圖，包括:第6.1步，主芯片從第二管腳B接收人機界面?zhèn)鬟f來的操作指令，查詢數(shù)據(jù)庫而得到該操作指令所對應的紅外控制碼。所述數(shù)據(jù)庫預存在智能電子設(shè)備的存儲器中，其中記錄有各個操作指令所對應的紅外控制碼。第6.2步，主芯片根據(jù)紅外控制碼和紅外遙控系統(tǒng)所使用的載波頻率和編碼，直接生成原始調(diào)制信號。傳統(tǒng)的調(diào)制方式是:主芯片接收或自己生成載波信號，主芯片再將紅外控制碼調(diào)制到該載波信號上，形成調(diào)制信號。本申請既不接收硬件的振蕩器電路產(chǎn)生的載波信號，也不由CPU通過定時中斷的軟件方式生成載波信號，而是直接從紅外控制碼計算出原始調(diào)制信號，該原始調(diào)制信號與采用傳統(tǒng)調(diào)制方式產(chǎn)生的調(diào)制信號完全相同，即完全模擬了傳統(tǒng)的調(diào)制過程。第6.3步，主芯片將原始調(diào)制信號變形為第一調(diào)制信號，傳遞給異步串行通信口。
第6.4步，異步串行通信口將第一調(diào)制信號發(fā)送出去，驅(qū)動紅外發(fā)光二極管。在發(fā)送過程中，第一調(diào)制信號會變形為第二調(diào)制信號。請參閱圖7，下面將對圖6中各步驟所涉及到的信號及其變形規(guī)律進行詳細說明:第6.1步中，所述紅外控制碼是由兩種電平狀態(tài)(低電平或高電平)及其持續(xù)時間、先后順序的不同而組合形成的。本申請將紅外控制碼的每一種電平狀態(tài)都以固定長度的二進制信號來表示，至少表示出電平狀態(tài)和持續(xù)時間兩項內(nèi)容。各種電平狀態(tài)之間的先后順序則對應地表示為該二進制信號的先后順序。圖7中示意性地表示出紅外控制碼的片段:先是560 μ s的高電平，再是1125 μ s的低電平。例如，每種電平狀態(tài)都以兩個字節(jié)的二進制信號來表示，其中最高位表示電平狀態(tài)，其余位表示持續(xù)時間。第6.2步中，所述原始調(diào)制信號是主芯片完全模擬紅外控制碼調(diào)制在“并不存在的”載波信號上而生成的。紅外遙控系統(tǒng)中最常用的載波信號為38KHz的方波，每個方波可以用10 (或01)的二進制編碼來表示，占空比沒有限制，每個方波周期為26.3US。作為示例，本申請模擬脈沖調(diào)幅的傳統(tǒng)調(diào)制方式:紅外控制碼的高電平對應于原始調(diào)制信號的方波10，紅外控制碼的低電平對應于原始調(diào)制信號的低電平00。主芯片計算紅外控制碼的每種電平狀態(tài)所對應的載波周期的數(shù)量，如有余數(shù)則累計到紅外控制碼的下一狀態(tài)，這樣可以保證時序誤差不會累計。對于560 μ s的高電平的紅外控制碼，可以用21個方波來表示，還有余數(shù)7.7 μ S。對于1125μ s的低電平的紅外控制碼，先累計上一狀態(tài)的余數(shù)7.7μ S，再以總和1132.7 μ s計算，可以用43個載波周期的低電平來表示，還有余數(shù)1.8 μ S。這樣，所述紅外控制碼的片段就可以由主芯片根據(jù)載波信號的頻率(周期)和編碼(波形)直接轉(zhuǎn)換為原始調(diào)制信號:21組10和43組00，總共128位。第6.3步中，從原始調(diào)制信號到第一調(diào)制信號的變形規(guī)律為:以原始調(diào)制信號的每10位為一個單元(最后一個單元允許< 10位),去除最后一個單元以外的每個單元中的第一位和最后一位，即最后一個單元以外的每個單元由10位變?yōu)?位。當最后一個單元< 2位時，直接舍棄該最后一個單元。當最后一個單元> 2位但< 10位時，需要區(qū)分兩種情況。情況A:如果異步串行通信口只能接收以字節(jié)為單位的數(shù)據(jù)，那么以一組或多組低電平00將最后一個單位補足10位，再去除該最后一個單元中的第一位和最后一位。情況B:如果異步串行通信口可以接收以比特為單位的數(shù)據(jù)，那么直接去除該最后一個單元中的第一位和最后一位。該實施例假設(shè)是上述情況Α，這樣，128位的原始調(diào)制信號中，前120位作為十二個單元，最后8位加一組00作為最后一個單元，得到104位的第一調(diào)制信號。第6.4步中，主芯片設(shè)置異步串行通信口的工作模式為:波特率76000，不要奇偶校驗位。所述波特率的設(shè)置值與載波頻率和編碼有關(guān)(這又與IRDA協(xié)議有關(guān))，如果載波頻率為A赫茲(此處Α=38Κ)，每個載波單元采用B位的二進制編碼(此處Β=2)，則波特率設(shè)置為A乘以B。異步串行通信口以字節(jié)為單位組成數(shù)據(jù)幀進行傳輸。由于不要奇偶校驗位，其在發(fā)送數(shù)據(jù)時會在每個字節(jié)的開頭增加起始位，在每個字節(jié)的末尾增加終止位，這是異步串行通信口的固有特性。具體而言，異步串行通信口在收到第一調(diào)制信號后，以第一調(diào)制信號的每8位為一個單元，在每個單元開頭增加起始位(通常為0，也可為I )，在每個單元的末尾增加終止位(通常為1，也可為0，但要與起始位不同)，即每個單元由8位變?yōu)?0位，這樣的一個單元
就是一中貞。需要注意的是，第6.2步如果采用方波為載波信號，那么方波的二進制編碼與第
6.4步的起始位和終止位之間存在對應關(guān)系。如果異步串行通信口的起始位為O、終止位為1，那么方波應采用01的二進制編碼(未圖示)。如果異步串行通信口的起始位為1、終止位為0，那么方波應采用10的二進制編碼，如圖7所示。這樣才能保證紅外遙控系統(tǒng)的接收端在濾波后可以正確地解調(diào)出紅外控制碼。這樣，104位的第一調(diào)制信號被分為十三個單元，得到130位的第二調(diào)制信號。上述第6.3步的目的是為了使紅外遙控系統(tǒng)的接收端電路無須進行任何硬件或軟件上的改動。假設(shè)省略第6.3步，第6.4步改為將原始調(diào)制信號以異步串行通信口發(fā)送給紅外發(fā)光二極管。那么由于異步串行通信口的固有特性，其會在原始調(diào)制信號的每個字節(jié)之前增加起始位、之后增加終止位。紅外遙控系統(tǒng)的接收端就必須增加去除起始位、終止位的電路結(jié)構(gòu)才可以正確地解調(diào)出信號。為了兼容現(xiàn)有的紅外遙控系統(tǒng)的接收端，又能適應異步串行通信口的固有特性，本申請對原始調(diào)制信號進行了處理形成第一調(diào)制信號，第一調(diào)制信號在由異步串行通信口發(fā)送出去的時候又被加入了起始位、終止位而成為第二調(diào)制信號。該第二調(diào)制信號與原始調(diào)制信號雖有區(qū)別，但在接收端對接收的電信號進行濾波的過程中，所述區(qū)別全被抹除掉，濾波后的電信號就沒有任何差別了。綜上所述，本申請?zhí)峁┝艘环N紅外遙控系統(tǒng)的發(fā)射端，可以兼容現(xiàn)有的任意接收端。該發(fā)射端以智能電子設(shè)備來實現(xiàn)，無須增加專門的集成電路芯片，也不用占用主芯片的額外的I/O引腳；只需用智能電子設(shè)備的現(xiàn)有的硬件(人機界面、主芯片、異步串行通信口)，以及原有或新增的紅外發(fā)光二極管，并在主芯片內(nèi)部設(shè)置數(shù)據(jù)庫和算法即可，具有體積小巧、成本低廉、實現(xiàn)簡便的優(yōu)點。以上僅為本申請的優(yōu)選實施例，并不用于限定本申請。對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本申請可以有各種更改和變化。凡在本申請的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本申請的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種紅外遙控系統(tǒng)的發(fā)射端，其特征是，包括: —人機界面，接收操作指令； —主芯片，接收人機界面?zhèn)鬟f來的操作指令，生成第一調(diào)制信號輸出給一個異步串行通信口 ； —異步串行通信口，接收主芯片傳遞來的第一調(diào)制信號并將其傳輸給紅外發(fā)光二極管，在傳輸過程中第一調(diào)制信號變形為第二調(diào)制信號； —紅外發(fā)光二極管，將第二調(diào)制信號從電信號變成紅外光信號發(fā)射出去。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的紅外遙控系統(tǒng)的發(fā)射端，其特征是，所述人機界面包括智能電子設(shè)備的按鍵、觸摸屏。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的紅外遙控系統(tǒng)的發(fā)射端，其特征是，所述主芯片包括智能電子設(shè)備的基帶芯片、CPU。
4.一種紅外遙控系統(tǒng)的發(fā)射端實現(xiàn)方法，其特征是，包括如下步驟: 第I步，主芯片查詢得到操作指令所對應的紅外控制碼； 第2步，主芯片根據(jù)紅外控制碼和紅外遙控系統(tǒng)所使用的載波頻率和編碼，直接生成原始調(diào)制信號；所述原始調(diào)制信號完全模擬紅外控制碼調(diào)制到載波信號上所形成的調(diào)制信號; 第3步，主芯片將調(diào)制信號變形為第一調(diào)制信號，傳遞給異步串行通信口 ；` 第4步，所述異步串行通信口將第一調(diào)制信號發(fā)送出去，驅(qū)動紅外發(fā)光二極管；在發(fā)送過程中第一調(diào)制信號變形為第二調(diào)制信號。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的紅外遙控系統(tǒng)的發(fā)射端實現(xiàn)方法，其特征是，所述方法第I步中，在智能電子設(shè)備的存儲器中預存著一個數(shù)據(jù)庫，其中記錄有各個操作指令所對應的紅外控制碼。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的紅外遙控系統(tǒng)的發(fā)射端實現(xiàn)方法，其特征是，所述方法第I步中，紅外控制碼是由兩種電平狀態(tài)及其持續(xù)時間、先后順序組合形成的； 所述方法第2步中，原始調(diào)制信號采用載波頻率，每個載波周期的原始調(diào)制信號具有兩種形式，分別用來表示紅外控制碼的兩種狀態(tài)； 將紅外控制碼的每種電平狀態(tài)根據(jù)持續(xù)時間換算出對應的載波周期的數(shù)量，如有余數(shù)則累計到下一種紅外控制碼的電平狀態(tài)一起換算。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的紅外遙控系統(tǒng)的發(fā)射端實現(xiàn)方法，其特征是，所述方法第3步中，以原始調(diào)制信號的每10位為一個單元，去除每個單元中的第一位和最后一位，即每個單元由10位變?yōu)?位，得到第一調(diào)制信號； 當最后一個單元< 2位時，直接舍棄該最后一個單元； 當最后一個單元> 2位但< 10位時，需要區(qū)分兩種情況:如果異步串行通信口只能接收以字節(jié)為單位的數(shù)據(jù)，那么將最后一個單位補足10位，再去除該最后一個單元中的第一位和最后一位；如果異步串行通信口可以接收以比特為單位的數(shù)據(jù)，那么直接去除該最后一個單兀中的第一位和最后一位。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的紅外遙控系統(tǒng)的發(fā)射端實現(xiàn)方法，其特征是，所述方法第4步中，主芯片設(shè)置異步串行通信口的波特率、以及工作模式為不要奇偶校驗位；如果載波頻率為A赫茲，每個周期的原始調(diào)制信號采用B位的二進制編碼，則波特率設(shè)置為A乘以B。
9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的紅外遙控系統(tǒng)的發(fā)射端實現(xiàn)方法，其特征是，所述方法第4步中，異步串行通信口在收到第一調(diào)制信號后，以第一調(diào)制信號的每8位為一個單元，在每個單元開頭增加起始位，在每個單元的末尾增加終止位，即每個單元由8位變?yōu)?0位，得到第二調(diào)制信號。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的紅外遙控系統(tǒng)的發(fā)射端實現(xiàn)方法，其特征是，當模擬方波形式的載波信號時，方波的二進制編碼為01或10 ; 如果異步串行通信口的起始位為O、終止位為1，那么方波采用01的二進制編碼； 如果異步串行通信口的 起始位為1、終止位為0，那么方波采用10的二進制編碼。
全文摘要
本申請公開了一種紅外遙控系統(tǒng)的發(fā)射端，包括用來接收操作指令的人機界面；用來根據(jù)操作指令生成第一調(diào)制信號的主芯片；用來接收第一調(diào)制信號并將其傳輸出去的異步串行通信口；在傳輸過程中第一調(diào)制信號變形為第二調(diào)制信號；用來將第二調(diào)制信號從電信號變成紅外光信號發(fā)射出去的紅外發(fā)光二極管。本申請還公開了所述發(fā)射端的實現(xiàn)方法。本申請可讓便攜式智能電子設(shè)備作為紅外遙控系統(tǒng)的發(fā)射端，不需要增加額外的專用集成電路，也不占用主芯片的額外I/O管腳。本申請更可以兼容各種現(xiàn)有的接收端。
文檔編號H04B10/50GK103136930SQ20131005786
公開日2013年6月5日 申請日期2013年2月25日 優(yōu)先權(quán)日2013年2月25日
發(fā)明者王劍峰, 吳曙斌, 奉松 申請人:恬家(上海)信息科技有限公司