原创 智能型红外遥控器的设计

　　引言

　　空调已进入千家万户，空调遥控器作为空调的用户界面，其设计的原理已成熟。目前，对学习型智能遥控器的研制开展了大量的工作，旨在提高遥控器的智能化和通用性，取得了较大的进展，并有部分产品进入市场。当前研制开发的学习型智能遥控器主要采用38KHz固定载波频率，遥控器编码不压缩或简单压缩。空调遥控器不同于其它家电遥控器(如彩电)，空调遥控器发出的编码包含当前状态的多种信息，而彩电遥控器的编码是一键一码。把空调遥控器所有可能的状态都要学习和存储，需要花费大量的时间和存储空间。为此，提出了一种基于温度控制的编码状态转换算法，为基于单片机的智能型红外空调遥控器的设计提供了可能。

　　1 红外遥控码型分析

　　1.1 红外遥控码型研究分析

　　目前，各电器生产厂家对遥控脉冲编码及码流还没有形成统一的标准。通过对市面上比较普遍的几十种遥控器的码型结构进行研究分析，总结其特点如下： 

　　(1)码型多样：脉冲流中一般包括：帧头、系统码、操作码、同步码、帧间隔码、帧尾。且同步码与帧间隔码出现的位置不固定。针对这些灵活多变的码型格式，很难区分各种脉冲流的含义。

　　(2)载波频率不固定：常用的遥控器采用38KHz作为载波频率，有的采用36KHz-42KHz之间的载频。

　　(3)编码长短不一：彩电类产品一般只有几十位，空调遥控器编码长达上百位。

　　(4)不同的发送方式：常用有三种方式，即：完整帧只发送一次（如图1a）、完整帧重复发送两次（如图1b）、先发一个完整帧，后重复发送帧头和一个脉冲（如图1c）。

　　图1 红外编码完整帧格式

　　由于编码方式的多样化，若区分每种码流的含义进行学习，其复杂性极高且占用很大的内存空间。本系统避开了各种形色码流的干扰，总结了红外遥控器编码的共性，只需了解脉冲的时间宽度，无需关心它的实际意义。因此，在系统中没有引导码、0码、1码、同步帧、反码等，定义了用0、1、2等数字表示各种时间宽度不等的脉冲流的算法。

　　1.2 空调红外遥控码型研究分析

　　空调遥控器开发的关键是温度状态的转化。对多种类型空调遥控器红外编码进行大量研究分析，找出了其编码规律：在空调的每一个编码中，其中有4位二进制表示开始温度（温度1），另外4位二进制表示按键后的末温度（温度2），当遥控器进行温度控制时，前一按键的末状态跳转到后一按键的初状态，从而可以对空调的温度进行连续控制。对空调遥控器红外编码进行提取，取出有关表示温度的部分（各种空调遥控器的编码规律类似），如下表所示：

　　空调温度部分编码表

　　图2 空调温度编码状态转换图

　　2 遥控器硬件结构

　　遥控器由STC系列STC89C51RD+单片机、红外编码发射与接收电路、键盘、显示屏、SD卡接口等外围器件组成。其中SD卡用来存放和保存学习的遥控器编码，并能与PC机进行交流；遥控器编码的识别是通过接收电路和整形电路来实现，为了能识别一定范围内的载频，编码接收电路中不含解调电路，载频的提取是用单片机来实现。

　　图3 遥控器硬件结构

　　3 软件设计

　　3.1 编码状态转换算法与实现

　　空调遥控器编码复杂，主要有制热、制冷、除湿、通风等模式，有些模式下还有不同的风速级别，并在每一种风速下，其温度状态变化规律不同。为此，对空调遥控器的编码创建了状态转换算法。算法中通过建立空调遥控器工作模式、风速等级和温度值序列三层关系模型，设计了对应的数组序列，每一个数组序列中存放着各种模式下不同风速等级时的温度值编码，通过指针方式进行调用。例如：图2中的二进制数据:{0000,0001,0011,0010,0100,0101,0111,0110,1100,1101,1111,1110,1000,1001,1011,1010}转换成十进制后，初始化数组data1,则：data1={0,1,3,2,4,5,7,6,12,13,15,14,8,9,11,10}；指针P = data1[i%16]。结合data1和指针P,空调遥控器在一级风速时的编码状态转换流程见图4：