紅外遙控器將功成身退

　　紅外遙控有二十五年的歷史了，它很容易設(shè)計(jì)，是控制電子設(shè)備的一種經(jīng)濟(jì)有效的方法。但是對(duì)消費(fèi)電子產(chǎn)品來(lái)講，它該功成身退了。隨著“多媒體中心”、互動(dòng)電視、視頻點(diǎn)播這類(lèi)消費(fèi)電子產(chǎn)品的出現(xiàn)、瀏覽復(fù)雜的菜單成了家常便飯，對(duì)于紅外技術(shù)來(lái)說(shuō)，則難以實(shí)現(xiàn)，而RF遙控則更能滿足數(shù)字時(shí)代的需要。

　　在今天，很多中國(guó)消費(fèi)者把掙來(lái)的錢(qián)花在家用娛樂(lè)設(shè)備上。數(shù)字音樂(lè)播放機(jī)、錄象機(jī)、“多媒體中心”、大屏幕電視和游戲機(jī)紛紛從零售商飛到消費(fèi)者家中。

　　這些家用電器大多數(shù)是用紅外無(wú)線通訊技術(shù)，很容易設(shè)計(jì)，結(jié)實(shí)，制造起來(lái)費(fèi)用不高，這樣做出來(lái)的遙控器使用兩節(jié)或者四節(jié)1.5伏AAA電池，可以用幾個(gè)月。不過(guò)紅外搖控器是在上世紀(jì)七十年代未設(shè)計(jì)的，用來(lái)取代超聲波遙控器(見(jiàn)附文“搖控器簡(jiǎn)史”)，現(xiàn)在開(kāi)始顯得老態(tài)龍鐘了。例如，在瀏覽復(fù)雜的多層菜單(在今天數(shù)字電子設(shè)備中這是常見(jiàn)的)時(shí)，紅外遙控使用起來(lái)就很不方便。

　　而且，使用者必須要把搖控器對(duì)準(zhǔn)所要控制設(shè)備上的紅外接收器，這就是，搖控器與設(shè)備之間不可以有人、家俱和墻壁阻擋。紅外線是單方向的通訊技術(shù)(實(shí)現(xiàn)雙向通訊是可能的，但價(jià)錢(qián)很高而且容易受其他光源的干擾)。對(duì)于八十年代的消費(fèi)者來(lái)講，用它來(lái)改變電視頻道或者調(diào)節(jié)音量是夠了。但是，在2007年，消費(fèi)者要求在遙控器中增加用戶界面，并提供關(guān)于他們要聽(tīng)的或者觀看的指令和信息。

　　幸好出現(xiàn)了新一代的射頻(RF)遙控器，它和紅外遙控器同樣方便─也就是說(shuō)，設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，成本低，電池的壽命長(zhǎng)─而且消費(fèi)者可以用它進(jìn)行無(wú)線連接，支持更先進(jìn)的菜單式瀏覽─這在家用娛樂(lè)設(shè)備中現(xiàn)在是很普通的了。

　　更重要的是，半導(dǎo)體廠商提供成熟的收發(fā)器，并提供參考設(shè)計(jì)，針對(duì)用戶的協(xié)議以及射頻方面的專(zhuān)業(yè)知識(shí)，幫助缺乏經(jīng)驗(yàn)的設(shè)計(jì)人員，在簡(jiǎn)化傳統(tǒng)的射頻設(shè)計(jì)過(guò)程方面，向前邁出了一大步。

　　紅外技術(shù)簡(jiǎn)況

　　紅外線是一種電磁(EM)輻射，波長(zhǎng)比可見(jiàn)光長(zhǎng)，但是比射頻短，在750 nm到1 mm之間。紅外數(shù)據(jù)協(xié)會(huì)，簡(jiǎn)稱(chēng)IrDA，建議使用紅外線，只要紅外搖控器產(chǎn)品符合該組織的標(biāo)準(zhǔn)，就能兼容。

　　紅外遙控器使用紅外發(fā)光二極管(IR LED)產(chǎn)生紅外線，用一個(gè)塑料透鏡將它聚焦成很窄的光束。用光束調(diào)制的方法把數(shù)據(jù)編碼，這樣它不會(huì)受其他紅外光源(例如熒光燈)的影響。接收器使用硅光電二極管把紅外線轉(zhuǎn)換成電流，然后接收器中的MCU對(duì)它解碼(見(jiàn)圖1)。紅外線不能穿透墻壁，然而墻壁和天花板會(huì)反射紅外線，但是，一般不會(huì)對(duì)相鄰房間中的其他設(shè)備造成干擾。

圖1　紅外調(diào)制和解調(diào)的原理圖

　　簡(jiǎn)單的紅外遙控器由鍵盤(pán)、諧振器、8位MCU和紅外發(fā)光二極管組成。鍵盤(pán)用于輸入指令，諧振器產(chǎn)生可靠的時(shí)基信號(hào)，8位MCU檢測(cè)鍵盤(pán)上按鍵的狀態(tài)，并對(duì)紅外信號(hào)進(jìn)行調(diào)制，發(fā)光二極管產(chǎn)生紅外線。

　　調(diào)制方法有很多種，但是在幾種基本的調(diào)制方法中用得最多的是頻率的變化或者波形的變化。調(diào)幅、調(diào)頻或者脈沖調(diào)制是其中的一些例子。例如，對(duì)于脈沖間距編碼，脈沖的高度不變，但是脈沖之間的距離或長(zhǎng)或短，分別代表“0”或者“1”(見(jiàn)圖2)。許多消費(fèi)電子產(chǎn)品公司都使用8位地址和8位數(shù)據(jù)，并且傳送兩次來(lái)提高可靠性。

圖2　紅外遙控器中按脈沖間距進(jìn)行編碼

{{分頁(yè)}}

　　在這個(gè)例子中，在數(shù)據(jù)之前是一串9 ms的脈沖，接著是4.5 ms的標(biāo)記，然后是54 ms的地址和命令。紅外通訊一般是單方向的。這就是說(shuō)，遙控器并不知道它發(fā)出去的信號(hào)是否被收到。只要按下按鈕，遙控器就無(wú)聲地重復(fù)發(fā)出命令。在這個(gè)例子中，按協(xié)議，每隔110 ms就重復(fù)一次，這表示，在把按鍵按下半秒的時(shí)間內(nèi)，紅外控制器也許傳送90 ms(見(jiàn)圖3)。例如，每一天遙控器按下按鍵五十次，那么占空比大約是0.005%。

圖3　用脈沖間距對(duì)整個(gè)序列進(jìn)行編碼

　　當(dāng)工作在2V時(shí)，遙控器吸收大約100mW的功率。搖控器在“待命狀態(tài)”時(shí)，它吸收的功率可以勿略。兩節(jié)AAA電池接成串聯(lián)，每節(jié)電池的電能是900mAh，總電能是2