CN105118283A - 一种红外信号采集转换控制方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种红外信号采集转换控制方法及装置，包括微控制器，所述微控制器内置用于存储红外遥控信号的Flash存储单元，所述微控制器的输入端和红外信号采集模块相连获取原始的红外遥控信号，所述微控制器的输出端通过三极管放大电路和红外发射管相连输出来自Flash存储单元的红外遥控信号，所述微控制器、红外信号采集模块和红外发射管的电源端和电源模块相连。本发明采用红外信号采集模块获取存储各种原始的红外遥控信号，通过三极管放大电路和红外发射管组成的红外发射电路发送来自Flash存储单元的红外遥控信号，具有红外信号存储，数据拷贝功能，避免重复学习，从而能够替代各种现有的红外遥控器，兼容性好，覆盖性广。
Description
技术领域
本发明涉及一种红外信号处理方法及装置，尤其涉及一种红外信号采集转换控制方法及装置。
背景技术
红外学习是一种将红外遥控器信号转化为电压信号，经过单片机一定处理后进行存储，再还原出红外遥控信号，控制红外装置的过程，达到替代红外遥控器的目的。
常见的红外遥控器发出的红外指令如图1所示，不同的红外遥控器发出的红外指令中，引导码不同，并且指令差别也很大，甚至指令的位数也不相同。通过数字存储示波器对红外指令信号进行采集，发现它们和标准的编码方式差别较大，但基本的编码思想是相同的：都是采用不同的脉冲宽度表示逻辑“0”和逻辑“1”，再调制到不同的载波频率fc上。目前常见的家用电器(如空调、电视、音响等)普遍使用红外遥控器，家电设备越多意味着对应的红外遥控器越多。随着智能家居概念的兴起,学习型的红外遥控器出现了，这就需要把红外遥控器整合到一台具有存储和数据拷贝功能的终端设备上。
现有的学习型红外遥控器由于接受头的限制，普遍仅支持38K的单一载波频率。然而由于家居智能产品的多样性，红外遥控器越来越复杂，不同厂家红外遥控器的红外信号载波频率fc有不同，范围一般在20～60KHZ,这就导致了红外学习后无法正确的控制红外设备，兼容性差。
一些复杂的红外遥控器(如：空调)，由于红外信号编码比较长，传统的单片机已无法存储足够的红外信号长度也会导致红外学习的失败。此外，没有存储和数据拷贝功能，使得红外学习装置不能做到一次学习就可以把红外编码发送到其他红外学习装置中，费时费力。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种红外信号采集转换控制方法及装置，具有红外信号存储，数据拷贝功能，避免重复学习，能够替代各种现有的红外遥控器，兼容性好，覆盖性广。
本发明为解决上述技术问题而采用的技术方案是提供一种红外信号采集转换装置，包括微控制器，其中，所述微控制器内置用于存储红外遥控信号的Flash存储单元，所述微控制器的输入端和红外信号采集模块相连获取原始的红外遥控信号，所述微控制器的输出端通过三极管放大电路和红外发射管相连输出来自Flash存储单元的红外遥控信号，所述微控制器、红外信号采集模块和红外发射管的电源端和电源模块相连。
上述的红外信号采集转换装置，其中，所述微控制器通过脉冲宽度调制方式经由三极管放大电路同时和多个红外发射管相连。
上述的红外信号采集转换装置，其中，所述微控制器内置CAN接口单元。
上述的红外信号采集转换装置，其中，所述红外信号采集模块包括滤波电路，放大电路以及整形电路，所述红外信号采集模块接收20KHZ～60KHZ载波频率输入，并转换输出为微控制器接受的电压信号。
上述的红外信号采集转换装置，其中，所述微控制器为32位ARM微控制器STM32F103，内置64K的Flash存储单元；所述红外信号采集模块为TSOP98260模块，所述红外发射管为TSAL6200，所述三极管放大电路为三极管SS8050放大电路。
本发明为解决上述技术问题还提供一种红外信号采集转换控制方法，包括如下步骤：a)利用红外信号采集模块获取原始的红外遥控信号；b)利用微控制器识别并存储来自红外信号采集模块的输入信号；c)控制所述微控制器的输出端通过三极管放大电路和红外发射管发送相连输出来自Flash存储单元的红外遥控信号。
上述的红外信号采集转换控制方法，其中，所述红外信号采集模块包括滤波电路，放大电路以及整形电路，所述红外信号采集模块接收20KHZ～60KHZ载波频率输入，并转换输出为微控制器接受的电压信号，所述微控制器对来自红外信号采集模块的输入信号作如下处理：设定t1为有载波时间，t2为无载波时间，fc为载波频率；设定上升沿检测定时器T1和信号状态持续计时器T0，如果在T1内有上升沿，T0持续计时,直到在T1内无上升沿，有载波时间t1结束，这时T0定时器值记为t1并存储，同时记录上升沿的次数n，n与t1的比值取整后作为载波频率fc并存储；有载波时间t1存储完成后，T0定时器马上开始无载波时间t2的计时，直到在T1内检测到下一个上升沿，T0定时结束，这时T0定时器值记为t2并存储；重复上述步骤，直到在T2定时器预设时间段内完成所有t1,t2的记录并存储。
上述的红外信号采集转换控制方法，其中，所述T0定时器设定的时间基准为20us，所述上升沿检测定时器T1的固定定时为50us，所述T2定时器预设时间段为400ms，所述红外遥控信号采用NEC码存储，默认存储的第一个数据为有载波时间t1/20us，第二个数据为无载波时间t2/20us，依次交替存储t1/20us与t2/20us，直至红外信号结束，载波频率fc只计算一次后单独存储，占用一个字节。
上述的红外信号采集转换控制方法，其中，所述微控制器通过脉冲宽度调制方式，将设定的载波频率fc和载波时间t1,t2组合后通过三极管SS8050发送给多个TSAL6200红外发射管，还原出红外遥控信号。
本发明对比现有技术有如下的有益效果：本发明提供的红外信号采集转换控制方法及装置，采用红外信号采集模块获取存储各种原始的红外遥控信号，通过三极管放大电路和红外发射管组成的红外发射电路发送来自Flash存储单元的红外遥控信号，具有红外信号存储，数据拷贝功能，避免重复学习，从而能够替代各种现有的红外遥控器，兼容性好，覆盖性广。
附图说明
图1为常见的红外遥控器发出的红外指令；
图2为本发明红外信号采集转换装置结构示意图；
图3为NEC码逻辑“1”和逻辑“0”示意图；
图4为本发明所要解调的红外代码示意图；
图5为本发明解调红外信号时定时器设定状态示意图；
图6为本发明NEC码的红外代码存储示意图。
图中：
1微控制器2红外信号采集模块3三极管放大电路
4红外发射管5CAN接口单元6电源模块
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的描述。
图2为本发明红外信号采集转换装置结构示意图。
请参见图2，本发明提供的红外信号采集转换装置，包括微控制器1，其中，所述微控制器1内置用于存储红外遥控信号的Flash存储单元，所述微控制器1的输入端和红外信号采集模块2相连获取原始的红外遥控信号，所述微控制器1的输出端通过三极管放大电路3和红外发射管4相连输出来自Flash存储单元的红外遥控信号，所述微控制器1、红外信号采集模块2和红外发射管4的电源端和电源模块6相连。电源模块6可采用直流电压转换模块，满足微控制器1、红外信号采集模块2和红外发射管4的供电需求。
本发明提供的红外信号采集转换装置，其中，所述微控制器1通过脉冲宽度调制方式(PWM)经由三极管放大电路3同时和多个红外发射管4相连输出来自Flash存储单元的红外遥控信号，以便扩大红外信号覆盖范围。所述微控制器1连接CAN接口单元5，实现不同模块的数据发送功能，一次学习，反复使用。
由于红外遥控器设计没有统一的红外遥控编码标准。很多半导体公司推出了自己制定的编码方式和专用的红外遥控发射芯片。根据厂家分类有NEC码、Philips码、T0SHIBA码等。另外，还有根据芯片名称分类，有TC9012码、L7461码、M34280码等。要解调红外线信号,有必要先了解下编码格式。以图3的NEC码为例，逻辑“1”由560us的高和1690us的低组成，逻辑“0”由560us的高和560us的低组成。在红外传输的过程中这些高低电平被调制在38K的载波频率上发送。总结规律可以发现红外信号是由一连串高低电平组成，其载波频率fc一般在20～60KHZ。红外信号长度最大在400ms以上。
本发明针对红外遥控器信号的上述特点，红外信号采集模块2优选采用TSOP98260，将遥控器发出的红外信号，转换成单片机能识别的电压信号，支持20KHZ至60KHZ载波频率输出，自带滤波，放大，整形电路，供后级电路可靠使用；微控制器1采用高性能32位ARM微控制器STM32F103，多达64K的内部Flash存储能力，可以存储的红外学习指令100条以上，通过一定的压缩算法，存储能力还可提高；红外发射电路，使用多个TSAL6200红外发射管和三极管SS8050放大电路，扩大了红外信号覆盖范围。通过STM32F103的CAN接口实现不同模块的数据发送功能，一次学习，反复使用。
图4为本发明所要解调的红外代码示意图；图5为本发明解调红外信号时定时器设定状态示意图。
本发明提供的红外信号采集转换装置，具有红外信号存储，数据拷贝功能，避免重复学习，从而能够替代各种现有的红外遥控器，兼容性好，覆盖性广。为了支持更宽的红外载波频率fc，更长的红外指令长度，尽可能识别更多的红外设备；并避免无效错误的信号采集，提高红外指令的存储数量；本发明还可进一步对采集信号进行优化处理。请继续参见图4和图5，本发明提供的红外信号采集转换控制方法如下：其中T0定时器作用是检测有载波的时间记为t1,无载波的时间记为t2。T1定时器将固定定时50us，如果在50us内有上升沿，T0持续计时,直到在50us内无上升沿，有载波时间结束，这时T0定时器值记为t1并存储。同时记录上升沿的次数n。n与t1的比值取整后作为载波频率fc并存储。之所以设定50us作为基准，是因为作为20～60KHZ的红外载波频率，在50us内至少会产生一次上升沿。有载波时间t1存储完成后，T0定时器马上开始无载波时间的计时，直到检测到下一个上升沿T0定时结束。这时T0定时器值记为t2并存储。以此类推，完成所有t1,t2的记录并存储。同时设定T2定时器定时400ms，整个记录过程达到400ms时强制结束。需要时可适当再增加T2定时器定时时间。
以常见的NEC码为例：T0定时器设定20us时间基准，如图6逻辑“1”有载波时间t1为560us，T0定时器值在560us/20us＝28,转换为16进制为0x1C,同时记录上升沿次数n，n与t1的比值取整后作为载波频率fc，逻辑“1”无载波时间t2为1690us，同样计算办法得出T0定时器值0x54；逻辑“0”有载波时间t1和无载波时间t2均为560us，T0定时器值为0x1C,0x1C。NEC码的逻辑“1”和逻辑“0”的红外存储代码为：0x1C,0x54，0x1C,0x1C。红外指令是由许多逻辑“1”和逻辑“0”排列组合而成，由此方法可以得到一长串16进制红外存储代码。载波频率fc只计算一次后单独存储，占用一个字节。鉴于红外信号代码的特点，默认存储的第一个数据为有载波时间t1/20us，第二个数据为无载波时间t2/20us，依次交替出现t1/20us与t2/20us，直至红外信号结束。
由上述检测方法可知，逻辑“1”和逻辑“0”共用了4个字节，代表的红外信号长度在2.25+1.12＝3.37ms。假定预设的400ms时间内均匀分布逻辑“1”和逻辑“0”那么一条红外指令占用的总字节数约为400/3.37*4＝474字节。实际的红外信号种类很多，检测也会带来误差，但是规律是可循的，结果不会差别很大。对于STM32F103的64KFlash存储能力，完全可以存储100条以上的红外指令。利用单片机PWM功能，将设定的载波频率fc和载波时间t1,t2组合后通过三极管SS8050发送给多个TSAL6200红外发射管，还原出红外遥控信号，实现控制红外装置的功能。完成所有红外指令学习和存储后，可以通过STM32F103自带的CAN接口把存储数据发送给其他类似装置，实现一次学习，反复使用。
虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的修改和完善，因此本发明的保护范围当以权利要求书所界定的为准。
Claims (9)
1.一种红外信号采集转换装置，包括微控制器(1)，其特征在于，所述微控制器(1)内置用于存储红外遥控信号的Flash存储单元，所述微控制器(1)的输入端和红外信号采集模块(2)相连获取原始的红外遥控信号，所述微控制器(1)的输出端通过三极管放大电路(3)和红外发射管(4)相连输出来自Flash存储单元的红外遥控信号，所述微控制器(1)、红外信号采集模块(2)和红外发射管(4)的电源端和电源模块(6)相连。
2.如权利要求1所述的红外信号采集转换装置，其特征在于，所述微控制器(1)通过脉冲宽度调制方式经由三极管放大电路(3)同时和多个红外发射管(4)相连。
3.如权利要求1所述的红外信号采集转换装置，其特征在于，所述微控制器(1)内置CAN接口单元(5)。
4.如权利要求1所述的红外信号采集转换装置，其特征在于，所述红外信号采集模块(2)包括滤波电路，放大电路以及整形电路，所述红外信号采集模块(2)接收20KHZ～60KHZ载波频率输入，并转换输出为微控制器(1)接受的电压信号。
5.如权利要求1～4任一项所述的红外信号采集转换装置，其特征在于，所述微控制器(1)为32位ARM微控制器STM32F103，内置64K的Flash存储单元；所述红外信号采集模块(2)为TSOP98260模块，所述红外发射管(4)为TSAL6200，所述三极管放大电路(3)为三极管SS8050放大电路。
6.一种红外信号采集转换控制方法，其特征在于，包括如下步骤：
a)利用红外信号采集模块(2)获取原始的红外遥控信号；
b)利用微控制器(1)识别并存储来自红外信号采集模块(2)的输入信号；
c)控制所述微控制器(1)的输出端通过三极管放大电路(3)和红外发射管(4)发送相连输出来自Flash存储单元的红外遥控信号。
7.如权利要求6所述的红外信号采集转换控制方法，其特征在于，所述红外信号采集模块(2)包括滤波电路，放大电路以及整形电路，所述红外信号采集模块(2)接收20KHZ～60KHZ载波频率输入，并转换输出为微控制器(1)接受的电压信号，所述微控制器(1)对来自红外信号采集模块(2)的输入信号作如下处理：
设定t1为有载波时间，t2为无载波时间，fc为载波频率；
设定上升沿检测定时器T1和信号状态持续计时器T0，如果在T1内有上升沿，T0持续计时,直到在T1内无上升沿，有载波时间t1结束，这时T0定时器值记为t1并存储，同时记录上升沿的次数n，n与t1的比值取整后作为载波频率fc并存储；
有载波时间t1存储完成后，T0定时器马上开始无载波时间t2的计时，直到在T1内检测到下一个上升沿，T0定时结束，这时T0定时器值记为t2并存储；
重复上述步骤，直到在T2定时器预设时间段内完成所有t1,t2的记录并存储。
8.如权利要求7所述的红外信号采集转换控制方法，其特征在于，所述T0定时器设定的时间基准为20us，所述上升沿检测定时器T1的固定定时为50us，所述T2定时器预设时间段为400ms，所述红外遥控信号采用NEC码存储，默认存储的第一个数据为有载波时间t1/20us，第二个数据为无载波时间t2/20us，依次交替存储t1/20us与t2/20us，直至红外信号结束，载波频率fc只计算一次后单独存储，占用一个字节。
9.如权利要求7所述的红外信号采集转换控制方法，其特征在于，所述微控制器(1)通过脉冲宽度调制方式，将设定的载波频率fc和载波时间t1,t2组合后通过三极管SS8050发送给多个TSAL6200红外发射管，还原出红外遥控信号。
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