萬能空調遙控器的學習模式算法

譚明 胡廷煬 徐永昌 侯云龍

摘 要：萬能空調遙控器的核心是學習模式，即利用紅外模塊接收、識別、存儲信號，再調用發射信號。學習的實質就是記錄下學習對象的紅外編碼，記錄高低電平各自持續的時間長度，需要時將其發射出來。識別記錄紅外編碼信號可使用直接記錄下的高低電平時間以調用，也可采用代碼將高低電平代表的意義識別出來，用邏輯0與1記錄。

關鍵詞：萬能遙控器;學習算法;紅外遙控;單片機;紅外編碼;PWM;PPM

中圖分類號：TP301文獻標識碼：A文章編號：2095-1302（2019）10-00-03

0 引 言

隨著社會的進步與科技的發展，人們的生活水平有了很大提升，空調日益普及。空調有多種型號，不同型號的遙控器不得串用，因此設計一款萬能空調遙控器很有必要。萬能空調遙控器最重要的一個功能就是學習模式，使之能夠學習各個空調的編碼，以便遙控對應的空調。

1 學習模式總體說明

萬能空調遙控器的學習模式主要分為三個步驟：

（1）利用紅外模塊捕捉空調遙控器的遙控信號;

（2）利用單片機識別紅外信號并暫時存儲;

（3）將捕捉到的信號進行確認后存在存儲芯片中，以備調用。

學習模式流程如圖1所示。

利用單片機識別紅外信號有兩種方案，具體如下。

方案一：當單片機自身的運算速度極快時，直接使用定時器計時，外部使用I/O輸入模式，使用上升與下降沿中斷捕捉并記錄每個間隔時間及高低電平以備用，每識別一段波便存儲下來備用，分別使用對應的按鈕調用對應的指令段。對應的流程如圖2所示。

方案二：當單片機自身的運算速度不夠快，即計時器不夠快、精度不夠時，只采集對應的高低電平及其模糊時間，其模糊時間必須達到足夠的辨識度，能夠識別其中的邏輯0與1，由于不同的空調有不同的邏輯脈寬時間，因此只要獲得信號輸出高低電平的模糊時間，將其固定在某個脈沖時間的周圍，逐一試用即可找到。流程如圖3所示。

2 空調遙控紅外信號說明

現有的紅外遙控包括PWM（脈沖寬度調制）和PPM（脈沖位置調制）兩種方式，兩種方式編碼的代表分別為NEC和PHILIPS的RC-5，RC-6以及RC-7。本文主要介紹NEC與RC-5。

NEC格式的特征如下：

（1）使用38 kHz載波頻率;

（2）引導碼間隔為（9+4.5）ms;

（3）使用16位客戶代碼;

（4）使用8位數據代碼和8位取反的數據代碼。

NEC協議通過脈沖串之間的時間間隔實現信號調制。邏輯0由0.56 ms的38 kHz載波和0.56 ms的無載波間隔組成;邏輯1由0.56 ms的38 kHz載波和1.68 ms的無載波間隔組成;結束位是0.56 ms的38 kHz載波。邏輯0與1如圖4所示。

RC-5的編碼相對簡單，使用雙相編碼規則。雙相編碼字的位如圖5所示。

空調遙控的指令固定，通過邏輯0與1發送信息，并通過脈沖表達，其實質為電平的高低變換。

3 學習模式紅外接收識別

學習模式紅外接收識別是學習模式的第一步，當控制器進入學習模式后，根據提示按下對應的按鍵，控制器進行學習記錄，其實現方式主要有兩種：

（1）當按下對應的按鍵時，遙控器發出紅外信號，萬能遙控器通過紅外接收模塊接收信號，并將信號傳輸到單片機的I/O口用以處理，其信號的實質為電平的高低變換，只是持續的時間不同，紅外信號的存儲實質是存儲其高電平時間及低電平時間，因此識別記錄信號時必須獲得每個電平變換的時間，此方法簡單有效，但消耗容量;

（2）紅外遙控的邏輯0與1實質是一個固定脈沖的不同占空比，可使用雙相編碼，因此可將每個指令識別為邏輯0與1后再存儲。

4 學習模式紅外編碼存儲

為防止遙控器斷電，需將指令存儲到專門的存儲芯片上。每個存儲位置都有固定的位置信息，因此可將學習到的信息存儲到固定的位置以備讀取。例如，位置1可直接存儲調節模式的紅外指令信息，在需要調節模式指令時，直接從位置1獲得。

5 學習模式紅外遙控

對學習到的指令進行檢驗，若不正確，則重新學習。由于對單片機進行內部調用較快，因此為了減少時間消耗，每次重啟都將指令信息從存儲芯片復制到單片機中。

紅外信號的發射包括以下兩種方式：

（1）對應于學習模式紅外接收識別方案一，將對應指令復制到單片機后，獲得電平翻轉時間，將每個電平的翻轉時間放入數組，進行定時器定時，每到一定的時間，控制紅外發射模塊翻轉電平即可控制空調。紅外遙控流程如圖6所示。

（2）對應于學習模式紅外接收識別方案二，此處獲得的指令是識別后的十六進制數，將其還原（有引導碼及間隔時間等），在其邏輯0與1之間加入間隔，將引導時間放入數組，并將邏輯0與1分別打出一個子程序，根據數組中的數分別調用對應的子程序，對應流程如圖7所示。

6 結 語

本文對萬能空調遙控器的學習模式進行了論述，通過紅外接收模塊接收信號、單片機處理信號、存儲芯片存儲信號、紅外發射模塊發射信號，采用不同的方式對信號進行處理、保存及發射，從而達到學習的目的，使得萬能空調遙控器可針對所有空調進行遙控。

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