?單片機紅外電路設計主要涉及發(fā)射模塊和接收模塊的硬件連接及信號調制解調原理?，核心是通過51單片機控制紅外發(fā)射管和接收頭實現數據傳輸。

紅外發(fā)射模塊設計

核心組件：NE555定時器或單片機PWM生成38kHz載波信號，紅外發(fā)射管(如TSAL6238)調制后發(fā)射。 ?

調制方式：數據“0”時載波連續(xù)發(fā)送，“1”時關閉載波，通過三極管控制發(fā)射管導通。 ?

電路要求：發(fā)射功率需匹配接收端靈敏度(通常950nm波段)，載波頻率誤差需小于±10%。 ?

紅外接收模塊設計

核心組件：專用接收頭(如TSOP1738)集成濾波、放大、解調功能，輸出基帶信號。 ?

信號處理：接收頭內部帶通濾波器(38kHz)抑制干擾，自動增益控制適應信號強度變化。 ?

接口連接：接收頭輸出端接單片機IO口，需外接4.7μF濾波電容降低噪聲。 ?

通信協(xié)議與限制

數據傳輸：采用半雙工模式，波特率不超過3800 bps(受限于載波周期)。 ?

抗干擾措施：發(fā)射端需空間分集或漫射片均勻分布光強，接收端需自適應判決電路。 ?

典型應用場景

遙控開關：通過發(fā)射模塊發(fā)送控制指令，接收模塊解碼后觸發(fā)繼電器。 ?

測溫系統(tǒng)：紅外傳感器采集溫度數據，經藍牙模塊傳輸至手機。 ?

本部分內容包括，紅外發(fā)射部分原理、紅外接收部分原理以及軟件編碼部分原理。

1、紅外發(fā)射部分電路原理

紅外發(fā)射功能主要由紅外發(fā)射管來實現，紅外發(fā)射管在外觀上和透明的LED發(fā)光二極管極為相似，其驅動和控制方式也一致。在使用單片機控制發(fā)射管時，一般使用三極管來驅動，NPN三極管和PNP三極管都可以實現。如下圖所示使用PNP三極管來實現的。

PNP三極管的基極通過電阻接單片機的GPIO口，發(fā)射管通過限流電阻接在PNP三極管的發(fā)射極上。當單片機的GPIO輸出高電平時PNP三極管處于截止狀態(tài)紅外發(fā)射管不工作;當GPIO輸出低電平時PNP三極管導通發(fā)射管工作，發(fā)出肉眼不可見的紅外線，被接收管接收到。遙控器上的每一個按鍵都有一定的編碼，該編碼其實就是遵循一定規(guī)則的高低電平的脈沖，接收電路解析該脈沖從而執(zhí)行對應的操作。

2、紅外接收部分電路原理

前文說過，紅外發(fā)射和紅外接收是一對，成對使用。發(fā)射管是白色的，接收管是黑色的?？梢允褂萌龢O管搭建接收電路也可以使用比較器來搭建電路，下面用三極管電路展示紅外接收的電路。

在沒有接收到紅外信號時，接收管不導通，三極管Q1不導通，三極管Q3不導通，單片機接收到持續(xù)的高電平;當接收管接收到紅外信號時，單片機接收到低電平。當遙控器的按鍵被按下時，按鍵對應的編碼脈沖就會被單片機所接收到，單片機解析該脈沖，就能知道遙控器上是哪個按鍵被按下，從而實現用戶的操作。但是，黑色的紅外接收管抗干擾能力比較低，在設計電路的時候一般不選用，而是選用專用的紅外接收頭，最常用的型號為HS0038。而且，其紅外接收電路簡單，抗干擾能力強。

3、紅外軟件編碼解析

前文提到的脈沖編碼就是紅外發(fā)射和紅外接收之間的通訊內容，通訊這部分的數據或內容，被稱作通訊協(xié)議。一般來說，紅外通訊都遵循NEC的編碼協(xié)議規(guī)范。NEC的協(xié)議規(guī)定，工作頻率為38KHz，其數據格式由如下幾部分構成：引導碼、用戶碼、用戶碼補碼、按鍵碼、按鍵碼補碼等。一個完整的按鍵/數據周期是108ms。NEC編碼規(guī)定0和1的編碼如下：

編碼0：0.56ms高電平+0.565ms低電平=1.125ms

編碼1：0.56ms高電平+1.685ms低電平=2.245ms

當遙控器的某一個按鍵被按下后，發(fā)射管就會發(fā)出一串包含引導碼、用戶碼、用戶碼補碼、按鍵碼、按鍵碼補碼的脈沖出來，脈沖如果要翻譯出來的話，就是看0和1的序列，長度為2.245ms的脈沖代表數據1，脈沖長度為1.125的脈沖代表數據0。

接收端的紅外專用探頭感應該部分脈沖并送入單片機，單片機通過解析脈沖數據，計算出用戶的按鍵信息，再執(zhí)行相應的命令和邏輯，這樣用戶就可以在沙發(fā)上遠程遙控空調和電視了?，F在的很多手機上集成了紅外發(fā)射電路，并帶有自學習功能可以根據操作說明讓手機去匹配設備的編碼協(xié)議，協(xié)議匹配后就可以通過手機遙控電視、空調等設備了，這時候手機就變成了遙控器。由于通訊部分要處理比較復雜的數據，所以這類電路都是需要單片機支持的。

單片機設計紅外線報警器的電路原理主要涉及電源電路、信號處理電路和報警輸出電路三大部分。通過合理配置這些電路，并編寫相應的單片機程序，我們可以實現一個功能完善、性能穩(wěn)定的紅外線報警器。希望的詳細解析能為讀者在設計和制作紅外線報警器時提供有益的參考。