万能空调遥控器的学习模式算法

谭明 胡廷炀 徐永昌 侯云龙

摘 要：万能空调遥控器的核心是学习模式，即利用红外模块接收、识别、存储信号，再调用发射信号。学习的实质就是记录下学习对象的红外编码，记录高低电平各自持续的时间长度，需要时将其发射出来。识别记录红外编码信号可使用直接记录下的高低电平时间以调用，也可采用代码将高低电平代表的意义识别出来，用逻辑0与1记录。

关键词：万能遥控器;学习算法;红外遥控;单片机;红外编码;PWM;PPM

中图分类号：TP301文献标识码：A文章编号：2095-1302（2019）10-00-03

0 引 言

随着社会的进步与科技的发展，人们的生活水平有了很大提升，空调日益普及。空调有多种型号，不同型号的遥控器不得串用，因此设计一款万能空调遥控器很有必要。万能空调遥控器最重要的一个功能就是学习模式，使之能够学习各个空调的编码，以便遥控对应的空调。

1 学习模式总体说明

万能空调遥控器的学习模式主要分为三个步骤：

（1）利用红外模块捕捉空调遥控器的遥控信号;

（2）利用单片机识别红外信号并暂时存储;

（3）将捕捉到的信号进行确认后存在存储芯片中，以备调用。

学习模式流程如图1所示。

利用单片机识别红外信号有两种方案，具体如下。

方案一：当单片机自身的运算速度极快时，直接使用定时器计时，外部使用I/O输入模式，使用上升与下降沿中断捕捉并记录每个间隔时间及高低电平以备用，每识别一段波便存储下来备用，分别使用对应的按钮调用对应的指令段。对应的流程如图2所示。

方案二：当单片机自身的运算速度不够快，即计时器不够快、精度不够时，只采集对应的高低电平及其模糊时间，其模糊时间必须达到足够的辨识度，能够识别其中的逻辑0与1，由于不同的空调有不同的逻辑脉宽时间，因此只要获得信号输出高低电平的模糊时间，将其固定在某个脉冲时间的周围，逐一试用即可找到。流程如图3所示。

2 空调遥控红外信号说明

现有的红外遥控包括PWM（脉冲宽度调制）和PPM（脉冲位置调制）两种方式，两种方式编码的代表分别为NEC和PHILIPS的RC-5，RC-6以及RC-7。本文主要介绍NEC与RC-5。

NEC格式的特征如下：

（1）使用38 kHz载波频率;

（2）引导码间隔为（9+4.5）ms;

（3）使用16位客户代码;

（4）使用8位數据代码和8位取反的数据代码。

NEC协议通过脉冲串之间的时间间隔实现信号调制。逻辑0由0.56 ms的38 kHz载波和0.56 ms的无载波间隔组成;逻辑1由0.56 ms的38 kHz载波和1.68 ms的无载波间隔组成;结束位是0.56 ms的38 kHz载波。逻辑0与1如图4所示。

RC-5的编码相对简单，使用双相编码规则。双相编码字的位如图5所示。

空调遥控的指令固定，通过逻辑0与1发送信息，并通过脉冲表达，其实质为电平的高低变换。

3 学习模式红外接收识别

学习模式红外接收识别是学习模式的第一步，当控制器进入学习模式后，根据提示按下对应的按键，控制器进行学习记录，其实现方式主要有两种：

（1）当按下对应的按键时，遥控器发出红外信号，万能遥控器通过红外接收模块接收信号，并将信号传输到单片机的I/O口用以处理，其信号的实质为电平的高低变换，只是持续的时间不同，红外信号的存储实质是存储其高电平时间及低电平时间，因此识别记录信号时必须获得每个电平变换的时间，此方法简单有效，但消耗容量;

（2）红外遥控的逻辑0与1实质是一个固定脉冲的不同占空比，可使用双相编码，因此可将每个指令识别为逻辑0与1后再存储。

4 学习模式红外编码存储

为防止遥控器断电，需将指令存储到专门的存储芯片上。每个存储位置都有固定的位置信息，因此可将学习到的信息存储到固定的位置以备读取。例如，位置1可直接存储调节模式的红外指令信息，在需要调节模式指令时，直接从位置1获得。

5 学习模式红外遥控

对学习到的指令进行检验，若不正确，则重新学习。由于对单片机进行内部调用较快，因此为了减少时间消耗，每次重启都将指令信息从存储芯片复制到单片机中。

红外信号的发射包括以下两种方式：

（1）对应于学习模式红外接收识别方案一，将对应指令复制到单片机后，获得电平翻转时间，将每个电平的翻转时间放入数组，进行定时器定时，每到一定的时间，控制红外发射模块翻转电平即可控制空调。红外遥控流程如图6所示。

（2）对应于学习模式红外接收识别方案二，此处获得的指令是识别后的十六进制数，将其还原（有引导码及间隔时间等），在其逻辑0与1之间加入间隔，将引导时间放入数组，并将逻辑0与1分别打出一个子程序，根据数组中的数分别调用对应的子程序，对应流程如图7所示。

6 结 语

本文对万能空调遥控器的学习模式进行了论述，通过红外接收模块接收信号、单片机处理信号、存储芯片存储信号、红外发射模块发射信号，采用不同的方式对信号进行处理、保存及发射，从而达到学习的目的，使得万能空调遥控器可针对所有空调进行遥控。

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