Arduino 第十三章：红外接收

一、红外接收概述

红外接收在日常生活和电子制作中十分常见，像电视、空调等家电的遥控器就是利用红外信号来实现远程控制的。在 Arduino 项目里，借助红外接收模块能够让设备接收红外信号，进而实现诸如远程控制、数据传输等功能。红外接收的核心在于将接收到的红外光信号转化为电信号，再对其进行解码以获取其中的信息。

二、红外接收原理

（一）红外信号特性

红外信号本质上是一种不可见光，其波长范围通常在 760nm 至 1mm 之间。在红外通信里，常采用 38kHz 的载波信号对要传输的信息进行调制，这么做是为了增强信号的抗干扰能力。调制后的信号由一系列脉冲组成，这些脉冲的宽度和间隔包含了具体的信息。

（二）红外接收头工作原理

红外接收头一般由红外光电二极管、放大器、滤波器和解调器等部分构成。当接收到 38kHz 调制的红外信号时，红外光电二极管会将光信号转换为微弱的电信号，接着放大器对该电信号进行放大，滤波器滤除其他频率的干扰信号，最后解调器将 38kHz 的载波信号去除，还原出原始的编码信号。

（三）常见编码协议

不同的红外设备可能采用不同的编码协议，常见的有 NEC 协议、索尼 SIRC 协议等。以 NEC 协议为例，它是一种广泛应用的红外编码协议，一个完整的 NEC 信号包含引导码、用户码、用户反码、数据码和数据反码。引导码用于告知接收端一个新的信号开始传输，用户码用于区分不同的设备，数据码则是具体的控制信息，反码用于校验数据的准确性。

三、硬件连接

（一）所需材料

Arduino 开发板（例如 Arduino Uno）
红外接收头（常见型号有 VS1838B 等）
杜邦线若干

（二）引脚说明

红外接收头通常有三个引脚：

VCC：电源正极，一般接 5V。
GND：电源负极，接地。
OUT：信号输出引脚，连接到 Arduino 的数字引脚。

（三）连接方式

把红外接收头的 VCC 引脚连接到 Arduino 的 5V 引脚，GND 引脚连接到 Arduino 的 GND 引脚，OUT 引脚连接到 Arduino 的一个数字引脚，这里选用数字引脚 11。

（四）连接图

在这里插入图片描述

四、代码实现

（一）使用 IRremote 库

Arduino 有一个非常实用的 IRremote 库，它能帮助我们方便地实现红外信号的接收和解码。以下是一个简单的示例代码：

#include <IRremote.h>

// 定义红外接收引脚
const int RECV_PIN = 11;
// 创建红外接收对象
IRrecv irrecv(RECV_PIN);
// 用于存储解码结果的变量
decode_results results;

void setup() {
  // 初始化串口通信，设置波特率为 9600
  Serial.begin(9600);
  // 启用红外接收功能
  irrecv.enableIRIn();
}

void loop() {
  // 检查是否接收到有效的红外信号
  if (irrecv.decode(&results)) {
    // 将解码结果以十六进制形式输出到串口监视器
    Serial.println(results.value, HEX);
    // 继续接收下一个红外信号
    irrecv.resume();
  }
  // 短暂延迟，避免过于频繁地检查
  delay(100);
}

（二）代码解释

库的引入：
- #include <IRremote.h>：引入 IRremote 库，该库提供了红外接收和解码所需的函数和类。
变量和对象定义：
- const int RECV_PIN = 11;：定义红外接收引脚为数字引脚 11。
- IRrecv irrecv(RECV_PIN);：创建一个 IRrecv 对象 irrecv，并将其与指定的接收引脚关联起来。
- decode_results results;：定义一个 decode_results 类型的变量 results，用于存储解码后的红外信号结果。
setup() 函数：
- Serial.begin(9600);：初始化串口通信，设置波特率为 9600，以便将解码结果输出到串口监视器。
- irrecv.enableIRIn();：启用红外接收功能，让红外接收头开始工作。
loop() 函数：
- if (irrecv.decode(&results))：检查是否接收到有效的红外信号并成功解码。如果解码成功，执行大括号内的代码。
- Serial.println(results.value, HEX);：将解码结果以十六进制形式输出到串口监视器。
- irrecv.resume();：继续接收下一个红外信号，准备处理新的信号。
- delay(100);：短暂延迟 100 毫秒，避免过于频繁地检查是否有新的红外信号，减少资源消耗。