Arduino和乐高擦出的火花：利用红外遥控技术控制乐高

anna728

红外遥控是我们最常用到的近场遥控技术之一。每个家庭里大大小小的遥控器，基本上都是利用红外遥控实现。
我们这次打算实现用红外遥控乐高。想要乐高听指挥，还得通过Arduino。首先要让Arduino听懂红外指令。我们选用了市面上最成（pian）熟（yi）的红外套件：

在这之前呢，我们用乐高做过一个乒乓球发球机。发球是能发了，但无法一个人玩，必须是玩的人站好位置，另一个人启动乐高。我们打算给这个装置添加红外遥控启动，个人对练不求人。

红外控制原理即发射端以特定频率发出信号，接收端接收并转码，程序根据不同转码结果触发不同反馈。控制信号以红外二极管特定不同间隔通断时间的方式发出，接收器平时输出高电平，收到指令时输出低电平：

上图的示意信号实际上是一连串特定时长的红外二极管亮灭，这样的红外指令用arduino读出来是这样子的：

这样的指令不仅看起来瞬间脑大，还不方便调试，所以厂家通常会将这样的代码先翻译成1010的二进制，再转换为16进制显示。翻译的标准各家就有区别了，按照最常用的NEC的标准，2.25ms波形代表1，1.12ms波形代表0：

我们看一下前面获取的红外指令：

600+550=1150μs,对应0；550+550+600+550=2250μs，对应1；于是上述代码就翻译成了01110。再来看NEC红外指令编码方式：

“引导码+用户码+数据码+结束码（无信号）”，引导码和数据码默认传输两遍，一次正向，一次反向用于接收器校检（如图10中同一按键对应的3条出现局部50μs差异）。知道了规律，我们就很方便的提取出我们所需的指令了。将二进制指令中控制指令转变为16进制（其中FFFFFFFF为重复码）：

是不是瞬间清晰了，于是我们很方便就能得到遥控器上的按键与指令的对应关系：

至此我们完成了遥控器指令的破解，剩下的事情就简单了，我们只需在程序中设定不同指令对应的触发操作即可，以本文案例为例，那就是随机触发还是立即触发。随机触发，程序将生成一个1~5的随机数，延时对应秒数后，触发弹射程序。
拿好拍子，按一下遥控器，程序会随机间隔触发电机，连续将球弹出。

所以流程可以总结为：遥控器发射指令—接收器接收解码—触发对应操作，这就是红外遥控的实现原理。这个流程在身边随处可见，比如电视换台，调音量，我们只是将其用在了乐高上。
除了控制乐高弹球，控制继电器开关电器这样直白的应用，我们还可以结合Arduino的红外二极管制作发射器，控制其他设备。比如将家里电视空调等遥控器最常用的遥控指令都破译出来，与一台遥控器上不常用的按键对应。编一个小程序，若接收器收到这些不常用按键发来的控制信号，则由Arduino控制红外发射头发射对应的原遥控器指令，这样就将多个遥控器功能集中到一个遥控器上。这便是现在市场上各类结合手机音频插孔或智能红外盒子的原理。如果喜欢动手，不妨自己尝试一下，结合上篇文章的物联概念，就能远程控制家里的电器，那智能家居的实现也有章可循了。