C2 TIM HIEU VE HONG NGOAI (7)

CHƯƠNG 2: TIM HIỂU VỀ HỒNG NGOẠI

CHƯƠNG 2:
TÌM HIỂU VỀ HỒNG NGOẠI
2.1. Hồng ngoại là gì?

Hồng ngoại là sự bức xạ năng lượng với tần số thấp hơn tần số mắt ta nhìn
thấy, vì vậy chúng ta khơng thể nhìn thấy nó được. Tuy nhiên chúng ta đều biết
mặc dù khơng nhìn thấy tần số âm thanh nhưng nó vẫn tồn tại và tai ta có thể
nghe thấy chúng.
Ta khơng thể nhìn thấy hay nghe thấy hồng ngoại nhưng ta có thể cảm thấy nó từ
sự cảm ứng nhiệt trên da. Khi bạn đưa tay đến ngần ngọn lửa hoặc những vật
nóng, bạn xẽ cảm thấy nhiệt dù bạn khơng nhìn thấy. Bạn nhìn thấy ngọn lửa là
do nó phát ra nhiều loại bức xạ mắt ta có thể nhìn thấy, đồng thời nó cũng phát ra
hồng ngoại mà ta chỉ có thể cảm nhận qua da.
2.2. Hồng ngoại trong điện tử
Hồng ngoại thật thú vị, bởi vì nó tạo ra một cách dễ dàng và không bị ảnh
hưởng bởi nhiễu điện từ. Do đó nó được sử dụng rộng rãi và tiện lợi trong thông
tin và điều khiển. Tuy nhiên nó khơng hồn hảo, nhiều nguồn sáng khác nhau có
thể phát ra hồng ngoại và có thể ngây nhiễu đến thơng tin này. Mặt trời là một ví
dụ, nó phát ra một khoảng phổ rất rộng trong đó có phổ hồng ngoại. Việc sử dụng
hồng ngoại trong các thiết bị điều khiển từ xa TV/VCR và nhiều ứng dụng khác
cũng một phần là do diode phát và thu hồng ngoại rẻ và sẵn có trên thi trường.
Như đã nói ở trên, nhiều thứ có thể phát ra hồng ngoại, bắt kỳ thứ gì bức
xạ nhiệt đều có khả năng đó. Bao gồm cở thể chúng ta, lị vi sóng, chà sát tay vào
nhau, thậm chí cả nước nóng nữa. Vì vậy để cho phép sự truyền thơng hiệu quả
khi sử dụng hồng ngoại và tránh những tín hiệu nhiễu khơng mong muốn phải sử
dụng một khóa để báo cho đầu thu biết đâu là tín hiệu có ích, đâu là nhiễu. Khi
nhìn lên bầu trời đêm bạn nhìn thấy nhiều vì sao, nhưng bạn dễ dàng nhận ra một

21

CHƯƠNG 2: TIM HIỂU VỀ HỒNG NGOẠI

chiếc máy bay bởi ánh sáng nhấp nhái của nó. Ánh sáng nhấp nháy này cũng có
thể coi là một “khóa”, một kiểu mã hóa đối với chúng ta.
Tương tự như máy bay trong bầu trời đêm, TV của chúng ta cũng có thể
nhận ra hàng trăm loại hồng ngoại khác nhau. Một cách để tránh những nguồn
hồng ngoại khác là tạo ra một khóa. Do đó điều khiểm từ xa dùng để điều biến
hồng ngoại của nó tại một tần số nào đó. Đầu thu hồng ngoại ở TV/VCR sẽ đi
theo tần số này mà lờ đi các hồng ngoại khác nhận được. Khoảng tần số hay sử
dụng là 30  60 KHz, tốt nhất là khoảng 36  38 KHz. Hồng ngoại phát ra từ
các diode hồng ngoại theo các xung nhịp với tần số 36000 lần một giây phát ra
các mức logic “0” và ”1”.
Để tạo ra tần số 36 KHz là việc đơn giản cái khó ở đây là việc thu và nhận
dạng nó. Đó là lý do tại sao nhiều công ty sản xuất thiết bị thu hồng ngoại bao
gồm những bộ lọc, mạch giải mã và sửa dạng đầu ra. Một xung vng chu kỳ
xấp xỉ 27 µ s đưa vào cực bazơ của tranzitor có thể điều khiển một led hồng ngoại
để truyền đi.

Bạn có thể bật hoặc tắt tần số này tại đầu phát, đầu thu xẽ chỉ ra khi nào đầu phát
là bật hay tắt.

Những bộ giải điều chế có mức logic đảo tại đầu ra khi có một gói hồng ngoại
được gửi, đầu ra ở mức tích cực thấp tương đương với mức logic 1.

22


CHƯƠNG 2: TIM HIỂU VỀ HỒNG NGOẠI

Để tránh việc một điều khiển từ xa philip có thể thay đổi kênh của một TV
panasonic…người ta sử dụng các cách mã hóa khác nhau cho cùng một khoảng
tần số đó. Chúng sử dụng các kiểu tổ hợp bit khác nhau để mã hóa việc truyền dữ
liệu và tránh nhiễu.
2.3. Điều khiển TV Sony
Sony sử dụng kiểu mã hóa độ rộng bit, đây là kiểu mã hóa đơn giản cho
việc giải mã.
Hãy xem xét khoảng thời gian nhỏ T cỡ 600 µ s mỗi bit truyền đi là sự kết
hợp của -T+T cho bit “0” và –T+2T cho bit “1”. Vì vậy bit “0” có chiều dài 1200
µ s và bit “1” có chiều dài 1800 µ s .

Mức lên (+T) có nghĩa là hồng ngoại được truyền đi, mức xuống (-T) có
nghĩa là khơng có.
Để tiết kiệm pin, hầu hết các nhà sản xuất rút gắn cịn 5/6 thậm chí 3/4 độ
rộng xung như lý thuyết. Bằng cách này pin 500 giờ có thể sử dụng được 600 giờ
(5/6) hoặc 800 (3/4). Một số nhà sản xuất khác không quan tâm đến vấn đề này,
họ tăng cường hiệu quả truyền tin bằng cách mở rộng một chút khoảng thời gian
sóng mang 36 KHz tích cực và rút ngắn khoảng thời gian kia. Như vậy tín hiệu
Remote TV sony có dạng như sau:

23


CHƯƠNG 2: TIM HIỂU VỀ HỒNG NGOẠI

- phần đầu tiên được truyền đi gọi là Header (mào đầu), nó cũng được gọi
là bit bắt đầu (start bit), phần mào đầu có độ rộng 3T hay 1800 µ s .
- Tiếp theo phần Header là 12 bit liên tiếp được giải điều chế như sau:
500 µ s bit im lặng + 700 µ s bit hồng ngoại = bit 0

500 µ s bit im lặng + 1300 µ s bit hồng ngoại = bit 1

Bit đầu tiên sau bit start là bit LSB ta đặt là bit B0, bit cuối cùng là B11:
B0 – B6 : 7 bit mã lệnh
B7 – B11 : 5 bit dịa chỉ

Trong hình vẽ trên địa chỉ là 02H, mã lệnh là 16H, có 32 khả năng địa chỉ
và 128 lệnh. Toàn bộ thời gian truyền đị của khung có thể thay đổi theo thời gian
vì độ rộng của bit 1 > độ rộng bit 0. Nếu bạn giữ nút bấm, khung dữ liệu sẽ nặp
lại sau mỗi 25 ms. Nếu bạn sử dụng mắt nhìn hồng ngoại có sẵn trên thi truờng,
tất cả dạng sóng trên sẽ bị đảo như sau:

24


CHƯƠNG 2: TIM HIỂU VỀ HỒNG NGOẠI

Để thu và giải mã được tín hiệu Remote TV sony, thực tế khơng cần thu
tồn bộ 12 bit mã hóa, ta chỉ cần thu 7 bit COMMAND và có thể bỏ qua 5 bit địa
chỉ. Bởi với cùng điều khiển thì tất cả nút bắm đều phát ra mã địa chỉ như nhau,
chỉ khác mã lệnh. Mã địa chỉ Sony để phân biệt giữa các MODEL REMOD
SONY khác nhau.
Để thu 7 bit mã lệnh ta có thuật tốn sau:
1) thiết lập thanh nghi A = 01000000B
2) khởi đầu bằng cách chờ tín hiệu đi xuống – đây xẽ là bít START
3) chờ cho tín hiệu đi lên – đây là khởi đầu của bit
4) chờ cho tín hiệu đi xuống
5) chờ khoảng 750 – 950 µ s
6) đo mức tín hiệu
7) nếu mức tín hiệu là mức cao, bit nhận được là bit 0

- thiết lập cờ nhớ C = 0
- quay phải có nhớ A, như vậy C sẽ được gửi vào MSB của A, LSB của A
gửi vào C.
- ban đầu A = 01000000B thì sau khi quay ta có C = 0 và MSB của A là bít
đầu tiên của mã lệnh.
- như vậy sau 7 lần quay thì C = 1 và 7 bit bên trái của A sẽ chứa mã lệnh
- kiểm tra cờ nhớ C, nếu C = 1 nhẩy tới bước 9, C = 0 quay lại bước 4
8) nếu mức tín hiệu là thấp bit nhận được là 1
- thiết lập cờ nhớ C = 1 (bit mã lệnh thu được)
- quay phải có nhớ A
- kiểm tra cờ nhớ C, nếu C = 1 nhẩy tới bước 9, nếu C = 3 nhẩy tới bước 3
9) bẩy bit mã lệnh chứa trong 7 bit trái của A:

A = D6D5D4D3D2D1D00

- quay phải A ta được 7 bit phải của A chứa ma lệnh A=0D0D1D2D3D4D5D6
Lưu đồ thuật toán:

25


CHƯƠNG 2: TIM HIỂU VỀ HỒNG NGOẠI

2.4. Thiết bị thu và phát

26


CHƯƠNG 2: TIM HIỂU VỀ HỒNG NGOẠI

- Thiết bị phát sử dụng điều khiển TV Sony với mỗi một nút bấm hồng
ngoại phát ra với một mã hóa khác nhau.
- Thiết bị thu sử dụng mắt nhận hồng ngoại 3 chân, loại mắt nhận được sử
dụng trong TV:

- Mắt nhận hồng ngoại nhận tín hiệu hồng ngoại từ điều khiển từ xa phát
ra và đưa tín hiệu đảo mức ra chân Out. Tín hiệu từ chân Out được đưa tới P3.3
của Vi xử lý để giải mã, điều khiển Port P2.

27