红外接收探头硬件电路设计
1、红外线简介
人的眼睛能看到的可见光按波长从长到短排列，依次为红、橙、黄、绿、青、蓝、紫。其中红光的波长范围为0.62～0.76μm；紫光的波长范围为0.38～0.46μm。比紫光波长还短的光叫紫外线，比红光波长还长的光叫红外线。红外线遥控就是利用波长为0.76～1.5μm之间的近红外线来传送控制信号的。
IRDA: irda是infrared data association（红外线数据标准协会）的英文缩写，irda红外接口是一种红外线无线传输协议以及基于该协议的无线传输接口。
2、红外遥控的组成
红外遥控通信系统一般由红外发射装置和红外接收设备两大部分组成。
红外接收头属于接收部分，发射部分的主要元件为红外发光二极管；而接受部分它的组成最重要的部分是光敏二极管。
红外接收头广泛应用于音响、电视、录影机、机顶盒、电暖器、电风扇、遥控车等场合。
（1）红外发射装置
红外发射装置，也就是通常我们说的红外遥控器是由键盘电路、红外编码电路、电源电路和红外发射电路组成。红外发射电路的主要元件为红外发光二极管。它实际上是一只特殊的发光二极管；由于其内部材料不同于普通发光二极管，因而在其两端施加一定电压时，它便发出的是红外线而不是可见光。目前大量的使用的红外发光二极管发出的红外线波长为 940nm左右，外形与普通发光二极管相同。红外发光二极管有透明的，还有不透明的，在我们的红外遥控器上可以看到这个红外发光二极管。红外遥控器和红外发光二极管如下图所示：
通常红外遥控为了提高抗干扰性能和降低电源消耗，红外遥控器常用载波的方式传送二进制编码，常用的载波频率为38kHz，这是由发射端所使用的455kHz晶振来决定的。在发射端要对晶振进行整数分频，分频系数一般取12，所以455kHz÷12≈37.9kHz≈38kHz。也有一些遥控系统采用36kHz、40 kHz、56 kHz等，一般由发射端晶振的振荡频率来决定。所以，通常的红外遥控器是将遥控信号（二进制脉冲码）调制在38KHz的载波上，经缓冲放大后送至红外发光二极管，转化为红外信号发射出去的。
二进制脉冲码的形式有多种，其中最为常用的是NEC Protocol的PWM码(脉冲宽度调制)和 Philips RC-5 Protocol 的PPM码(脉冲位置调制码，脉冲串之间的时间间隔来实现信号调制)。如果要开发红外接收设备，一定要知道红外遥控器的编码方式和载波频率，我们才可以选取一体化红外接收头和制定解码方案。
一般情况下，红外遥控器使用的是NEC协议，其特征如下：
1、8 位地址和 8 位指令长度；
2、地址和命令2次传输（确保可靠性）
3、PWM脉冲位置调制，以发射红外载波的占空比代表“0”和“1”；
4、载波频率为38Khz；
5、位时间为1.125ms或2.25ms；
（2）红外接收设备
红外接收设备是由红外接收电路、红外解码、电源和应用电路组成。红外遥控接收器的主要作用是将遥控发射器发来的红外光信号转换成电信号，再放大、限幅、检波、整形，形成遥控指令脉冲，输出至遥控微处理器。近几年不论是业余制作还是正式产品，大多都采用成品红外接收头。成品红外接收头的封装大致有两种：一种采用铁皮屏蔽；一种是塑料封装。均有三只引脚，即电源正（VDD）、电源负（GND）和数据输出（VOUT）。其外观实物图如下图所示：
正对接收头的凸起处看，从左至右，管脚依次是 1：VOUT，2：GND，3：VDD。
由于红外接收头在没有脉冲的时候为高电平，当收到脉冲的时候为低电平，所以可以通过外部中断的下降沿触发中断，在中断内通过计算高电平时间来判断接收到的数据是0还是1。
从上图中可以看出，该电路是独立的，红外接收头的输出管脚接至 J11 端子上，为了保证红外接收头输出管脚默认为高电平，需外接一个上拉电阻，同样的与单片机 IO口连接就相当于外接了10K上拉电阻。
特别注意：一定要注意红外接收头的方向，在接口处用丝印画了一个凸起，所以只需要将接收头对应插入即可。
3、红外遥控的原理
红外遥控是一种无线、非接触控制技术，具有抗干扰能力强，信息传输可靠，功耗低，成本低，易实现等显著优点，被诸多电子设备特别是家用电器广泛采用，并越来越多的应用到计算机系统中。
由于红外线遥控不具有像无线电遥控那样穿过障碍物去控制被控对象的能力，所以，在设计红外线遥控器时，不必要像无线电遥控器那样，每套(发射器和接收器)要有不同的遥控频率或编码(否则，就会隔墙控制或干扰邻居的家用电器)，所以同类产品的红外线遥控器，可以有相同的遥控频率或编码，而不会出现遥控信号“串门”的情况。这对于大批量生产以及在家用电器上普及红外线遥控提供了极大的方便。由于红外线为不可见光，因此对环境影响很小，再由红外光波动波长远小于无线电波的波长，所以红外线遥控不会影响其他家用电器，也不会影响临近的无线电设备。
如下图是红外发射以及接收示意图，由信号发射以及信号接收两部分，发射端把对应的数字信号，也就是我们的遥控码加载在载波上，遥控码一般采用二进制脉冲，每家公司都有自己的遥控码以及不同的传输协议方式。承载着信号的载波一发送出去，红外接收头里面有一个红外光电二极管，此时通过放大等一系列工程，最终把信号进行调制成电流信号，从而转成成所需要的遥控码，输出相应功能。
4、HS0038引脚以及封装
一般的红外接收头有三个引脚，分别是：VCC电源正极、GND电源负极、OUT输出端。
5、红外接收头主要参数
红外接收头主要参数有工作电流/电压、接收距离、接收角度等
接收距离由于有铁壳或者环氧树脂，抗干扰能力不是很弱，只要产品设计时候接收面没有遮挡住，接收距离还是蛮可以的。
6、红外接收头内部框图
如图是接收头内部结构方框图，内部集成了自动增益放大器、带通滤波器、解调器等电路，有些还包含限幅电路、比较器以及积分器等，因此一个小小的接收头其实内部集成了不少电路。
7、硬件电路设计注意点
1、VCC电源端的滤波电容
2、信号输出端加上上拉电阻
3、VCC输入串联一个电阻
4、焊接时，器件注意方向、顺序不能反了
8、硬件设计参考
8.1 参考设计1： LF0038L
如下图是LF0038L红外接收头应用原理图，由于接收头很容易受到外界信号干扰，特别是红外光，因此在接收头的供电两端加上滤波电容，也就是说在VCC与GND之间并联接一个电解电容以及瓷片电容，容量大小可根据厂家提供数据设计的即可；同时在输出引脚上拉一个电阻，使信号更稳定；VCC输入串联一个电阻，与电容组成RC，同时也起到限流降压作用，进一步加强接收头稳定性。
8.2 参考设计2： HS0038
8.3 参考设计3： HS0038
8.4 参考设计4： HSDL-3220-001
