构建一个可以解码任何红外遥控器并使用指令来切换继电器的设备

描述
红外***和切换器板

红外遥控器无处不在。大多数家用电器都使用红外遥控器进行控制。在这篇文章/视频中，我们学习构建一个可以解码（几乎）任何红外遥控器并使用指令来切换继电器（负载）的设备。因此，我们可以在各种应用中使用此功能，而无需购买新的红外遥控器和昂贵的硬件，例如打开/关闭灯、打开/关闭窗帘等。我使用了 ATtiny85 微控制器作为电路的心脏。该设备最多可在 EEPROM 存储器中记录三个 IR 代码并切换 3 个单独的设备。每个继电器可以处理高达 10A 的电流。负载切换机制（瞬时开/关、切换等）可由用户编程。
我使用 Altium Designer 21.4.1 和 SamacSys 组件库 (SamacSys Altium Plugin) 来设计原理图和 PCB。我还使用了 Siglent SDS2102X Plus/SDS1104X-E 来分析 IR 信号。
该设备工作稳定，对传输的红外信号反应良好。所以让我们开始建造这只小狗吧！

A. 电路分析
图 1 显示了该装置的示意图。很明显，解码和切换任务都是由一个 8 针 ATtiny85 微控制器完成的。


红外遥控解码/切换板示意图

REG1是著名的7805通孔稳压器[1]芯片，为继电器准备固定+5V。C4 和 C5 已用于降低噪声。FB1 和 C11 阻止输入噪声峰值。IC2 是 TS2937CW-5.0 稳压器 [2]，可为 U1 和 IC1 准备一个固定的 +5V 电源。D8 表示电源供应良好，C8 和 C9 已用于降低稳压器的输出噪声。
U1是VS1838红外接收模块[3]。该模块对电源噪声很敏感，因此 R7 和 C6 构建了一个低通 RC 滤波器，以进一步降低 U1 电源噪声。U1 的输出已连接到 IC1 的 PB3 引脚和 Q4 Mosfet 的栅极引脚。
Q1 是用于为 D7 供电的 FDN360P P 通道逻辑电平 Mosfet [4]。D7 是一个 SMD LED，表示红外信号接收良好（闪烁）。R8 限制 D7 电流。SW1 是一个 SMD 触觉按钮，C10 为按钮机械触点去抖动。
IC1 是 ATtiny85 微控制器 [5]。ATtiny85 是一个可爱的芯片！它提供 8K 闪存，可通过外部晶体振荡器运行高达 20MHz。在这个项目中，我将时钟设置为 8MHz-internal。C7 是一个旁路电容，用于降低电源噪声。
Q1、Q2 和 Q3 是 SI2303 N 沟道 Mosfet [6]，用于切换 K1、K2 和 K3 继电器。R4、R5、R6为下拉电阻，D1、D2、D3为保护二极管。D4、D5 和 D6 是继电器激活指示灯 LED，C1、C2 和 C3 用于降低继电器电感器的噪声。
ISP 是一个 5 针公头，用于使用 AVR-ISP 编程器对 IC1 进行编程。P1、P2 和 P3 是 2 针直角凤凰连接器。

B. PCB 布局
图 2 显示了红外遥控切换器设备的 PCB 布局。它是两层 PCB 板，大部分组件的封装都是 SMD。


红外遥控切换板PCB布局

正如我在摘要中提到的，我使用 Altium Designer 软件 [7] 来设计原理图和 PCB。它是一款简洁的软件，提供了用户友好的设计环境和大量有用的功能。我没有这个项目中几个组件的原理图符号、PCB 封装和 3D 模型。因此，我没有浪费时间从头开始设计库并增加错误和组件不匹配的风险，而是使用免费的 IPC 级 ScamacSys 组件库，并使用 SamacSys Altium 插件 [8] 将它们直接导入 Altium PCB 项目。SamacSys 为大多数电子设计 CAD 软件提供插件，而不仅仅是 Altium Designer。图 3 显示了支持的电子设计 CAD 软件。
  

SamacSys插件支持的电子设计CAD软件

具体来说，我使用了 IC1 [9]、IC2 [10]、REG1[11]、Q1…Q3[12] 和 Q4 [13] 的 SamacSys 库，您可以参考参考资料中的链接。另一种选择是从 componentsearchengine.com 下载组件库并手动导入它们。由你决定。图 4 显示了 SamacSys Altium 插件中的选定组件。


SamacSys Altium 插件中的选定组件库

C. 组装和测试
图 5 显示了组装好的 PCB 板。PCB 由 PCBWay 公司制造，我可以说质量很好。我对焊接组件没有任何问题。所以我建议你看质量，不要为了省几块钱而选择便宜的！


红外遥控切换器组装好的PCB板

C-1代码
我已经使用 Arduino IDE 编写代码，但是，您不需要为此使用 Arduino 板。您可以安装自定义的 ATtiny 板管理器并导出已编译的二进制文件（HEX 文件）。然后使用 AVR-ISP 编程器或 Arduino IDE 外部的类似编程器对您的芯片进行编程。您也不需要对引导加载程序进行编程。

#include <IRremote.h>
#include <EEPROM.h>

字节 keyCounter = 0 ;
int data1 = -1 , data2 = -1 , data3 = -1 ;
字节 out2Toggle = 0 ;

无效 设置（）  {
  pinMode（0，输出）；
  pinMode（1，输出）；
  pinMode（2，输出）；
  pinMode（4，输入）；
  IrReceiver.begin( 3 , DISABLE_LED_FEEDBACK);
}

无效 循环（）  {

  数据1 = EEPROM.read（0）；
  数据2 = EEPROM.read（1）；
  数据3 = EEPROM.read（2）；
  
  而（数字读取（4）== 0）
  {
    if (IrReceiver.decode())
    {
      延迟（200）；
      如果(keyCounter == 0 )
      {
        data1 = IrReceiver.decodedIRData.decodedRawData;
        数字写入（2，高）；
        延迟（2000）；
        数字写入（2，低）；
        EEPROM.write( 0 ,data1);
        键计数器++；
      } else  if (keyCounter == 1 ) {
        data2 = IrReceiver.decodedIRData.decodedRawData;
        数字写入（1，高）；
        延迟（2000）；
        数字写入（1，低）；
        EEPROM.write( 1 ,data2);
        键计数器++；
      } else  if (keyCounter == 2 ) {
        data3 = IrReceiver.decodedIRData.decodedRawData;
        数字写入（0，高）；
        延迟（2000）；
        数字写入（0，低）；
        EEPROM.write( 2 ,data3);
        关键计数器 = 0 ;
      }
      IrReceiver.resume();
    }
  }


  if (IrReceiver.decode())
  {
    延迟（200）；
    if (data1 == IrReceiver.decodedIRData.decodedRawData)
    {
      数字写入（2，高）；
      延迟（250）；
      数字写入（2，低）；
      延迟（250）；
    }

    if (data2 == IrReceiver.decodedIRData.decodedRawData)
    {
      开关（out2Toggle）
      {
        案例 0：
          数字写入（1，高）；
          out2Toggle = 1 ;
          休息;
        案例 1：
          数字写入（1，低）；
          out2Toggle = 0 ;
          休息;
      }
    }

    if (data3 == IrReceiver.decodedIRData.decodedRawData)
    {
      数字写入（0，高）；
      延迟（250）；
      数字写入（0，低）；
      延迟（250）；
    }
    IrReceiver.resume();
  }
}

要为 ATTiny85 微控制器编译 Arduino 草图，您需要安装 Spence Konde [14] 的“ATTinyCore”。Tiny 芯片的类似董事会经理表现不如预期。此外，安装“IRRemote”库 V3.3（由 Armin Joachimsmeyer）[15] 并包含头文件。有关更多详细信息，请查看我的 YouTube 视频。

C.2测试
我已经使用 Silent SDS2102X Plus 示波器 [16] 测试了 VS1838 模块的输出（图 6）。您也可以使用其他模型，例如 SDS1104X-E [17]。示波器屏幕显示信号清晰无噪音。每个遥控器制造商可能使用现有的或自己的红外协议，并且每个遥控器按键生成不同的代码，因此遥控器的输出信号可能不同。我使用了一个自然使用索尼红外协议的索尼高清电视遥控器。


红外接收模块（U1）的输出信号

单片机烧写成功后，请断开烧录器并重启板子（断开再重新上电）。然后您可以存储所需的遥控键（通过按住 SW1）。您可以在以后随时更改任何存储的密钥。密钥存储在 EEPROM 内存中，因此电源复位不会清除内存和存储的密钥。

D. 材料清单
图 7 显示了物料清单。


材料清单