实验背景 》 背景简介 》 红外线及红外学习
1.红外线简介
红外线又称红外光波，在电磁波谱中，光波的波长为0.01um~1000um。根据波长的不同可分为可见光和不可见光，波长为0.38um~0.76um的光波可为可见光，依次为红、橙、黄、绿、青、蓝、紫七种颜色。光波为0.01um~0.38um的光波为紫外光(线)，波长为0.76um~1000um的光波为红外光(线)。红外光按波长范围分为近红外、中红外、远红外、极红外4类。红外线遥控是利用近红外光传送遥控指令的，波长为0.76um~1.5um。用近红外作为遥控光源，是因为目前红外发射器件(红外发光管)与红外接收器件(光敏二极管、三极管及光电池)的发光与受光峰值波长一般为0.8um~0.94um，在近红外光波段内，二者的光谱正好重合，能够很好地匹配，可以获得较高的传输效率及较高的可靠性。
2.红外学习
红外学习是通过一个遥控器对多个遥控器学习，达到减少遥控器使用数量目的，方便家庭使用。
遥控器由红外接收及发射电路、信号调理电路、中央控制器8031。程序及数据存储器、键盘及状态指示电路组成。
遥控器有两种状态：学习状态和控制状态。当遥控器处于学习状态时，使用者每按一个控制键，红外线接收电路就开始接收外来红外信号，同时将其转换成电信号，然后经过检波、整形、放大，再由CPU定时对其采样，将每个采样点的二进制数据以8位为一个单位，分别存放到指定的存储单元中去，供以后对该设备控制使用。当遥控器处于控制状态时，使用者每按下一个控制键，CPU从指定的存储单元中读取一系列的二进制数据，串行输出（位和位之间的时间间隔等于采样时的时间间隔）给信号保持电路，同时由调制电路进行信号调制，将调制信号经放大后，由红外线发射二极管进行发射，从而实现对该键对应设备功能的控制。
带学习功能的红外电路图
实验背景 》 应用示例 》 红外遥控
红外遥控的发射电路是采用红外发光二极管来发出经过调制的红外光波；红外接收电路由红外接收二极管、三极管或硅光电池组成，它们将红外发射器发射的红外光转换为相应的电信号，再送后置放大器。
发射机一般由指令键(或操作杆)、指令编码系统、调制电路、驱动电路、发射电路等几部分组成。当按下指令键或推动操作杆时，指令编码电路产生所需的指令编码信号，指令编码信号对载波进行调制，再由驱动电路进行功率放大后由发射电路向外发射经调制定的指令编码信号。
接收电路一般由接收电路、放大电路、调制电路、指令译码电路、驱动电路、执行电路(机构)等几部分组成。接收电路将发射器发出的已调制的编码指令信号接收下来，并进行放大后送解调电路，解调电路将已调制的指令编码信号解调出来，即还原为编码信号。指令译码器将编码指令信号进行译码，最后由驱动电路来驱动执行电路实现各种指令的操作控制（机构）。
实验背景 》 应用示例 》 红外成像
红外成像技术是一项前途广阔的高新技术。比0.78微米长的电磁波位于可见光光谱红色以外，称为红外线，又称红外辐射。是指波长为0.78—1000微米的电磁波，其中波长为0.78—2.0微米的部分称为近红外，波长为2.0—1000微米的部分称为热红外线。自然界中，一切物体都可以辐射红外线，因此利用探测仪测量目标本身与背景间的红外线差可以得到不同的热红外线形成的红外图像。
在夜间观察遇到的最大难点是光强不足及对比度差，在夜视技术没出现之前或技术不发达时，单凭人眼是很难在夜间观察目标及环境的，因此，夜间也就成为非法活动如抢劫、恐怖活动等频繁发生时间段。据统计,世界上47%的暴力犯罪案件发生在晚6点到早6点之间。原因很简单，在夜幕的笼罩下，罪犯分子易于隐蔽，易于接近受害者，犯罪场面也不容易被看见。夜间同样是军事活动的频繁发生时间，如夜间行军、劫营、伏击等，我军在抗战及解放战争期间就是以夜战出名。现代战争中，美国都是选择在夜间发动战争的，如伊拉克战争等，原因就是对方没有夜视技术，而美方装备有先进的夜视设备，进行一场不对等的战争。
红外成像下的狮子
实验背景 》 应用示例 》 红外检测
在红外线探测器中，热电元件检测人体的存在或移动，并把热电元件的输出信号转换成电压信号。然后，对电压信号进行波形分析。于是，只有当通过波形分析检测到由人体产生的波形时，才输出检测信号。例如，在两个不同的频率范围内放大电压信号，且将被放大的信号用于鉴别由人体引起的信号。于是，误将诸如热电元件的爆米花噪声一类噪声当作由人体所产生，而在准备加以检测乃得以防止。
该红外线探测器包括红外线发射器、接收器、以及信号处理器，信号处理器的信号输出端经红外线发射电路与红外线发射器连接；信号输入端经红外线接收电路与红外线接收器连接，其反馈信号输出端与外围控制电路连接。本技术采用微型单片机作为信号处理器产生编码信号，驱动红外线发射器发出带有编码信号的红外线信号，并实时检测经过放大电路处理后的反射信号，其编码信号能够保证多个相同型号的传感器同时同地工作而不相互干扰。而且工作频率一致、可靠性高、功耗小。
红外检测仪
实验背景 》 器件模块介绍 》 红外发射管
红外发射管（红外线灯管）可广泛用于红外摄像机、音频输出等红外引用产品中，其里面晶片功率大小通常决定发射距离，但红外监控摄像机效果又与红外二极管的角度，灯组多少，机板，镜头等有关。红外摄像机设计距离较近就用角度较大的IR发射管，并且还要跟镜头视角相配合;20米以上的必须用台湾正型12mil以上晶片，日本的也行。由于市场无序竞争，厂家标榜的照射距离和实际可视距离概念不清，大部分小的红外摄像机生产商为了降低生产成本大量采用国产及台湾10mil、8mil晶片，甚至散型晶圆封装的(包括封装厂IR发射管不良品)做正型红外灯来装配摄像机。打长距离用正型晶片封装的IR发射管，鼎元（台湾鼎元）相对衰减慢、夜视清晰。
红外发射管
实验背景 》 器件模块介绍 》 红外炫彩灯
红外炫彩灯由一个红外遥控器和LED等组成。LED遥控灯内置大功率LED灯珠，灯头内安装有无线接收模块，无线接收模块连接有编码器和控制灯亮灭的开关模块。遥控器内设置有与灯头内的无线接收模块匹配的无线发射模块，无线发射模块连接有编码器。采用IR红外线遥控模式，通过配备的遥控器能实现超过200万种颜色的调节，灯光亮度多级调节，灯光颜色可DIY调出自已喜欢的多种颜色。
下图为本实验用到的红外灯LED炫彩灯和遥控器。
红外炫彩灯和遥控器
实验背景 》 实验介绍 》 实验目的及原理
1.实验目的
本实验旨在让学生了红外以及红外控制和红外学习的基本原理和方式。了解红外在实际生活中有哪些应用并将其运用在生活中，联系实际，发散思维。
2.实验原理
a> 实验开始时，电脑通过网线连接实验箱的服务器。通过在浏览器输入固定IP地址192.168.87.222进入本实验。
b> 实验配置：网页后台会把学生输入的数据发送给服务器，服务器收到数据后，通知数据采集控制器进入实验状态。
c> 实验开始：在前端点击学习，前端发送命令给数据采集控制器进入学习状态，随后学生按下红外遥控随意一个键，学习成功后前端会提示学习成功，数据采集控制器把收到的红外码与前端按钮id绑定后存入数据库，前端点击发送按钮则会发送包含按钮id的命令到后台，后台拿到id去查询与该id对应的红外码，然后组装命令，发送到实验箱控制炫彩灯。
实验通信流程图如下所示：
实验背景 》 实验介绍 》 实验内容及步骤
1.实验内容
本实验主要先模拟红外的学习过程，然后再利用学习过程中学到的码来控制红外炫彩灯，以达到预期目的。
2.实验步骤
1>将红外炫彩灯模块插入实验箱相应的位置。(红外线必须穿过灯头上的玻璃才能被灯罩里的接收模块接收，因此本实验的红外码学习后，是通过实验箱的发送模块发射出去，然后被屋顶反射回来穿过灯罩上的玻璃被接收到的。若学习完成后控制不是很灵敏，请适当调节炫彩的垂直角度和朝向。)
2>用网线将实验箱与电脑连接起来。
3>打开实验箱电源，等LED8（第八个led灯）常亮，说明实验箱初始化成功。
4>初始化成功后，打开浏览器输入：192.168.87.222，登录成功，呈现的是物联网实验箱目录界面。
5>选择实验五，进入红外炫彩灯实验。
6>了解实验背景和介绍后，进入效果演示界面，直观感受此实验在生活中的运用。
7>进入实验配置界面，点击学习按钮，进入学习状态。然后拿着红外遥控器对准红外模块部分的黑色红外接收头按下一个按键，学习成功后点击发送按钮即可。若需要重新学习某个红外码，重新点击该按钮即可。
8>观察相应输出呈现效果,是否达到预期。
详细步骤请查看配置详情。
实验背景 》 实验介绍 》 配置详情
1.如图1-1所示，在文本框内命名自己想学的码。以防自己忘记，比如学的红色码，就命名“红色灯”。
图1-1
2.如图1-2所示，点击“进入学习”按钮，点击后会变成“学习中....”。因为嵌入式端一次只能处理一个学习过程。因此一次只能学习一个按钮，学习时，其他的学习按钮不能点击。学习成功后网页会提示“学习成功”。
图1-2
3.学习成功后点击“发送”按钮。即可控制实验箱上的红外炫彩灯。
图1-3
4.点击发送后就可以在实验箱上观察是否控起、观察颜色变化。若要重新配置，则点击刷新配置按钮刷新一下即可。
图1-4
