实验三十五 红外遥控灯

实验三十五 红外遥控灯#

59-红外遥控灯（2）

🌟 项目简介#

你有没有试过躺在床上，眼睛都快闭上了，却发现灯还亮着？跑去关灯又得爬起来……太麻烦啦！
这节课，我们就用红外遥控器像控制电视一样控制LED灯——按一下“OK”键，灯亮；再按一下，“啪”，灯灭！还能用数字键（1~9）调节亮度哦～是不是很酷？✨
前面我们学过点亮LED、用PWM调光，也学会了用红外接收模块读取遥控信号。今天，就把它们“串”起来，做一个真正实用的小发明！

⚙️ 工作原理#

  • 红外遥控器按下按键时，会发出一串特定时长的红外脉冲信号（像摩斯电码），被红外接收模块（KE4036）接收并转换成高低电平序列。

  • Pico通过GPIO16读取这串信号，并用程序识别出是哪个按键（比如“Ok”“1”“2”等）。

  • 我们用一个布尔变量 flag 记住LED当前状态（亮 or 灭）：

    • 按一次“Ok” → flag 切换 → LED状态翻转（亮↔灭）

  • 用数字键“1”~“9”和“0”控制LED亮度（0%~100%，共10档），通过PWM（脉宽调制） 实现——数值越大，灯越亮！

💡 小知识：PWM就像“快速开关灯”，人眼看不见闪烁，只感觉亮度变化。Pico的Pin(14)支持PWM输出，所以我们改用 PWM 类来控制亮度，比单纯开关更智能！

🧰 所需材料#

rpi_pico-smd_1_breadboard

KS3017 pico扩展板

KE4001

KE4036

Raspberry Pi Pico板 ×1

Raspberry Pi Pico扩展板 ×1

Keyes 白色LED模块 ×1

Keyes 红外接收模块 ×1

USB线

QQ图片20220426165815

Micro-USB数据线 ×1

普通红外遥控器（带数字键和OK键）×1

防反插3Pin杜邦线 ×2

✅ 小提示：遥控器建议使用配套的Keyes遥控器（图中所示），或常见空调/电视遥控器（部分按键编码可能不同，可先用实验二十一验证是否能识别）。

🔌 接线图#

Untitled Sketch_bb

📌 接线说明（请对照图检查）：

  • LED模块：

    • VCC → 扩展板 5V（或Pico的 VSYS）

    • GND → 扩展板 GND

    • SIG → Pico 的 GP14（即物理引脚第19脚）

  • 红外接收模块（KE4036）：

    • VCC → 扩展板 5V

    • GND → 扩展板 GND

    • OUT → Pico 的 GP16（即物理引脚第21脚）

⚠️ 注意：红外接收模块背面有标记 VCC GND OUT，务必按顺序连接，接反可能烧坏模块！

💻 示例代码（MicroPython）#

# Keyes Starter Kit for Raspberry Pi Pico
# 实验35：红外遥控灯（支持开关 + 10档亮度调节）
# 作者：Keyes创客教育团队｜适配MicroPython（Raspberry Pi Pico）

from machine import Pin, PWM
import time

# === 初始化硬件 ===
led = PWM(Pin(14))      # GP14 支持PWM，用于调光
led.freq(1000)          # 设置PWM频率为1kHz（人眼无频闪感）
led.duty_u16(0)         # 初始关闭LED（占空比0）

ird = Pin(16, Pin.IN)   # 红外接收信号接GP16

# === 遥控按键编码表（Keyes配套遥控器）===
# 格式：按键名 → 32位二进制码字符串（L=低电平，H=高电平）
act = {
    "1": "LLLLLLLLHHHHHHHHLHHLHLLLHLLHLHHH",
    "2": "LLLLLLLLHHHHHHHHHLLHHLLLLHHLLHHH",
    "3": "LLLLLLLLHHHHHHHHHLHHLLLLLHLLHHHH",
    "4": "LLLLLLLLHHHHHHHHLLHHLLLLHHLLHHHH",
    "5": "LLLLLLLLHHHHHHHHLLLHHLLLHHHLLHHH",
    "6": "LLLLLLLLHHHHHHHHLHHHHLHLHLLLLHLH",
    "7": "LLLLLLLLHHHHHHHHLLLHLLLLHHHLHHHH",
    "8": "LLLLLLLLHHHHHHHHLLHHHLLLHHLLLHHH",
    "9": "LLLLLLLLHHHHHHHHLHLHHLHLHLHLLHLH",
    "0": "LLLLLLLLHHHHHHHHLHLLHLHLHLHHLHLH",
    "Up": "LLLLLLLLHHHHHHHHLHHLLLHLHLLHHHLH",
    "Down": "LLLLLLLLHHHHHHHHHLHLHLLLLHLHLHHH",
    "Left": "LLLLLLLLHHHHHHHHLLHLLLHLHHLHHHLH",
    "Right": "LLLLLLLLHHHHHHHHHHLLLLHLLLHHHHLH",
    "Ok": "LLLLLLLLHHHHHHHHLLLLLLHLHHHHHHLH",
    "*": "LLLLLLLLHHHHHHHHLHLLLLHLHLHHHHLH",
    "#": "LLLLLLLLHHHHHHHHLHLHLLHLHLHLHHLH"
}

# === 红外信号解码函数 ===
def read_ircode(ird):
    wait = 1
    complete = 0
    seq0 = []
    seq1 = []
    
    # 等待信号起始低电平（下降沿）
    while wait == 1:
        if ird.value() == 0:
            wait = 0
    
    # 记录后续高低电平持续时间（单位：微秒）
    while wait == 0 and complete == 0:
        start = time.ticks_us()
        # 记录低电平时间
        while ird.value() == 0:
            ms1 = time.ticks_us()
            diff = time.ticks_diff(ms1, start)
            seq0.append(diff)
        
        # 记录高电平时间
        while ird.value() == 1 and complete == 0:
            ms2 = time.ticks_us()
            diff = time.ticks_diff(ms2, ms1)
            if diff > 10000:  # 超过10ms认为是信号结束
                complete = 1
            seq1.append(diff)
    
    # 将时间序列转换为L/H字符串（简化判断）
    code = ""
    for val in seq1:
        if val < 700:
            code += "L"  # 极短脉冲 → L
        elif val < 2000:
            code += "H"  # 中等脉冲 → H
        # 其他忽略（噪声或起始引导码）
    
    # 匹配按键
    command = ""
    for k, v in act.items():
        if code == v:
            command = k
            break
    
    return command if command else "UNKNOWN"

# === 主程序 ===
flag = False  # LED开关状态：False=灭，True=亮
brightness = 0  # 当前亮度档位（0~9，对应0%~100%）

print("红外遥控灯已启动！")
print("按 OK 键切换开关；按 0~9 键调节亮度（0=最暗，9=最亮）")

while True:
    cmd = read_ircode(ird)
    
    if cmd != "UNKNOWN":
        print(f"📡 收到指令：{cmd}")
    
    # 【开关控制】按 OK 键翻转LED状态
    if cmd == "Ok":
        flag = not flag
        if flag:
            led.duty_u16(65535)  # 最亮（100%）
            print("LED 已开启")
        else:
            led.duty_u16(0)      # 完全关闭
            print("LED 已关闭")
    
    # 【亮度调节】按数字键设置亮度档位（0~9）
    elif cmd in "0123456789":
        brightness = int(cmd)
        # 映射为0~65535的PWM值（0→0，9→65535）
        pwm_val = int(brightness * 65535 / 9)
        led.duty_u16(pwm_val)
        print(f"亮度设为 {brightness}/9（{int(pwm_val/65535*100)}%）")
    
    time.sleep(0.2)  # 防抖，避免重复触发

📚 代码解析（小学生也能懂！）#

代码片段

说明

led = PWM(Pin(14))

告诉Pico：“我要用14号引脚做‘调光师’，不是简单开关！”

led.duty_u16(65535)

把LED亮度调到最亮（65535是MicroPython中PWM的最大值）

flag = not flag

“not”就是“取反”：如果原来是True，就变False；原来是False，就变True——这就是“按一下开，再按一下关”的魔法！

brightness = int(cmd)

把收到的字符“5”变成数字5，方便计算亮度值

pwm_val = int(brightness * 65535 / 9)

把0~9档均匀分配到0~65535之间，让亮度变化更平滑

✅ 为什么加 time.sleep(0.2)？
遥控器按键时会有“抖动”，就像按开关时手抖了一下，可能被误读成按了两次。加个小暂停，让Pico“缓一缓”，就能准确识别每一次按键啦！

✅ 实验现象#

  1. 接好线路，上传代码，打开Thonny的Shell窗口（或串口监视器）。

  2. 屏幕会显示：🔴 红外遥控灯已启动！

  3. 对准红外接收头，按下遥控器任意键：

    • Shell显示 📡 收到指令：1、📡 收到指令：Ok 等；

    • 按 Ok 键：LED灯立即亮起或熄灭；

    • 按 1~9 或 0：LED亮度实时变化（0最暗，几乎不亮；9最亮）；

  4. 如果按了没反应？别急！检查：

    • 遥控器电池是否有电？对准接收头（距离≤5米，避开强光直射）；

    • 接线是否松动？特别是红外模块的 OUT 是否接在 GP16；

    • Shell里是否出现 UNKNOWN？说明遥控器编码不在表中，可先运行实验二十一打印原始码，再补充到 act 字典里。

⚠️ 注意事项#

  • 🔋 安全第一：Pico板请使用5V/1A以上稳压电源或电脑USB供电，勿用劣质充电宝！

  • 🌞 避光安装：红外接收模块怕阳光、日光灯直射，实验时尽量拉上窗帘或关灯；

  • 🔌 防反插提醒：所有模块都有防反插设计（凸点对凹槽），强行硬插会损坏针脚！

  • 🧩 扩展板兼容性：本课使用Keyes KS3017扩展板（带5V稳压），若用其他扩展板，请确认是否提供5V输出（红外模块和LED需5V工作）；

  • 🐞 调试小技巧：把代码中 print(f"📡 收到指令：{cmd}") 前面的 # 去掉，就能实时看到接收到的原始码，方便匹配新遥控器！

🧠 扩展思维#

在本课 LED 亮度可调的基础上，如果想让它实现“呼吸灯”效果（灯光缓慢渐亮再渐暗，循环往复），该怎样修改代码？

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