硬件编程 · 红外家电统一遥控器 · 2026-07-31

需求洞察

目标用户

客厅中拥有电视机、机顶盒、空调、音响等 3 个以上红外家电的家庭用户，尤其适合老年用户、租房青年以及不愿反复找遥控器的人群。

真实痛点

1. 遥控器泛滥：每个家电至少一个遥控器，茶几上堆积多个遥控器，外观相似、功能交叉，家人经常拿错。
2. 操作割裂：开关电视要分别用电视、机顶盒、音响遥控器，切换信号源效率低。
3. 学习成本高：老人记不住复杂按键组合，普通万能遥控器设置步骤繁琐，难以二次配置。
4. 物理丢失：小遥控器极易滑入沙发缝或床底，关键时刻找不到。

为什么值得做

硬件成本仅需 40 多元，却能集中管理 5‑8 个红外设备。利用 ESP32 的 Wi‑Fi 能力，后期可接入智能家居系统，实现手机远程遥控、语音联动，远比购买多个官方替代遥控器经济。项目完全开源，可以按家庭需求定制按键布局和宏命令，用户粘性极高。

方案设计

感知层

• IR 接收模块：使用 VS1838B 一体红外接收管，连接至 GPIO15，负责捕获各类遥控器发出的红外编码，实现“学习”功能。
• 4×4 薄膜按键矩阵：8 个数字引脚扫描，提供 16 个物理按键，用于设备选择、功能直达和学习模式触发。

控制层

• 主控 ESP32‑WROOM‑32E：双核 240 MHz，内置 520 KB SRAM 与 448 KB ROM，运行 Arduino 框架，负责红外协议解析（NEC、Sony、RC5 等）、按键消抖、LCD 菜单逻辑以及 MQTT/HTTP 数据交换。
• 非易失存储：利用 ESP32 的 NVS 分区存储已学习的红外码和宏命令，掉电保留。

执行层

• IR 发射电路：GPIO4 输出 38 kHz 载波驱动 5 mm 红外发射管，通过 NPN 三极管放大电流，有效遥控距离≥8 米。
• I2C LCD1602 字符屏：地址 0x27，显示当前所选设备、按键功能说明、学习状态以及信号发送确认。

日志/联网层

• Wi‑Fi 连接：在 setup 中自动连接预配置的 2.4 GHz 网络，失败后降级为本地独立遥控器模式。
• 数据上报：通过 MQTT 协议向 Home Assistant 或私有 Broker 上报遥控按键事件、学习进度及设备在线状态。
• OTA 更新：保留 2 MB 的 OTA 分区，支持通过 Arduino IDE 无线更新固件，方便功能迭代。

物料清单

实际成本 37.50 元，在 45 元预算内留出余量用于外壳或扩展。若直接焊接洞洞板，面包板成本可进一步压缩。

接线与结构

接线表

微调理由：IR 接收使用 GPIO15 以避开 ADC2 和常用 JTAG 引脚，确保学习时不干扰 Wi‑Fi；发射使用 GPIO4 可配置内部分频产生精准 38 kHz PWM 载波。按键矩阵占用独立 GPIO，避免与 I2C 和红外功能冲突。结构上将所有模块固定在一块 8×6 cm 洞洞板上，按键矩阵贴在正面，LCD 屏竖起，红外收发窗口朝向前方，形成握持舒适的手持遥控器形态。

核心代码

以下给出 Arduino 骨架，基于 PlatformIO 或 Arduino IDE 均可编译。

#include <Arduino.h>
#include <IRremote.h>
#include <LiquidCrystal_I2C.h>
#include <Keypad.h>
#include <WiFi.h>
#include <PubSubClient.h>
#include <Preferences.h>

// 红外引脚
#define IR_RECEIVE_PIN 15
#define IR_SEND_PIN    4

// LCD

// 按键矩阵
const byte ROWS = 4;
const byte COLS = 4;
char keys[ROWS][COLS] = {
  {'1','2','3','A'},
  {'4','5','6','B'},
  {'7','8','9','C'},
  {'*','0','#','D'}
};
byte rowPins[ROWS] = {25, 26, 27, 14};
byte colPins[COLS] = {12, 13, 32, 33};
Keypad keypad = Keypad(makeKeymap(keys), rowPins, colPins, ROWS, COLS);

// 红外对象
IRrecv irrecv(IR_RECEIVE_PIN);
IRsend irsend(IR_SEND_PIN);

// 存储
Preferences prefs;

// WiFi 及 MQTT
const char* ssid = "YOUR_SSID";
const char* password = "YOUR_PASS";
WiFiClient espClient;

// 当前设备索引
int currentDevice = 0;
bool learningMode = false;

void setup() {
  Serial.begin(115200);
  lcd.init();
  lcd.backlight();
  lcd.setCursor(0, 0);
  lcd.print("IR Controller");

  irrecv.enableIRIn();
  prefs.begin("ircodes", false);

  // 连接 WiFi
  WiFi.begin(ssid, password);
  int retry = 0;
  while (WiFi.status() != WL_CONNECTED && retry < 20) {
    delay(500);
    retry++;
  }
  if (WiFi.status() == WL_CONNECTED) {
    client.connect("ESP32_IR");
  }
}

void loop() {
  // 按键处理
  char key = keypad.getKey();
  if (key) {
    handleKey(key);
  }

  // 红外学习
  if (learningMode && irrecv.decode()) {
    irrecv.resume();
    learningMode = false;
    lcd.clear();
    lcd.print("Code Saved");
    delay(1000);
  }

  // MQTT 保活
  if (client.connected()) {
    client.loop();
  }
}

void handleKey(char key) {
  switch (key) {
    case 'A': // 学习键
      learningMode = true;
      lcd.clear();
      lcd.print("Learning...");
      break;
    case 'B': // 发送测试
      sendIR(currentDevice, '1');
      break;
    case 'C': // 设备切换
      currentDevice = (currentDevice + 1) % 3;
      lcd.clear();
      lcd.print("Device:");
      lcd.print(currentDevice);
      break;
    case 'D': // 上报
      if (client.connected()) {
        client.publish("ir/status", "online");
      }
      break;
    default:  // 直接发射对应码
      sendIR(currentDevice, key);
      break;
  }
}

void storeIRCode(int dev, char btn, IRData data) {
  String key = String(dev) + "_" + String(btn);
  prefs.putBytes(key.c_str(), &data;, sizeof(IRData));
  lcd.setCursor(0, 1);
  lcd.print("Stored ");
  lcd.print(key);
}

void sendIR(int dev, char btn) {
  String key = String(dev) + "_" + String(btn);
  IRData data;
  if (prefs.getBytes(key.c_str(), &data;, sizeof(IRData)) == sizeof(IRData)) {
    irsend.write(&data;);
    lcd.clear();
    lcd.print("Sent ");
    lcd.print(btn);
  }
}