硬件编程 · 红外家电统一遥控器 · 2026-10-09

需求洞察

客厅里的红外遥控器往往有三到五个：电视、机顶盒、空调、风扇、投影仪。它们外形相似、按键布局不同，电池没电时还会突然失灵。目标用户包括普通家庭用户、租房年轻人，以及不擅长操作智能设备的老人。真实痛点不是“不能控制”，而是“找不到、分不清、学不会”。传统万能遥控器需要输入品牌代码，匹配率低；手机红外遥控又依赖手机型号和 App 广告。值得做这个项目，是因为 ESP32 能低成本完成红外收发，LCD 与按键矩阵提供离线可用的人机界面，既不需要联网也能工作，还能保留联网扩展空间。对硬件编程学习者来说，它覆盖了 GPIO、I2C、红外时序、状态机、NVS 存储等典型技能，非常适合作为客厅场景的入门到进阶项目。

方案设计

感知层由 IR 接收头和按键矩阵组成。IR 接收头输出解调后的红外波形，ESP32 通过 GPIO15 捕获原始时序；4×4 按键矩阵负责选择设备、学习、发射、翻页和确认。控制层运行在 ESP32 上，采用“待机—学习—保存—发射—设置”状态机。学习时记录原始码或解码后的协议码，用 Preferences 写入 NVS，断电不丢失。执行层包括 IR 发射和 LCD 反馈。IR 发射管经三极管驱动，接 GPIO4，保证发射距离；LCD 通过 I2C 接 GPIO21/22，显示当前设备名、按键编号、学习状态和电池电压提示。日志与联网层先以 115200 串口输出调试信息，预留 Wi-Fi/MQTT 任务，把“今天开了空调”“电视已关”等事件上报到家庭自动化平台，也可通过 OTA 更新红外码库。

物料清单

接线与结构

微调说明：矩阵列未使用 GPIO12，因为它是启动模式相关引脚，上电时被拉高可能影响启动；改用 GPIO23 更稳妥。IR 接收接 GPIO15 与其默认下拉特性匹配，IR 发射接 GPIO4 避开启动冲突。结构上建议把 IR 接收头放在外壳正面偏左，IR 发射管放在正面偏右并略向外倾，LCD 居中，按键矩阵在下部，方便客厅单手操作。

核心代码

#include <IRremoteESP8266.h>
#include <IRrecv.h>
#include <IRsend.h>
#include <LiquidCrystal_I2C.h>
#include <Keypad.h>
#include <Preferences.h>

const uint16_t kRecvPin = 15;
const uint16_t kIrLed = 4;
IRrecv irrecv(kRecvPin);
IRsend irsend(kIrLed);

const byte ROWS = 4, COLS = 4;
char keys[ROWS][COLS] = {
  {'1','2','3','A'}, {'4','5','6','B'},
  {'7','8','9','C'}, {'*','0','#','D'}
};
byte rowPins[ROWS] = {32, 33, 25, 26};
byte colPins[COLS] = {27, 14, 13, 23};
Keypad keypad = Keypad(makeKeymap(keys), rowPins, colPins, ROWS, COLS);

Preferences prefs;
decode_results results;
bool learnMode = false;
uint16_t lastCode = 0;
uint8_t lastBits = 0;
String lastProto = "";

void showIdle() {
  lcd.clear();
}

void setup() {
  Serial.begin(115200);
  irrecv.enableIRIn();
  irsend.begin();
  lcd.init(); lcd.backlight();
  showIdle();
}

void loop() {
  char key = keypad.getKey();
  if (key == 'A') {
    learnMode = true;
  }
  if (key == 'B' && lastCode != 0) {
    delay(300); showIdle();
  }
  if (irrecv.decode(&results;)) {
    if (learnMode) {
      lastCode = results.value;
      lastBits = results.bits;
      lastProto = typeToString(results.decode_type, results.repeat);
      lcd.clear();
      learnMode = false;
    }
    irrecv.resume();
  }
}