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紅外遙控系統(tǒng)原理及單片機軟件解碼程序

作者： 時間：2016-11-23 來源：網(wǎng)絡(luò) 收藏
首先，必須要了解一些基本原理。其實按下遙控器的某一個鍵，遙控器會發(fā)出一連串經(jīng)過調(diào)制后的信號，這個信號經(jīng)過紅外一體化模塊接收后，輸出解調(diào)后的數(shù)字脈沖，每個按鍵對應不同的脈沖，故識別出不同的脈沖就能識別出不同的按鍵。

本文引用地址：http://m.butianyuan.cn/article/201611/320460.htm

上圖就是很常見的車載MP3遙控器，比較小巧，很好用。下面是紅外發(fā)射和接受原理：

到此讀者可能會有疑惑，那么不同的調(diào)制解調(diào)方法那么出來的脈沖規(guī)則是不一樣的？是的，的確如此。

遙控發(fā)射器專用芯片很多，根據(jù)編碼格式可以分成兩大類，這里我們以運用比較廣泛，解碼比較容易的一類來加以說明，現(xiàn)以日本NEC的uPD6121G組成發(fā)射電路為例說明編碼原理（一般家庭用的DVD、VCD、音響都使用這種編碼方式）。當發(fā)射器按鍵按下后，即有遙控碼發(fā)出，所按的鍵不同遙控編碼也不同。這種遙控碼具有以下特征：

采用脈寬調(diào)制的串行碼，以脈寬為0.565ms、間隔0.56ms、周期為1.125ms的組合表示二進制的“0”；以脈寬為0.565ms、間隔1.685ms、周期為2.25ms的組合表示二進制的“1”，其波形如圖所示。

如圖可見，0與1前端的低電平持續(xù)都是0.56ms，那么就是后面的高電平持續(xù)時間不同，0為0.56ms，1為1.685ms，找到不同之處，編程時就有識別的依據(jù)了！

上述“0”和“1”組成的32位二進制碼經(jīng)38kHz的載頻進行二次調(diào)制以提高發(fā)射效率，達到降低電源功耗的目的。然后再通過紅外發(fā)射二極管產(chǎn)生紅外線向空間發(fā)射，如圖所示。

UPD6121G產(chǎn)生的遙控編碼是連續(xù)的32位二進制碼組，其中前16位為用戶識別碼，能區(qū)別不同的電器設(shè)備，防止不同機種遙控碼互相干擾。該芯片的用戶識別碼固定為十六進制01H；后16位為8位操作碼（功能碼）及其反碼。UPD6121G最多額128種不同組合的編碼。

請看下圖，來自網(wǎng)絡(luò)：



當一個鍵按下超過36ms，振蕩器使芯片激活，將發(fā)射一組108ms的編碼脈沖,這108ms發(fā)射代碼由一個引導碼（9ms）,一個結(jié)果碼（4.5ms）,低8位地址碼（9ms~18ms）,高8位地址碼（9ms~18ms）,8位數(shù)據(jù)碼（9ms~18ms）和這8位數(shù)據(jù)的反碼（9ms~18ms）組成。如果鍵按下超過108ms仍未松開，接下來發(fā)射的代碼（連發(fā)碼）將僅由起始碼（9ms）和結(jié)束碼（2.25ms）組成。（實際上人手的動作是很慢的，即使你快速的按下按鍵，可能對于芯片來說還是超過108ms，所以如何處理連發(fā)碼是很關(guān)鍵的）

遙控器在按鍵按下后，周期性地發(fā)出同一種32位二進制碼，周期約為108ms。一組碼本身的持續(xù)時間隨它包含的二進制“0”和“1”的個數(shù)不同而不同，大約在45～63ms之間，圖為發(fā)射波形圖。

下面是我寫的代碼，按鍵編碼通過串口發(fā)送到電腦端：

由于時間關(guān)系，代碼注釋不多。

其中START_Judge()函數(shù)是判斷9ms低電平，既是判斷有無遙控信號。

BOOT_REPEATING_CODE_Judge()是判斷是引導碼還是連發(fā)碼，引導碼則進入接受數(shù)據(jù)環(huán)節(jié)，連發(fā)碼表明數(shù)據(jù)已經(jīng)接受結(jié)束。

H_L_LEVEL_Judge()是接受數(shù)據(jù)時判斷高低電平。

如果亂碼，請參考：

http://blog.csdn.net/mhjerry/article/details/6601324

注明：以下代碼為純軟件方式，沒有用到中斷，定時器方式，純CPU查詢，但測試結(jié)果倒也可以，至少比較穩(wěn)定，得到的碼值不管對不對，都是那個值。

[cpp]view plaincopy
  1. /*------------------------------------------------------------*-
  2. 紅外收發(fā).C
  3. ------------------------------------------------------------
  4. 遙控器測試
  5. -*------------------------------------------------------------*/
  7. #include
  9. //---紅外接收一體化輸出口----------------------------------
  10. sbitIR_Out=P3^2;
  12. bitSTART_Flag=0;
  13. bitBOOT_REPEATING_CODE_Flag=0;
  14. unsignedcharDATA[4]={0};
  15. bdataunsignedcharTEMP_BIT;
  17. sbitB0=TEMP_BIT^0;
  18. sbitB1=TEMP_BIT^1;
  19. sbitB2=TEMP_BIT^2;
  20. sbitB3=TEMP_BIT^3;
  21. sbitB4=TEMP_BIT^4;
  22. sbitB5=TEMP_BIT^5;
  23. sbitB6=TEMP_BIT^6;
  24. sbitB7=TEMP_BIT^7;
  26. //---有無遙控信號判斷函數(shù)----------------------------------
  27. bitSTART_Judge();
  29. //---連發(fā)碼判斷函數(shù)----------------------------------------
  30. bitBOOT_REPEATING_CODE_Judge();
  32. //---"0"和"1"識別------------------------------------------
  33. bitH_L_LEVEL_Judge();
  35. //---串口初始化--------------------------------------------
  36. voidUART_Initial();
  38. voidDELAY_Us(unsignedintUs)
  39. {
  40. unsignedintx;
  41. for(x=0;x<=(Us/200-1);x++);
  42. }
  43. voidDELAY_Ms(unsignedintMs)
  44. {
  45. unsignedintx,y;
  46. for(x=0;x<=(Ms-1);x++)
  47. {
  48. for(y=0;y<=120;y++);
  49. }
  50. }
  52. voidmain()
  53. {
  54. unsignedchari;
  55. UART_Initial();
  56. IR_Out=1;
  57. while(1)
  58. {
  59. START_Flag=START_Judge();
  60. BOOT_REPEATING_CODE_Flag=BOOT_REPEATING_CODE_Judge();
  61. if(START_Flag&&!BOOT_REPEATING_CODE_Flag)
  62. {
  63. for(i=0;i<4;i++)
  64. {
  65. B0=H_L_LEVEL_Judge();
  66. B1=H_L_LEVEL_Judge();
  67. B2=H_L_LEVEL_Judge();
  68. B3=H_L_LEVEL_Judge();
  69. B4=H_L_LEVEL_Judge();
  70. B5=H_L_LEVEL_Judge();
  71. B6=H_L_LEVEL_Judge();
  72. B7=H_L_LEVEL_Judge();
  73. DATA[i]=TEMP_BIT;
  74. }
  75. for(i=0;i<4;i++)
  76. {
  77. SBUF=DATA[i];
  78. while(TI==0);
  79. TI=0;
  80. }
  81. }
  82. }
  83. }
  85. voidUART_Initial()
  86. {
  87. SCON=0x50;//SCON:模式1,8-bitUART,使能接收
  89. TMOD|=0x20;//TMOD:timer1,mode2,8-bitreload
  91. TH1=0xFD;//TH1:reloadvaluefor9600baud@
  92. //11.0592MHz
  93. TR1=1;//TR1:timer1run
  95. EA=0;//關(guān)閉總中斷
  96. ES=0;//關(guān)閉串口中斷
  97. }
  100. bitSTART_Judge()
  101. {
  102. bitTEMP_Flag=1;
  103. unsignedchari=0;
  105. //在正常無遙控信號時，一體化紅外接收頭輸出是高電平，程序一直在循環(huán)。
  106. while(IR_Out==1);
  108. //重復10次，目的是檢測在6876~8352微秒內(nèi)如果出現(xiàn)高電平就退出解碼程序
  109. for(i=0;i<9;i++)
  110. {
  111. DELAY_Us(800);//測試實際延時約為764~928us
  112. if(IR_Out==1)
  113. {
  114. TEMP_Flag=0;
  115. break;
  116. }
  117. }
  119. returnTEMP_Flag;
  120. }
  122. bitBOOT_REPEATING_CODE_Judge()
  123. {
  124. bitTEMP_Flag=1;
  125. while(IR_Out==0);//等待高電平避開9毫秒低電平引導脈沖
  127. DELAY_Ms(1);//測試實際延時約為1.007ms
  128. DELAY_Ms(1);//測試實際延時約為1.007ms
  129. DELAY_Us(200);//0.086ms
  130. DELAY_Us(200);//0.086ms
  131. DELAY_Us(200);//0.086ms
  132. //共計2.272ms
  134. if(IR_Out==0)
  135. {
  136. TEMP_Flag=1;//是連發(fā)碼
  137. }
  138. else
  139. {
  140. TEMP_Flag=0;//不是連發(fā)碼，而是引導碼
  141. }
  142. returnTEMP_Flag;
  143. }
  144. bitH_L_LEVEL_Judge()
  145. {
  146. while(IR_Out==0);//等待地址碼第一位的高電平信號
  147. DELAY_Us(800);//測試實際延時約為764~928us
  148. if(IR_Out==1)
  149. {
  150. DELAY_Ms(1);//測試實際延時約為1.007ms
  151. return1;
  152. }
  153. else
  154. {
  155. return0;
  156. }
  157. }


編輯如下：

01 FE 8B 74 --- 01 FE 8D 72 --- 01 FE 8F 70

01 FE 89 76 --- 01 FE 81 7E --- 01 FE 87 78

01 FE 0F F0 --- 01 FE 2B D4 --- 01 FE 13 EC

01 FE 2D D2 --- 01 FE 33 CC --- 01 FE 1B E4

01 FE 19 E6 --- 01 FE 31 CE --- 01 FE BD 42

01 FE 11 EE --- 01 FE 39 C6 --- 01 FE B5 4A
以上為對應按鍵的編碼。

過程中存在問題：

一是如何有效的識別引導碼和連發(fā)碼，因為這個能直接影響到長時間按鍵，單片機的響應與否。這個問題，貌似我以解決，就是長時間按鍵后，單片機識別一次按鍵后，如果還是同一按鍵，就不與理睬。

還有一個問題就是，如果連續(xù)按下兩次按鍵，該程序能夠識別出，但是如果間隔很短，第二下按鍵的編碼容易出錯，容易變成這樣：

03 FE 8B 74.。。。就是第一個字節(jié)出現(xiàn)誤差，這個問題現(xiàn)在還未來得及解決。

還有就是本程序?qū)τ谘訒r函數(shù)的精度要求很高，因為本身處理的脈沖就是MS級別的。所以需要嚴格的測試延時函數(shù)的實際延時時間：

以上的代碼，可以看出許多問題，軟件延時不準確，大量的“while( IR_Out == 0 ) ;”代碼，抗干擾能力弱，容易進入死循環(huán)。

下面介紹的這種解碼方法，利用外部中斷觸發(fā)程序，定時器定時（但沒有設(shè)置定時中斷程序，即判斷TF的值確定定時結(jié)束），在代碼過程中，開頭的一個7.93ms延時，足以濾掉不合法的紅外信號。應該說效率質(zhì)量更高的。

代碼注釋很詳細，在此不在細述：

[cpp]view plaincopy
  1. /*------------------------------------------------------------*-
  2. IR_Decoder.C(v1.00)
  3. ------------------------------------------------------------
  4. 名稱：遙控器紅外解碼，PO口接LED，顯示功能碼以供查看
  5. 編寫：mhjerry
  6. 日期：20011.7
  7. 內(nèi)容：按遙控器上的按鍵，會在PO口LED上顯示
  8. -*------------------------------------------------------------*/
  9. #include"reg52.h"
  11. //此口為紅外信號輸入MCU口
  12. sbitIR_Out=P3^2;
  14. //主程序運行標志位,運行主程序時LED滅，運行中斷程序時LED亮
  15. sbitIR_Flag=P3^1;
  17. //LED顯示口
  18. #defineLED_PortP1
  20. //用于存放按鍵碼值，初始化為00000000這樣接受數(shù)據(jù)時可以只考慮1了
  21. unsignedchardat[4]={0,0,0,0};
  24. /*............................................................*/
  25. voidmain()
  26. {
  27. IR_Out=1;//此口為MCU輸入口，故需要置1
  28. IR_Flag=1;//滅LED燈
  29. TMOD=0x01;//定時器0，方式1
  30. IT0=1;//外部中斷0，下降沿觸發(fā)
  31. EX0=1;//準許外部中斷
  32. EA=1;//CPU準許中斷
  34. while(1)
  35. {
  36. IR_Flag=1;//執(zhí)行主程序時,LED燈滅
  37. }
  38. }
  39. /*------------------------------------------------------------*-
  40. 函數(shù)名稱：Int0()
  41. 函數(shù)輸入：無(容許中斷時，外部觸發(fā))
  42. 函數(shù)輸出：無
  43. 函數(shù)說明：外部中斷0中斷處理
  44. -*------------------------------------------------------------*/
  45. voidInt0()interrupt0
  46. {
  47. unsignedchari,j;
  48. EX0=0;//關(guān)閉外部中斷0
  49. IR_Flag=0;//執(zhí)行中斷程序時,LED燈亮
  50. i=10;//0.793ms延時，運行10次
  51. while(--i)
  52. {
  53. //定時0.793ms,延時0.793ms*10=7.93ms
  54. TH0=0xfc;
  55. TL0=0xe7;
  56. TR0=1;
  57. while(!TF0);
  58. TF0=0;
  59. TR0=0;
  61. //這7.93ms期間只要IR_Out變高電平,就非合法的紅外信號，跳出
  62. if(IR_Out)
  63. {
  64. EX0=1;//準許中斷
  65. return;
  66. }
  67. }
  69. //程序進行到這里，表明是合法的紅外信號(利用9ms判斷)
  70. while(!IR_Out);//等待9ms低電平過去
  72. //程序進行到這里，表明經(jīng)過9ms低電平
  73. TH0=0xf6;
  74. TL0=0xff;
  75. TR0=1;
  76. while(!TF0);
  77. TF0=0;
  78. TR0=0;//延時2.305ms
  80. //IR_Out為低表明是連發(fā)碼，不予理睬，跳出
  81. if(!IR_Out)
  82. {
  83. EX0=1;
  84. return;
  85. }
  87. //程序進行到這里，表明是引導碼，等待4.5ms高電平的過去
  88. while(IR_Out);
  90. //開始接收用戶碼
  91. for(i=0;i<4;i++)
  92. {
  93. for(j=0;j<8;j++)
  94. {
  95. while(!IR_Out);//等待低電平過去
  96. dat[i]>>=1;//把上次的數(shù)據(jù)位右移一位
  98. TH0=0xfc;
  99. TL0=0xe7;
  100. TR0=1;
  101. while(!TF0);
  102. TR0=0;
  103. TF0=0;//延時0.793ms
  105. //若為數(shù)據(jù)"1"，則延時后IR_Out為高電平
  106. if(IR_Out)
  107. {
  108. dat[i]|=0x80;//所有數(shù)據(jù)位1放最高位
  109. while(IR_Out);//等待高電平過去
  110. }
  111. }
  112. }
  113. LED_Port=dat[2];
  114. EX0=1;//開中斷
  115. return;
  116. }
  117. /*------------------------------------------------------------*-
  118. ----ENDOFFILE-------------------------------------------
  119. -*------------------------------------------------------------*/

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