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	 > 嵌入式系統(tǒng) > 設(shè)計應(yīng)用 > 紅外遙控系統(tǒng)原理及單片機(jī)軟件解碼程序
          
    
          

          

          


	
	
	

          
	
          
		
          
			
          紅外遙控系統(tǒng)原理及單片機(jī)軟件解碼程序
          
						
          
				作者：
				時間：2016-11-23
				來源：網(wǎng)絡(luò)

							
				
				
				
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			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(yīng)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://yuyingmama.com.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(yùn)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(dāng)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(jìn)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(jìn)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(jìn)制碼經(jīng)38kHz的載頻進(jìn)行二次調(diào)制以提高發(fā)射效率，達(dá)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(jìn)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(jī)種遙控碼互相干擾。該芯片的用戶識別碼固定為十六進(jìn)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(dāng)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(dǎo)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(jìn)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(jìn)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(dǎo)碼還是連發(fā)碼，引導(dǎo)碼則進(jìn)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(fù)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(dǎo)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(dǎo)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(yīng)按鍵的編碼。
          過程中存在問題：
          一是如何有效的識別引導(dǎo)碼和連發(fā)碼，因為這個能直接影響到長時間按鍵，單片機(jī)的響應(yīng)與否。這個問題，貌似我以解決，就是長時間按鍵后，單片機(jī)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(yán)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(zhǔn)確，大量的“while( IR_Out == 0 ) ;”代碼，抗干擾能力弱，容易進(jìn)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(yīng)該說效率質(zhì)量更高的。
          代碼注釋很詳細(xì)，在此不在細(xì)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(yùn)行標(biāo)志位,運(yùn)行主程序時LED滅，運(yùn)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(zhǔn)許外部中斷
          32. EA=1;//CPU準(zhǔn)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(yùn)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(zhǔn)許中斷
          65. return;
          66. }
          67. }
          69. //程序進(jìn)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(jìn)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(jìn)行到這里，表明是引導(dǎo)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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