AVR單片機(jī)捕獲中斷實(shí)現(xiàn)紅外線解碼
摘要：AVR單片機(jī)是Atmel公司推出的一個(gè)單片機(jī)系列。由于該系列單片機(jī)的集成度高，因此，其軟/硬件設(shè)計(jì)都變得更加簡潔。文中介紹通過AVR單片機(jī)的捕獲中斷來實(shí)現(xiàn)紅外線通訊解碼的一種方法。
關(guān)鍵詞：AVR；紅外線解碼；輸入捕獲中斷
1 紅外線編碼
紅外線編碼是數(shù)據(jù)傳輸和家用電器遙控常用的一種通訊方法，其實(shí)質(zhì)是一種脈寬調(diào)制的串行通訊。家電遙控中常用的紅外線編碼電路有μPD6121G型HT622型和7461型等。本文就以這些電路的編碼格式來討論怎樣使用AVR單片機(jī)的捕獲中斷功能來實(shí)現(xiàn)其解碼。
紅外線通訊的發(fā)送部分主要是把待發(fā)送的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成一定格式的脈沖，然后驅(qū)動(dòng)紅外發(fā)光管向外發(fā)送數(shù)據(jù)。接收部分則是完成紅外線的接收、放大、解調(diào)，還原成同步發(fā)射格式相同（但高、低電位剛好相反的脈沖信號。這些工作通常由一體化的接收頭來完成，主要輸出TTL兼容電平。最后通過解碼把脈沖信號轉(zhuǎn)換成數(shù)據(jù)，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸。圖1是一個(gè)紅外線遙控制系統(tǒng)的原理框圖。
圖2示出該紅外遙控系統(tǒng)的編碼格式。圖中，μPD6121G遙控器的二進(jìn)制“0”由0.56ms的間隔加0.565ms的脈沖表示；二進(jìn)制“1”由0.56ms的間隔加1.685ms的脈沖表示。每次發(fā)送的32二進(jìn)制碼可分成兩部分，其中前16位是遙控器辨識碼，主要用于區(qū)別不同遙控器，后16位是操作碼。這兩個(gè)部分的后8位都是前8位的反碼，用作數(shù)據(jù)校驗(yàn)。每幀數(shù)據(jù)以9ms的間隔加4.5ms的脈沖作為數(shù)據(jù)頭。
2 AVR單片機(jī)
AVR系列單片機(jī)是Atmel公司于1997年推出的一款全新配置的、采用精簡指令（RISC-Redued Instruction Set CPU）結(jié)構(gòu)的新型8位單片機(jī)。由于AVR單片機(jī)采用單指令操作，所以，在相同時(shí)鐘的情況下，AVR的指令周期只有8051型機(jī)的1/2，而且AVR采用兩極指令流水線，可以在執(zhí)行當(dāng)前指令的同時(shí)獲取下一條指令，所以具備1MI/s/MHz的調(diào)整處理能力。不同于8051型機(jī)的是AVR采用32個(gè)通用工作寄存器，克有了單一累加器數(shù)據(jù)處理帶來的瓶勁現(xiàn)象，從而使得指令代碼更加靈活，編碼更容易。此外，AVR中還集成了A/D、PWM、EEPROM、FLASH、SPI、WTD、IIC、T/C等功能，使外圍電路變得很簡單。
3 基于AVR單片機(jī)的硬件實(shí)現(xiàn)
本文以AVR系列中高性價(jià)比的Atmage8為例，利用16位時(shí)鐘單元T/C1的捕獲中斷來實(shí)現(xiàn)紅外線解碼。T/C1內(nèi)部的輸入捕獲單元可以應(yīng)用于精確捕獲外部發(fā)生的事情，亦即事件發(fā)生的時(shí)間印記(time-stamp)。當(dāng)一個(gè)輸入捕獲事件發(fā)生在外部引腳ICPI上的邏輯電平也隨之發(fā)生變化時(shí)，T/C1的計(jì)數(shù)值將被拷貝到捕獲寄存器ICR1并設(shè)置捕獲中斷標(biāo)志，如果捕獲中斷允許并且總中斷IE打開，系統(tǒng)則進(jìn)入中斷服務(wù)程序。這種捕獲中斷通常用于頻率和周期的精確測量，如電機(jī)轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向的測量。本文介紹怎樣利用這一功能測量紅外線脈沖的脈寬以實(shí)現(xiàn)紅外傳輸?shù)慕獯a。捕獲中斷的觸發(fā)可以是ICP1引腳上電平變化的上升沿，也可以是下降沿。根據(jù)前述脈沖調(diào)制規(guī)則，現(xiàn)以下降沿為觸發(fā)事件來進(jìn)行討論。
圖3是該系統(tǒng)的工作時(shí)序圖，圖中，一個(gè)下降沿到下一個(gè)下降沿之間剛好是一個(gè)脈沖加一個(gè)間隙的時(shí)間，這樣，根據(jù)編碼規(guī)則，這個(gè)時(shí)間長度所對應(yīng)的信號關(guān)系如下：
數(shù)據(jù)頭的時(shí)間：Th=9+4.5=13.5ms
數(shù)據(jù)“0”的時(shí)間：T0=0.565+0.56=1.125ms
數(shù)據(jù)“1”的時(shí)間：T1=1.685+0.56=2.245ms
4 軟件編程
基于AVR單片機(jī)的捕獲中斷來實(shí)現(xiàn)紅外編碼的軟件程序流程如圖4所示。下面是其
C語言程序代碼：
C程序代碼：
*pragma interrupt_handler IceInt:6 //中斷程序說明
void ICEInit(void) //T/C1初始化
{
TIMSK=0X20; //使能捕獲中斷
TCCR1A=0X00； //T/C1時(shí)鐘與系統(tǒng)相同，本文使用系統(tǒng)AVR內(nèi)部自帶1MHz振蕩源.T/C1時(shí)鐘周期為1μs
TCCR1B=0X81； //使能噪音抑制，下降沿觸發(fā)中斷
}
void IceInt(void)
{
static nint oldFall;
uint temp,newFall;
newFall=ICR1;
temp=newFall-oldFall; //計(jì)算脈沖加間隔的時(shí)間
oldFall=newFall;
if(temp>1024 && temp<1225) // "0"信號
{
temp=0;
}
else if(temp>2145 && temp<2345) //“1”信號
{
temp=1;
}
else if(temp>13400 && temp<13600) //header信號
{
bitcnt=0;
data0=0;
data1=0'
return; //返回，等待下次開始接收
}
else ///干擾信號
{
return;
}
bitcnt++;
if(bitcnt<16) //開始接收前16位
{
data0=data0|(uint)temp;
data0=data0<<1;
}
else if(bitcnt==16)
{
data0=data0|(uint)temp;
}
else if(bitcnt<32) //開始接收后16位
{
data1=data1|(uint)temp;
data1=data1<<1;
}
else if(bitcnt==32) //接收完最后一位
}
data1=data1|(uint)temp;
}
}
該單片機(jī)的主循環(huán)程序中含有一些代碼檢測bitcnt，當(dāng)bitcnt=32時(shí)，表明一幀數(shù)據(jù)已接收完成，并將bitcnt設(shè)置為0xff，然后對接收的數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)的處理。程序調(diào)試最好配合串行通訊來進(jìn)行，這樣可以在PC上顯示數(shù)據(jù)或者畫出波形以方便驗(yàn)證。If(temp>1025 && temp<1225)這條語句是辨識“0”的代碼，它是以T0-100<T0<T0+100為范圍確害的“0”，該范圍的大小決定著接收的準(zhǔn)確度與靈敏度，單位為μs，后面兩個(gè)兩條語句含義相同。
需要補(bǔ)充的是當(dāng)鍵盤按下長達(dá)108ms時(shí)，發(fā)射端開始發(fā)送連續(xù)信號，與單次發(fā)送一樣，只是header信號是由9ms的間隔加2.5ms的脈沖組成的。
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