用增強型51單片機實驗板實現(xiàn)紅外線遙控

標簽：化紅外接收  集紅外接收 

紅外線遙控是目前使用最廣泛的一種通信和遙控手段。工業(yè)設備中，在高壓、輻射、有毒氣體、粉塵等環(huán)境下，采用紅外線遙控不僅完全可靠而且能有效地隔離電氣干擾。

1.紅外遙控系統(tǒng)

通用紅外遙控系統(tǒng)由發(fā)射和接收兩大部分組成，使用編/解碼專用集成電路芯片來進行控制操作。發(fā)射部分包括鍵盤矩陣、編碼調(diào)制、LED紅外發(fā)射器;接收部分包括光、電轉換放大器、解調(diào)、解碼部分電路。

2.遙控發(fā)射器及其編碼

下面以日本NEC的uPD6121G組成發(fā)射電路為例說明編碼原理。當發(fā)射器按鍵按下后，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”0”、“1”定義波形如圖2所示。

上述“0”和“1”組成的32位二進制碼經(jīng)38kt_{z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3所示為最終發(fā)射出去的紅外信號波形。

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0仆1.;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。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4為發(fā)射波形圖。

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)射代碼由一個起始碼(9ms)，一個結果碼(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)代碼)將僅由起始碼(9ms)和結束碼(2.5ms)組成。

3.接收頭及解碼

一體化紅外線接收頭是一種集紅外線接收和放大于一體，不需要任何外接元件，就能完成從紅外線接收到輸出與TTL電平信號兼容的所有工作，而體積較小，很多家電中都采用此類紅外接收頭，它適合于各種紅外線遙控和紅外線數(shù)據(jù)傳輸，如圖1左下角所示為增強型51實驗板上的一體化紅外線接收頭。

下面我們就來一起看一下增強型51實驗板是如何來解uPD6121紅外線編碼及如何使用紅外線來進行各式各樣的控制。

學習了紅外發(fā)射原理后，可以想到解碼的關鍵是如何識別“0”和“1”，從位的定義我們可以發(fā)現(xiàn)”0”、“1”均以0.56ms的低電平開始，不同的是高電平的寬度不同，“0”為0.56ms，“1”為1.68ms，所以必須根據(jù)高電平的寬度區(qū)別“0”和“1”。如果從0.56ms低電平過后，開始延時，0.56ms以后，若讀到的電平為低，說明該位為”0”，反之則為“1”，為了可靠起見，延時必須比0.56ms長些，但又不能超過1.12ms，否則如果該位為”0”，讀到的已是下一位的高電平，因此取(1.12ms+0.56ms)/2=0.84ms最為可靠，一般取0.84ms左右均可。同時，我們還應注意的是，根據(jù)碼的格式，應該等待9ms的起始碼和4.5ms的結果碼完成后才能讀碼。

學習板上的一體化紅外接收頭一共有3個腳，分別是“地”、“電源”、“數(shù)據(jù)”，其“數(shù)據(jù)”腳與51單片機的“INTO”腳，整個過程可以分成兩步，第一步是讀取并判斷引導碼是否正確，如果不是則直接返回并初始化檢測參數(shù);第二步是連續(xù)4次，按照每次8bit讀取4個字節(jié)的后續(xù)數(shù)據(jù)，其中，檢測過程里對”0”和“1”的判斷必須是在開啟計時之后，以減少因為程序執(zhí)行而導致的測量時間長度上誤差。

解碼過程關鍵是使用單片機的定時器，我們可以用引導碼的下降沿來觸發(fā)單片機的定時器開始計時處理，這樣就可以獲得電平的時間長度了，一般的遙控器編碼在長按按鍵的時候，會連續(xù)發(fā)數(shù)據(jù)，可能是同樣的數(shù)據(jù)，也有可能是個特定的所謂的重復幀，但大致上15ms之內(nèi)沒有信號收到就表示當前的數(shù)據(jù)幀已經(jīng)接收完畢。

解碼部分程序代碼如下：

unsignedcharuPD6121_read_code_8(void){unsignedchartemp=0;unsignedchari;for(i=0;<8;i++){temp=temp》1：

while(ir_receive==0);//等待高電平測試結束TR1=0;//高電平測試結束，停止計時high_level_time=TH1*256+TL1;//保存高電平的數(shù)據(jù)TH1=0;TL1=0;TR1=1;//啟動對低電平的測試while(ir_receive==1){if(TH1>0x4e){decode_error=1;return0;}//超時出錯，返回}

TR1=0;//低電平測試結束Iow_level_time=TH1*256+TL1;//保存低電平的數(shù)據(jù)TH1=0;TL1=0;TR1=1;//如果電平長度不在合理的范圍內(nèi)，則認為出錯if((high_level_time<400)II(high_level_time>700)II(Iow_level_time<400)II(Iow_level—time>1900)){decode_error=1;returnO;}

if((Iow_level_time>400)&&(Iow_level_time<700))temp=temp&0x7f;if((Iow_level_time>1400)&&(Iow_level_time<1900))temp=temp1ox80;}　returntemp;}nsignedcharuPD6121_decode(void)//解碼出錯返回1，對則返回OTR1=1：//開始測量引導碼(或重復碼)的高電平寬度while(ir_receive==0);//等待電平變高，不需要超時監(jiān)測TR1=0;//高電平(對發(fā)射電路而言)測試結束high_level_time=TH1*256+TL1：//保存高電平的數(shù)據(jù)//————————————————————TH1=0;TL1=0;TR1=1;//啟動對低電平的測試while(ir_receive==1)//在對高電平進行查詢時，計超時。大于20ms出錯{if(TH1>0x4e)return1：//測試超時后直接初始化相關變量，開始下次測試}

TR1=0：//低電平(對發(fā)射電路而言)測試結束Iow_level_time=TH1*256+TL1：

//保存低電平的數(shù)據(jù)TH1=0;TL1=0;TR1=1;//為增加計時的準確性，數(shù)據(jù)的處理都是在計時過程里//判斷引導碼(或重復碼)是否正確，如果不正確，則設置出錯標志位，并退出中斷程序if((high_level_time<8500)II(high_level_time>9500)II(Iow_level_time<1000)II(Iow_level_time>5000)){return1：//因是引導碼出錯，所以直接初始化后重新開始測試}

//——————————————————//對是引導碼還是重復碼進行判斷。如果是重復碼，就跳過后面數(shù)據(jù)的讀取if((Iow_level—time>1000)&&(Iow_level_time<3500))repeat_code_detected=1：

if((Iow_level_time>4000)&&(Iow_level_time<5000))Ioad_code_detected=1;if(repeat_code_detected==1)return1;//直接結束，temp1=uPD6121_read_code_8();//讀后面的系統(tǒng)、按健等數(shù)據(jù)，temp2=uPD6121_read_code_8();teMP3=uPD6121_read_code_8();temp4=uPD6121_read_code_8();TR1=0：

if(decode_error==1)return1：//無論是哪部分解碼出錯，都是重新開始if((temp1!=Ntemp2)II(temp3!

=～temp4)){return1;}

sys_code=temp1：

key_code=temp3;data_available=1;return0：

如圖5所示，是我們完成紅外線實驗所必需的設備，準備好硬件設備后，我們將紅外線解碼控制程序通過A51編程器燒入AT89S51單片機芯片，然后將芯片插到增強型51實驗板上通電運行即可。

圖6為增強型51實驗板做紅外解碼電路，從而進行數(shù)碼管顯示的實驗電路板。

最后，要提醒大家一下，在做紅外實驗需要注意的是：不同的紅外線遙控器編碼方式可能不同，你可能會發(fā)現(xiàn)有很多紅外線遙控器的外表幾乎都一樣。

但對于同一電器設備卻有些能用，有些不能用，這就是因為遙控器內(nèi)部使用了不同的編碼芯片的原因，或許你會想到用家中的電視機或空調(diào)的遙控器來完成紅外線解碼的實驗，但你必須得事先知道該遙控器的紅外線編碼芯片是什么類型的，否則就比較麻煩了，而現(xiàn)在眾多紅外線遙控器廠商為了保護自己的知識產(chǎn)權已將編碼芯片打磨，這對我們DIY愛好者來說就不太有利了。