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、編碼調制、LED紅外發(fā)射器;接收部分包括光、電轉換放大器、解調、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38kt_{z的載頻進行二次調制以提高發(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之內沒有信號收到就表示當前的數(shù)據(jù)幀已經接收完畢。

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，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}[!--empirenews.page--]

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。