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

            

            


	
	
	

            
	
            
		
            
			
            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)
				
				
				
				
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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://www.biyoush.com/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(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(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(dǎo)碼還是連發(fā)碼，引導(dǎo)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(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(yīng)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(biāo)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(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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