紅外遙控信號的一種編碼解碼方法

1、2004年第8期儀表技術與傳感器InstrumentTechniqueandSensor2004No18紅外遙控信號的一種編碼解碼方法聶詩良,李磊民(西南科技大學信息與控制工程學院,四川綿陽621002)摘要:以HS0038(紅外信號接收頻率為38kHz)作為紅外接收頭,詳細介紹了紅外遙控信號的單片機軟件編碼解碼方法,包括編碼、調(diào)制和解碼的原理以及以AT89C2051為核心的硬件電路和程序實現(xiàn),實現(xiàn)了基于字節(jié)的紅外數(shù)據(jù)傳輸。經(jīng)實驗測試,該方法能使紅外遙控信號可靠發(fā)送和接收,傳輸距離可達15m,如果適當減少編碼所用的脈沖個數(shù),傳輸速度可達1200bit/s.該方法可用于一些計算機控制系統(tǒng)中。關鍵

2、詞:紅外遙控;單片機;編碼解碼中圖分類號:TP3文獻標識碼:A文章編號:1002-1841(2004)08-0028-02EncodingandDecodingMethodforIR2NIEShi2liang(SchoolofInformationandControlof,Mianyang621002,China)Abstract:Indetailremote2controlsignalwithsoftwareofmicrochip,in2fraredsignalwasiskHz,includingprincipleofencodingandmodulationanddecoding,hard

3、warecircuitwhosecenterprogram.Transmissionofinfraredremote2controlsignalbasedonbytewasrealized.Itsexperi2mentindicatesthatthecanbenefittoreliabletransmissionofinfraredremote2controlsignal,distanceoftransmissioncouldreach15m,speedoftransmissioncouldreach1200bit/sifnumberofthepulseofencodingwouldbered

4、ucedproperly.Themethodcouldbeusedtocomputercontrolsystem.KeyWords:InfraredRemote2control;Microchip;EncodingandDecoding1單片機紅外遙控的原理1.1單片機紅外遙控概述紅外遙控有發(fā)送和接收兩個組成部分。一方面,發(fā)送端采用單片機將待發(fā)送的二進制信號編碼調(diào)制為一系列的脈沖串信號,通過紅外發(fā)射管發(fā)射紅外信號;另一方面,目前紅外接收端普遍采用價格低、性能可靠的一體化紅外接收頭(如HS0038接收紅外信號,頻率為38kHz,周期約為26s)接收紅外信號,它同時對信號進行放大、檢波、整形,得到

5、TTL電平的編碼信號,再送給單片機,經(jīng)單片機解碼并執(zhí)行,去控制相關對象。如圖1所示。二進制信號的調(diào)制仍由發(fā)送單片機來完成,它把編碼后的二進制信號調(diào)制成頻率為38kHz的間斷脈沖串,相當于用二進制信號的編碼乘以頻率為38kHz的脈沖信號得到的間斷脈沖串,即調(diào)制后用于紅外發(fā)射二極管發(fā)送的信號。如圖3所示,A為二進制信號的編碼波形,B為頻率為38kHz(周期為26s)的連續(xù)脈沖串,C為經(jīng)調(diào)制后的間斷脈沖串(相當于C=A×B),用于紅外發(fā)射二極管發(fā)送的波形。圖3中待發(fā)送的二進制數(shù)據(jù)為101。圖1單片機紅外遙控的過程1.2二進制信號的編碼采用不同的脈寬寬度來實現(xiàn)二進制信號的編碼,可由發(fā)送單片機

6、來完成。用圖2(a)表示二進制信號中的高電平“1”,其特征是脈沖中低電平與高電平的寬度均等于0152ms,相當于20個26s的寬度;用圖2(b)表示二進制信號中的低電平“0”,其特征是脈沖中高電平的寬度等于0152ms,而低電平的寬度是1104ms,相當于40個26s的寬度。上述20個和40個脈沖寬度還可適當減少,以增加數(shù)據(jù)傳輸速度。圖3二進制信號的調(diào)制1.4二進制信號的解調(diào)二進制信號的解調(diào)由一體化紅外接收頭HS0038來完成,它把收到的紅外信號(圖4中波形D,即圖3中波形C)經(jīng)內(nèi)部處理并解調(diào)復原,輸出圖4中波形E(正好是對圖3中波形A的取反),HS0038的解調(diào)可理解為:在輸入有脈沖串時,輸

7、出端輸出低電平,否則輸出高電平。(a)“1”的表示(b)“0”的表示圖2二進制信號的編碼1.3二進制信號的調(diào)制收稿日期:2003-08-24收修改稿日期:2004-04-27圖4HS0038的輸入輸出波形第8期聶詩良等:紅外遙控信號的一種編碼解碼方法291.5二進制信號的解碼二進制信號的解碼由接收單片機來完成,它把紅外接收頭送來的二進制編碼波形(圖4中波形E)通過解碼還原出發(fā)送端發(fā)送的數(shù)據(jù)。如圖4,把波形E解碼還原成數(shù)據(jù)信號101。1.6基于字節(jié)傳輸?shù)募t外遙控數(shù)據(jù)格式在發(fā)送字節(jié)的開始先通過單片機發(fā)送40個脈沖寬度(每個脈沖周期26s)的高電平作為傳輸開始,接著發(fā)送8位數(shù)據(jù)(字節(jié)高位在前,低位在

8、后),最后發(fā)送20個脈沖寬度的低電平作為傳輸結束,如圖5所示。LJMPNEXTS1:MOVR5,#20;發(fā)送編碼“1”,先發(fā)送20個脈沖寬度的低電平LCALLLMOVR5,#20;發(fā)送20個脈沖LCALLHNEXT:DJNZR4,GO;發(fā)送8位未完,繼續(xù)MOVR5,#20;8位傳輸結束,再發(fā)送20個脈沖寬度的低電平(結束幀)LCALLLRET;1個周期t=26s的脈沖(24z晶振,1個機器周期=015s)H;01sR6,D11次×1s/次=11sCP1.0;015sMOVR6,#11;015sDJNZR6,S|;11sDJNZR5,H;1sRET;1s;1個26s寬度的低電平L:CL

9、RP1.0;015sMOVR6,#24;015sDJNZR6,S|;24sRET;1s2.2.2接收程序設計圖5基于字節(jié)傳輸?shù)募t外遙控數(shù)據(jù)格式2單片機紅外遙控的實現(xiàn)2.1硬件電路設計如圖6,單片機采用AT,內(nèi)部有2kBP38,選用晶振頻率fosc=246(a),SE303是紅外發(fā)射二極管,當P1.0=1時,9013導通,SE303通電發(fā)射紅外線,實際上發(fā)射的是頻率為38kHz的脈沖串;反之,三極管9013截止,SE303截止,不發(fā)射。圖6(b)中,一體化紅外接收頭HS0038的圓形面為紅外接收面,它與SE303紅外發(fā)射管的有效收發(fā)直射距離可達35m.(a)發(fā)射電路(b)接收電路圖6單片機紅外遙

10、控的硬件電路2.2軟件設計2.2.1發(fā)射程序設計編程要點:因HS0038的紅外接收頻率為38kHz,所以載波信號采用38kHz的矩形波。載波信號由子程序產(chǎn)生,矩形波周期t=26s.對需要發(fā)送的二進制信號調(diào)制,如圖2“,1”用20個t的低電平和20個t的脈沖表示“,0”用40個t的低電平和20個t的脈沖表示,占空比分別為12和13,符合NEC通用編程要點:HS0038輸出的信號是解調(diào)后的反向信號(如圖4波形E),所以接收到的信號解碼也要經(jīng)過反向才能和發(fā)送信號編碼一致。當接收到同步幀后,進入解碼部分,接收完1幀(8bit)后,處理收到的數(shù)據(jù)并進入下一次接收。解碼采用軟件抽樣判決,以30個脈沖(1個

11、脈沖=26s)為判決門限,在門限時刻讀得低電平時(如圖7中A點),即可判定為編碼“1”;在門限時刻讀得高電平時(如圖7中B點),即可判定為編碼“0”。解碼一位后,需等到下一位的高電平到來,再計數(shù)30個脈沖后,判斷讀得的電平是高還是低,進行解碼。如圖7中,C點為高,解碼為“0”;D點為低,解碼為“1”。編碼,8bit/幀,帶同步幀(傳輸開始)和結束幀(傳輸結束),如圖5。發(fā)射1個字節(jié)的子程序如下:SEND:MOVA,#32H;發(fā)送“2”的ASC碼32HMOVR4,#8;發(fā)送8位MOVR5,#40;傳輸開始(同步幀),發(fā)送40個脈沖LCALLH;調(diào)用1次子程序H,產(chǎn)生1個周期26s的脈沖GO:RL

12、CA;發(fā)送字節(jié)的高位圖7波形解碼示意圖JCS1;判斷是發(fā)送“0”還是“1”MOVR5,#40;發(fā)送編碼“0”,先發(fā)送40個脈沖寬度的低電平LCALLL;調(diào)用1次子程序L,產(chǎn)生寬度為26s的低電平MOVR5,#20;發(fā)送20個脈沖LCALLH接收1個字節(jié)的程序如下:RECE:MOVR5,#8;接收8位JBP1.0,S|;等待同步幀,同步幀為低電平MOVR7,#30;同步幀(低電平)到來后,延時等待30個脈沖的時間LCALLDELAY;調(diào)用1次子程序DELAY,產(chǎn)生1個26s(下轉第32頁)的延時32Ts=kInstrumentTechniqueandSensor(6)Aug2004式中:Ts為采

13、樣周期;T為計算周期;k為1個計算周期內(nèi)采樣點的個數(shù)?？紤]到實際效果和實現(xiàn)的難易程度,系統(tǒng)采用了分頻發(fā)射,通過不同的頻點來區(qū)分不同的輪胎,并盡可能減小發(fā)射功率。5結束語系統(tǒng)采用分模塊設計,每1個輪胎對應1套感測和RF發(fā)射模塊,通過不同的發(fā)射頻點,實現(xiàn)對不同輪胎的識別和檢測,提高了系統(tǒng)的抗干擾能力。感測和發(fā)射模塊與接收模塊之間通過無線射頻進行數(shù)據(jù)傳輸。通過軟件設計來控制RF發(fā)射器的發(fā)射次數(shù),進一步降低功耗,延長了電源的使用壽命。系統(tǒng)各個模塊中的主要芯片,盡可能地選用了同一生產(chǎn)廠家的芯片,降低了對主要芯片的要求和成本,進一步提高了系統(tǒng)各個部分的兼容性和穩(wěn)定性。,把實4,48h的變壓檢測,:,正常情

14、況下,8;同時,準確檢測,還可以減少輪胎的磨損,進,具有現(xiàn)實意義。參考文獻1姚琳.來自西門子的輪胎壓力監(jiān)測.系統(tǒng)橡塑技術與裝備,2002(28):52.2張曉云.輪胎壓力監(jiān)測系統(tǒng).礦業(yè)快報,2002(8):22.圖3輪胎壓力采樣示意圖4抗干擾措施由于汽車有多個輪胎,每個輪胎中都要安裝1個數(shù)據(jù)采集和發(fā)射模塊,其中的無線射頻發(fā)射芯片若工作在同一頻點,相同頻率的射頻信號之間將會產(chǎn)生干擾,嚴重時,將會造成數(shù)據(jù)根本無法接收;另一方面,上情況,向,;分頻發(fā)根據(jù)RF發(fā)射芯片的,每1個無線射頻發(fā)射芯片占用惟一一個頻點;用汽車輪胎的輪轂鋼環(huán)作天線;控制發(fā)射功率以減少干擾。(上接第27頁)通過測量磁場的強弱,還可

15、以進行位置、距離的判別。在一些警衛(wèi)系統(tǒng)中,就是通過攝像機攝取人的圖像,與數(shù)據(jù)區(qū)的圖像進行鑒別。利用磁阻來獲取磁場信息有非接觸、成本低、體積小、隱蔽性的優(yōu)點,也可方便地實現(xiàn)與微機的接口。當然,由于微弱磁場的干擾以及三維物體形狀的不規(guī)則、磁場的不均勻性等問題,在三維復雜問題的識別中,要經(jīng)過很多復雜的提取、驗算工作,正在進一步的改進。(上接第29頁)JBP1.0,RECE;延時30個脈沖后,若P1.0=1,轉RECE重新檢測JNBP1.0,S|;延時30個脈沖后,若P1.0還是0,傳輸開始,再等編碼中的高電平(如圖7中E點和F點)GO:MOVR7,#30;編碼中的高電平到來后,延時30個脈沖的時間L

16、CALLDELAYJNBP1.0,RE1;延時30個脈沖后,P1.0=0轉RE1,P1.0=15.4其他應用順序執(zhí)行此外,由于AMR磁阻傳感器的優(yōu)良特性,人們也將它廣泛CLRC;P1.0=1時應解碼為0(圖7中B點),使C清0用于其他技術領域,如磁羅盤、電流測量、流動檢測、轉速檢測、RLCA;把移入寄存器A中,經(jīng)8次移位到A的高位閥位控制、點火定時、機器人控制、活門位置檢測、周期和時間JBP1.0,S|;跳過后續(xù)高電平(圖7中G點所在高電平段)測量、位移和力的測量,直線或旋轉運動及位置檢測以及磁場JNBP1.0,S|;跳過后續(xù)低電平(圖7中H點所在低電平段)分布的測量和鐵磁材料磁滯回線的測量等

17、領域。LJMPNEXT;轉接收下一位6結束語RE1:SETBC;P1.0=0時應解碼為1(圖7中A點),使C置1各向異性磁阻傳感器是一種以量子效應為原理的高精RLCA;把C=0移入寄存器A中度、小體積、高穩(wěn)定性的新型磁性傳感器。HMC1002有兩個JNBP1.0,S|敏感軸方向,是一種二維傳感器。它的offset與set/reset管NEXT:DJNZR5,GO;8位未接收完,繼續(xù)腳的設計有利于提高精度和數(shù)據(jù)測量的可重復性。將RETHMC1002與數(shù)字技術結合起來,在工業(yè)與軍事方面都有應;26s延時子程序(24MHz晶振,1個機器周期為015s)用的前景,在一些智能識別系統(tǒng)中應用的就是相關性檢測DELAY:NOP;015s的方法,而各項異性磁阻傳感器以其在弱磁檢測中的獨特MOVR6,#24;015s優(yōu)勢,在識別檢測方面一定有更廣的應用前景。DJNZR6,S|;24s參考文獻DJNZR7,DELAY;每次1s1BAIBICH.M.N.Phys.Rev.Lett,1988(64):2472-2487.RET;1s(可忽略)2周勛,梁冰清,唐文俊,等.磁電阻效應的研究進展.物理實驗,34562000,20(9):13-16.姚學標,鄭萬鎏,柳宗英.鐵磁金屬薄膜磁阻傳感器的研制.安徽大學學報,1995,15(1):4