單片機(jī)紅外遙控器設(shè)計(jì)

1、單片機(jī)紅外遙控器設(shè)計(jì) 紅外線遙控是目前使用很廣泛的一種通信和遙控技術(shù)。由于紅外線遙控裝置具有體積小、功耗低、功能強(qiáng)、成本低等特點(diǎn)，因而，繼彩電、錄像機(jī)之后，在錄音機(jī)、音響設(shè)備、空凋機(jī)以及玩具等其它小型電器裝置上也紛紛采用紅外線遙控。工業(yè)設(shè)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。紅外線是太陽(yáng)光線中眾多不可見(jiàn)光線中的一種，由德國(guó)科學(xué)家霍胥爾于1800年發(fā)現(xiàn)，又稱(chēng)為紅外熱輻射,他將太陽(yáng)光用三棱鏡分解開(kāi)，在各種不同顏色的色帶位置上放置了溫度計(jì)，試圖測(cè)量各種顏色的光的加熱效應(yīng)。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，位于紅光外側(cè)的那支溫度計(jì)升溫最快。因此得到結(jié)論：太陽(yáng)

2、光譜中，紅光的外側(cè)必定存在看不見(jiàn)的光線，這就是紅外線。也可以當(dāng)作傳輸之媒界。 太陽(yáng)光譜上紅外線的波長(zhǎng)大于可見(jiàn)光線，波長(zhǎng)為0.751000m。紅外線可分為三部分，即近紅外線，波長(zhǎng)為0.751.50m之間；中紅外線，波長(zhǎng)為1.506.0m之間；遠(yuǎn)紅外線，波長(zhǎng)為6.0l000m 之間。 真正的紅外線夜視儀是光電倍增管成像，與望遠(yuǎn)鏡原理全完不同，白天不能使用，價(jià)格昂貴且需電源才能工作。【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，應(yīng)用編/解碼專(zhuān)用集成電路芯片來(lái)進(jìn)行控制操作，如圖1所示。發(fā)射部分包括鍵盤(pán)矩陣、編碼調(diào)制、LED紅外發(fā)送器；接收部分包括光、電轉(zhuǎn)換放大器、解調(diào)、解碼電路。圖1a紅

3、外發(fā)射原理圖圖1b 紅外接受原理圖【遙控發(fā)射器及其編碼】 紅外遙控發(fā)射器專(zhuān)用芯片很多，根據(jù)編碼格式可以分成兩大類(lèi)，這里我們以運(yùn)用比較廣泛，解碼比較容易的一類(lèi)來(lái)加以說(shuō)明，現(xiàn)以日本NEC的uPD6121G組成發(fā)射電路為例說(shuō)明編碼原理。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(jìn)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(jìn)制的“1”，其波形如圖2所示。上述“0”和“1”組成的32位二進(jìn)制碼經(jīng)38kHz的載頻進(jìn)行二次調(diào)

4、制以提高發(fā)射效率，達(dá)到降低電源功耗的目的。然后再通過(guò)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，連發(fā)波形如圖4所示。UPD6121G產(chǎn)生的遙控編碼是連續(xù)的32位二進(jìn)制碼組，其中前16位為用戶(hù)識(shí)別碼，能區(qū)別不同的電器設(shè)備，防止不同機(jī)種遙控碼互相干擾。該芯片的用戶(hù)識(shí)別碼固定為十六進(jìn)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。當(dāng)遙控器在按鍵按下后，周期性地發(fā)出同一種32位二進(jìn)制碼，周期約為108ms。一組碼本身的持續(xù)時(shí)間隨它包含的二進(jìn)制“0”和“1”的個(gè)數(shù)不同而不同，大約在4563ms之間，圖4為發(fā)射波形圖。當(dāng)一個(gè)鍵按下超過(guò)36ms，振蕩器使芯

5、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(gè)起始碼（9ms）,一個(gè)結(jié)果碼（4.5ms）,低8位地址碼（9ms18ms）,高8位地址碼（9ms18ms）,8位數(shù)據(jù)碼（9ms18ms）和這8位數(shù)據(jù)的反碼（9ms18ms）組成。如果鍵按下超過(guò)108ms仍未松開(kāi)，接下來(lái)發(fā)射的代碼（連發(fā)代碼）將僅由起始碼（9ms）和結(jié)束碼（2.5ms）組成。代碼格式（以接收代碼為準(zhǔn)，接收代碼與發(fā)射代碼反向） 位定義單發(fā)代碼格式 連發(fā)代碼格式 注：代碼寬度算法：16位地址碼的最短寬度：1.12×16=18ms 16位地址碼的最長(zhǎng)寬度：2.24ms×16=36ms 已知8位數(shù)據(jù)代碼

6、及其8位反代碼的寬度和不變：（1.12ms+2.24ms）×8=27ms 32位代碼的寬度為（18ms+27ms）(36ms+27ms) 1 解碼的關(guān)鍵是如何識(shí)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(kāi)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(guò)后，開(kāi)始延時(shí)，0.56ms以后，若讀到的電平為低，說(shuō)明該位為“0”，反之則為“1”，為了可靠起見(jiàn)，延時(shí)必須比0.56ms長(zhǎng)些，但又不能超過(guò)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

7、（1.12ms+0.56ms）/2=0.84ms最為可靠，一般取0.84ms左右均可。2 根據(jù)碼的格式，應(yīng)該等待9ms的起始碼和4.5ms的結(jié)果碼完成后才能讀碼。【紅外遙控解碼實(shí)驗(yàn)硬件】一體化紅外線接收器是一種集紅外線接收和放大整形于一體，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(hào)兼容的所有工作，而體積又很小巧，它適合于各種紅外線遙控和紅外線數(shù)據(jù)傳輸，廣泛用于電視機(jī)、衛(wèi)星接收機(jī)、VCD、DVD、音響、空調(diào)等家用電器中接收紅外信號(hào)，圖5是一體化接收頭的引腳排列圖，圖6是本站產(chǎn)品配套的采用屏蔽線焊接的一體化紅外接收頭，采用屏蔽線焊接，抗干擾能力強(qiáng)，接收更可靠。沒(méi)有購(gòu)買(mǎi)實(shí)驗(yàn)板配套

8、的一體化紅外接收頭的網(wǎng)友可以根據(jù)圖2所示接收頭引腳排列圖自己焊接一個(gè)。圖5：一體化紅外接收頭（引腳排列圖） 圖6：本站產(chǎn)品配套一體化紅外接收頭（已經(jīng)用屏蔽線焊接好，抗干擾能力強(qiáng)，插入實(shí)驗(yàn)板即可使用）下面就是我們將要進(jìn)行紅外遙控解碼實(shí)驗(yàn)所要用到的硬件設(shè)備：S51增強(qiáng)型實(shí)驗(yàn)板、ISP編程器、AT89S51實(shí)驗(yàn)芯片、豪華型多功能紅外線遙控器。圖7：S51增強(qiáng)型單片機(jī)實(shí)驗(yàn)板及防插反紅外遙控接口圖8：豪華型多功能紅外遙控器 高靈敏度一體化紅外接收頭（23元）圖9：32鍵豪華型紅外遙控器原理圖圖10：ISP編程器燒寫(xiě)實(shí)驗(yàn)單片機(jī)芯片AT89S51【紅外遙控解碼實(shí)驗(yàn)】我們經(jīng)過(guò)對(duì)前面的遙控編解碼知識(shí)的學(xué)習(xí)，對(duì)紅

9、外遙控有了基本的了解，下面我們馬上進(jìn)行解碼實(shí)驗(yàn)。本紅外遙控解碼實(shí)驗(yàn)的的功能是：程序?qū)b控器發(fā)射的遙控碼進(jìn)行解碼，解碼成功時(shí)蜂鳴器發(fā)出"嘀嘀"的解碼成功提示音，如果按壓的是數(shù)字鍵"09"就將按鍵值在實(shí)驗(yàn)板上的5位數(shù)碼管上顯示出按鍵值，同時(shí)將按鍵的十六進(jìn)制值用P1口的8位發(fā)光二極管指示出來(lái)；如果按壓的不是數(shù)字鍵"09"，就直接從P1口輸出鍵值；下面是遙控解碼匯編源程序。實(shí)驗(yàn)時(shí)將先連接好硬件設(shè)備，將配套的一體化紅外遙控接收頭插入實(shí)驗(yàn)板上的"紅外遙控"接口內(nèi)，在Keil單片機(jī)集成開(kāi)發(fā)環(huán)境中新建工程，通過(guò)Keil將源程序編譯

10、得到HEX格式目標(biāo)文件yk.hex，最后使用ISP編程器將目標(biāo)文件燒寫(xiě)到AT89S51單片機(jī)中，插到S51增強(qiáng)型實(shí)驗(yàn)板上運(yùn)行，拿出配套的紅外遙控器進(jìn)行解碼測(cè)試，看看實(shí)驗(yàn)結(jié)果是否和程序相同。>>> 點(diǎn)此下載HEX格式目標(biāo)文件 yk.hex >>>>>> 點(diǎn)此下載遙控解碼源程序和Keil工程文件 >>> ORG 0000H MAIN: MOV SP,#60HMOV P0,#0FFHMOV P1,#0FFHMOV P2,#0FFHMOV P3,#0FFHJNB P3.2,$;等待遙控信號(hào)出現(xiàn)MOV R6,#10SB: ACALL

11、 YS1 ;調(diào)用882微秒延時(shí)子程序JBP3.2,MAIN ;延時(shí)882微秒后判斷P3.2腳是否出現(xiàn)高電平如果有就退出解碼程序DJNZR6, SB;重復(fù)10次，目的是檢測(cè)在8820微秒內(nèi)如果出現(xiàn)高電平就退出解碼程序;以上完成對(duì)遙控信號(hào)的9000微秒的初始低電平信號(hào)的識(shí)別。JNB P3.2, $ ;等待高電平避開(kāi)9毫秒低電平引導(dǎo)脈沖ACALL YS2 ;延時(shí)4.74毫秒避開(kāi)4.5毫秒的結(jié)果碼MOV R1,#1AH ;設(shè)定1AH為起始RAM區(qū)MOV R2,#4 PP: MOV R3,#8JJJJ: JNB P3.2,$;等待地址碼第一位的高電平信號(hào)LCALL YS1 ;高電平開(kāi)始后用882微秒的時(shí)

12、間尺去判斷信號(hào)此時(shí)的高低電平狀態(tài)MOV C,P3.2;將P3.2引腳此時(shí)的電平狀態(tài)0或1存入C中JNC UUU ;如果為0就跳轉(zhuǎn)到UUUJBP3.2,$;如果為1就等待高電平信號(hào)結(jié)束UUU: MOV A,R1 ;將R1中地址的給ARRC A ;將C中的值0或1移入A中的最低位MOV R1,A ;將A中的數(shù)暫時(shí)存放在R1中DJNZR3,JJJJ ;接收地址碼的高8位INC R1;對(duì)R1中的值加1，換成下一個(gè)RAMDJNZR2,PP ;接收完16位地址碼和8位數(shù)據(jù)碼和8位數(shù)據(jù)反碼，存放在1AH/1BH/1CH/1DH的RAM中;以下對(duì)代碼是否正確和定義進(jìn)行識(shí)別MOV A,1AH ;比較高8位地址碼

13、XRL A,#00000000B;判斷1AH的值是否等于00000000，相等的話A為0JNZ MAIN;如果不相等說(shuō)明解碼失敗退出解碼程序MOV A,1BH ;比較低8位地址XRL A,#11111111B;再判斷高8位地址是否正確JNZ MAIN;如果不相等說(shuō)明解碼失敗退出解碼程序MOV A,1CH ;比較數(shù)據(jù)碼和數(shù)據(jù)反碼是否正確?CPL AXRL A,1DH ;將1CH的值取反后和1DH比較 不同則無(wú)效丟棄，核對(duì)數(shù)據(jù)是否準(zhǔn)確JNZ MAIN;如果不相等說(shuō)明解碼失敗退出解碼程序LCALL SOUND ;解碼成功，聲音提示MOV A,1AHCPL AMOV P1,A;遙控碼十六進(jìn)制值通過(guò)P1

14、口LED顯示出來(lái);- 下面為09鍵碼判斷并在實(shí)驗(yàn)板的5位數(shù)碼管中顯示鍵值 -JZPD: MOV A,1AHIRD0: CJNEA,#00H,IRD1 ;按鍵"0"判斷顯示MOV P0,#0C0HMOV P2,#11100000BAJMPMAINIRD1: CJNEA,#01H,IRD2 ;按鍵"1"判斷顯示MOV P0,#0F9HMOV P2,#11100000BAJMPMAINIRD2: CJNEA,#02H,IRD3 ;按鍵"2"判斷顯示MOV P0,#0A4HMOV P2,#11100000BAJMPMAINIRD3: CJNE

15、A,#03H,IRD4 ;按鍵"3"判斷顯示MOV P0,#0B0HMOV P2,#11100000BAJMPMAINIRD4: CJNEA,#04H,IRD5 ;按鍵"4"判斷顯示MOV P0,#99HMOV P2,#11100000BAJMPMAINIRD5: CJNEA,#05H,IRD6 ;按鍵"5"判斷顯示MOV P0,#92HMOV P2,#11100000BAJMPMAINIRD6: CJNEA,#06H,IRD7 ;按鍵"6"判斷顯示MOV P0,#82HMOV P2,#11100000BAJMPM

16、AINIRD7: CJNEA,#07H,IRD8 ;按鍵"7"判斷顯示MOV P0,#0F8HMOV P2,#11100000BAJMPMAINIRD8: CJNEA,#08H,IRD9 ;按鍵"8"判斷顯示MOV P0,#80HMOV P2,#11100000BAJMPMAINIRD9: CJNEA,#09H,IRDOR ;按鍵"9"判斷顯示MOV P0,#90HMOV P2,#11100000BAJMPMAINIRDOR:MOV P2,#0FFH ;關(guān)閉數(shù)碼管使能。"09"以外的非數(shù)字功能按鍵鍵值不采用數(shù)碼管顯示，直接從P1口輸出鍵值A(chǔ)JMPMAINYS1: MOV R4,#19 ;延時(shí)子程序1D1: MOV R5,#18DJNZR5,$D