紅外線遙控系統(tǒng)原理及軟件解碼

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。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1 紅外線遙控系統(tǒng)框圖
?
2 、遙控發(fā)射器及其編碼
?
?????? 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（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(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。
?
圖2 遙控碼的“0”和“1” （注：所有波形為接收端的與發(fā)射相反）

?????? 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)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。
?
圖3 遙控信號(hào)編碼波形圖

?????? 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。

?????? 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45～63ms之間，圖4為發(fā)射波形圖。
?
圖4 遙控連發(fā)信號(hào)波形
?
?????? 當(dāng)一個(gè)鍵按下超過(guò)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(gè)引導(dǎo)碼（9ms）,一個(gè)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(guò)108ms仍未松開(kāi)，接下來(lái)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。
?
??????????????????? 圖5 引導(dǎo)碼???????????????????????????????????????????? ?????? 圖6連發(fā)碼
?
3 、遙控信號(hào)接收
?
?????? 接收電路可以使用一種集紅外線接收和放大于一體的一體化紅外線接收器，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，而體積和普通的塑封三極管大小一樣，它適合于各種紅外線遙控和紅外線數(shù)據(jù)傳輸。
?????? 接收器對(duì)外只有3個(gè)引腳：Out、GND、Vcc與單片機(jī)接口非常方便，如圖7所示。
?
?? 圖 7
?????? ① 脈沖信號(hào)輸出接，直接接單片機(jī)的IO 口。
?????? ② GND接系統(tǒng)的地線（0V）；
?????? ③ Vcc接系統(tǒng)的電源正極（+5V）；
?
4 遙控信號(hào)的解碼
?
?????? 下面是一個(gè)對(duì)51實(shí)驗(yàn)板配套的紅外線遙控器的解碼程序，它可以把紅外遙控器每一個(gè)按鍵的鍵值讀出來(lái)，并且通過(guò)實(shí)驗(yàn)板上P1口的8個(gè)LED顯示出來(lái)，在解碼成功的同時(shí)并且能發(fā)出“嘀嘀嘀”的提示音。

?? ORG 0000H
????
??? MAIN:
??????? JNB??? P2.2,IR??????? ;遙控掃描
??????? LJMP?? MAIN?????????? ;在正常無(wú)遙控信號(hào)時(shí)，一體化紅外接收頭輸出是高電平，程序一直在循環(huán)。
????
??? ;=================================================
??? ;?? 解碼程序
??? IR:
??????? ;以下對(duì)遙控信號(hào)的9000微秒的初始低電平信號(hào)的識(shí)別，波形見(jiàn)圖５。
??????? MOV??? R6,#10
??? IR_SB:
??????? ACALL DELAY882??????? ;調(diào)用882微秒延時(shí)子程序
??????? JB???? P2.2,IR_ERROR? ;延時(shí)882微秒后判斷P2.2腳是否出現(xiàn)高電平如果有就退出解碼程序
??????? DJNZ?? R6,IR_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
????
??????? ;識(shí)別連發(fā)碼，和跳過(guò)4.5ma的高電平。
??????? JNB???? P2.2, $?????? ;等待高電平避開(kāi)9毫秒低電平引導(dǎo)脈沖
??????? ACALL? DELAY2400
??????? JNB???? P2.2,IR_Rp??? ;這里為低電平，認(rèn)為是連發(fā)碼信號(hào)，見(jiàn)圖６。
??????? ACALL? DELAY2400????? ;延時(shí)4.74毫秒避開(kāi)4.5毫秒的結(jié)果碼
????
??????? ;以下32數(shù)據(jù)碼的讀取　，０和１的識(shí)別　請(qǐng)看圖２
??????? MOV???? R1,#1AH??????? ;設(shè)定1AH為起始RAM區(qū)
??????? MOV???? R2,#4
??? IR_4BYTE:
??????? MOV???? R3,#8
??? IR_8BIT:?
??????? JNB???? P2.2,$???????? ;等待地址碼第一位的高電平信號(hào)
??????? LCALL? DELAY882??????? ;高電平開(kāi)始后用882微秒的時(shí)間尺去判斷信號(hào)此時(shí)的高低電平狀態(tài)
??????? MOV??? C,P2.2????????? ;將P2.2引腳此時(shí)的電平狀態(tài)0或1存入C中
??????? JNC???? IR_8BIT_0????? ;如果為0就跳轉(zhuǎn)到IR_8BIT_0
??????? LCALL? DELAY1000
??? IR_8BIT_0:
??????? MOV??? A,@R1?????????? ;將R1中地址的給A
??????? RRC??? 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
??????? DJNZ?? R3,IR_8BIT????? ;接收地址碼的高8位
??????? INC??? R1????????????? ;對(duì)R1中的值加1，換下一個(gè)RAM
??????? DJNZ?? R2,IR_4BYTE???? ;接收完16位地址碼和8位數(shù)據(jù)碼和8位數(shù)據(jù)，
?????????????????????????????? ;存放在1AH/1BH/1CH/1DH的RAM中
??????? ;解碼成功
??????? JMP??? IR_GOTO
????
??? IR_Rp:
??????? ;這里為重復(fù)碼執(zhí)行處
??????? ;按住遙控按鍵時(shí)，每過(guò)108ms就到這里來(lái)
??????? JMP??? IR_GOTO
????
??? IR_ERROR:
??????? ;錯(cuò)語(yǔ)退出
??????? LJMP?? MAIN ;退出解碼子程序
????
??? ;=================================================
??? ;遙控執(zhí)行部份
??? IR_GOT
??????? ;這里還要判斷1AH和1BH　兩個(gè)系統(tǒng)碼或用戶碼，用于識(shí)別不同的遙控器
??????? ;MOV?? A,1AH
??????? ;CJNE? A,#xxH,IR_ERROR?? ;用戶碼１不對(duì)則退出
??????? ;MOV?? A,1BH
??????? ;CJNE? A,#xxH,IR_ERROR?? ;用戶碼２不對(duì)則退出
???????
??????? ;判斷兩個(gè)數(shù)據(jù)碼是否相反
??????? MOV??? A,1CH
??????? CPL??? A
??????? CJNE?? A,1DH,IR_ERROR??? ;兩個(gè)數(shù)據(jù)碼不相反則退出
??????? ;遙控執(zhí)行部份
??????? ;MOV?? A,1DH???????????? ;判斷對(duì)應(yīng)按鍵
??????? ;CJNE? A,#xxH,$+6
??????? ;LJMP? -à跳到對(duì)應(yīng)按鍵執(zhí)行處
??????? ;CJNE? A,#xxH,$+6
??????? ;LJMP? -à跳到對(duì)應(yīng)按鍵執(zhí)行處
??????? ;.
????
??????? MOV???? P1,1DH???????? ;將按鍵的鍵值通過(guò)P1口的8個(gè)LED顯示出來(lái)!
??????? CLR???? P2.3????????? ;蜂鳴器鳴響－嘀嘀嘀－的聲音，表示解碼成功
??????? LCALL? DELAY2400
??????? LCALL? DELAY2400
??????? LCALL? DELAY2400
??????? SETB?? P2.3????????? ;蜂鳴器停止
????
??????? ;清除遙控值使連按失效
??????? MOV??? 1AH,#00H
??????? MOV??? 1BH,#00H
??????? MOV??? 1CH,#00H
??????? MOV??? 1DH,#00H
??????? LJMP?? MAIN
??? ;=================================================
??? ; 延時(shí)子程序
??? ;=============================882
??? DELAY882: ;1.085x ((202x4)+5)=882
??????? MOV R7,#202
??? DELAY882_A:
??????? NOP
??????? NOP
??????? DJNZ?? R7,DELAY882_A
??? RET
????
??? ;=============================1000
??? DELAY1000: ;1.085x ((229x4)+5)=999.285
??????? MOV R7,#229
??? DELAY1000_A:
??????? NOP
??????? NOP
??????? DJNZ?? R7,DELAY1000_A
??? RET
??? ;=============================2400
??? DELAY2400: ;1.085x ((245x9)+5)=2397.85
??????? MOV R7,#245
??? DELAY2400_A:
??????? NOP
??????? NOP
??????? NOP
??????? NOP
??????? NOP
?????? NOP
??????? NOP
??????? DJNZ?? R7,DELAY2400_A
??? RET
??? END