應(yīng)用在復(fù)費(fèi)率電能表中的紅外通信接口的應(yīng)用方案

在許多基于單片機(jī)的應(yīng)用系統(tǒng)中，系統(tǒng)需要實(shí)現(xiàn)遙控功能，而紅外通信則是被采用較多的一種方法。一般市場上的遙控器協(xié)議簡單、保密性不強(qiáng)、抗干擾能力較弱。這里，我們介紹一種基于字節(jié)傳輸?shù)募t外遙控系統(tǒng)，可以適合于各種復(fù)雜的應(yīng)用場合。

紅外通信的基本原理

紅外通信的基本原理是發(fā)送端將基帶二進(jìn)制信號調(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。常用的有通過脈沖寬度來實(shí)現(xiàn)信號調(diào)制的脈寬調(diào)制（PWM）和通過脈沖串之間的時(shí)間間隔來實(shí)現(xiàn)信號調(diào)制的脈時(shí)調(diào)制（PPM）兩種方法。本系統(tǒng)采用的為脈時(shí)調(diào)制方法。數(shù)據(jù)比特的傳送仿照不帶奇偶校驗(yàn)的RS232通信，首先產(chǎn)生一個(gè)同步頭，然后接著8位數(shù)據(jù)比特，如圖1所示。

硬件電路設(shè)計(jì)

復(fù)費(fèi)率電能表系統(tǒng)可分為手持遙控器和復(fù)費(fèi)率電能表兩部分。手持遙控器為發(fā)射部分，其基本電路如圖2所示。采用塑封的SE303ANC-C發(fā)射二極管，波長為940nm。CPU按照協(xié)議規(guī)定導(dǎo)通或截止發(fā)射二極管，從而產(chǎn)生特定頻率的發(fā)射信號，這里選用的頻率為38.9kHz。復(fù)費(fèi)率電能表紅外接收部分的基本電路如圖3所示。接收管采用日本光電子公司的PIC-12043，其接收頻率為37.9kHz，它直接將37.9kHz的調(diào)制信號解調(diào)為基帶信號，提供給接收CPU。該芯片接收靈敏度高，性能穩(wěn)定。其基本工作過程為：當(dāng)接收到37.9kHz信號時(shí)，輸出低電平，否則輸出為高電平。電能表部分采用的是51系列單片機(jī)，以中斷方式檢測接收信號。這里的非門對接收信號起整形作用。

軟件設(shè)計(jì)

發(fā)射部分的程序相對來說非常簡單，主要是產(chǎn)生不同時(shí)間間隔的37.9kHz脈沖串信號去控制發(fā)射管的通斷。在發(fā)射端，CPU不斷掃描鍵盤，一旦發(fā)現(xiàn)有鍵按下，即啟動(dòng)發(fā)射子程序?qū)⑾鄳?yīng)的數(shù)值發(fā)送出動(dòng)。在我們的設(shè)計(jì)中，采用的是4×4的小鍵盤，正好和0～F編碼對應(yīng)，為了提高可靠性，采用最簡單的糾錯(cuò)編碼——將每位數(shù)重復(fù)發(fā)送一次，即和鍵盤數(shù)字對應(yīng)的編碼為00～FF。這樣，一個(gè)鍵值要發(fā)送8比特。接收端接收滿8比特信號后，再進(jìn)行糾錯(cuò)處理，不正確的編碼認(rèn)為無效。收足規(guī)定的號碼后，即調(diào)用號碼分析程序進(jìn)行處理。當(dāng)每收到一個(gè)脈沖串信號后即啟動(dòng)一個(gè)定時(shí)器。下次中斷發(fā)生時(shí)，通過定時(shí)器的計(jì)數(shù)值判斷是0還是1。如果定時(shí)器溢出，則清除本次接收的號碼，恢復(fù)到接收初始狀態(tài)。接收部分的基本程序流程如圖4所示。

在程序設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)該注意MCU的中斷方式采用下邊沿觸發(fā)；接收端通過T0計(jì)數(shù)值來判斷發(fā)送比特，一般采用硬判決，即取0和1比特時(shí)寬的平均值為判決門限A，當(dāng)T0值大于A時(shí)判接收信號為0，小于A時(shí)判為1。

復(fù)費(fèi)率電能表中的紅外接收程序如下（MCU為Intel 8052，采用C語言編寫）：

#include

#include

#include

#pragma OPTIMIZE（5，SPEED）

sbit RECV=“P3”^3;

bdata unsigned char SIGN， RECVBYTE;

sbit RECVBG=“SING”^0;

sbit US1AT=SIGN^6;

sbit RECVBITO=“RECVBYTE”^0;

unsigned char RECVBIT;

//-------------------------------------

timer0（） interrupt 1 //entrance： 8*n+3=0Bh;

{

IE=“0”×8d; //1（EA）0（X）0（X）0（X）_1（ET1）1（EX1）0（ET0）1（EX0）

Recvbg=“0”;

}

//--------------------------------------

EX_

INT1（） interrupt 2 //接收紅外信號

{

TCON=“0”×45; //0（TF1）1（TR1）0（TF0）1（TR0）_0（IE1）1（IT1）0（IE0）1（IT0）

If（RECVBG==0） {RECVBG=1;

RECVBIT=“8”;

}

else{ RECVBYTE=“RECVBYTE”＜＜1;

if（TH0＜=4）RECVBIT0=1;

else RECVBIT0=0;

RECVBIT--;

if（RECVBIT==0） { RECVBG=“0”;

US1AT=1;

}

}

TH0=0;

TL0=0;

TCON=“0”×55; //0（TF1）1（TR1）0（TF0）1（TR0）_0（IE1）1（IT1）0（IE0）1（IT0）

IE=“0”×8f; //Enable the timer0 interrupt

}

//----------------------------------------------------

void main（） {

RECVBYTE=“0”;

SIGN=“0”;

TMOD=“0”×11;

TCON=“0”×55;//0（TF1）1（TR1）0（TF0）1（TR0）_0（IE1）1（IT1）0（IE0）1（IT0）

IP=“0”×00;

IE=“0”×8d; //1（EA）0（X）0（X）0（X）_1（ET1）1（EX1）0（ET0）1（EX0）

//基本循環(huán)程序

while（1）{

if（US1AT==1） { //紅外接收處理

}

}

}

結(jié)語

以上設(shè)計(jì)方案在復(fù)費(fèi)率電能表中應(yīng)用后，效果良好，達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。整個(gè)系統(tǒng)外圍元件少，調(diào)試方便；軟件工作量也較小。如果應(yīng)用來傳送大量數(shù)據(jù)時(shí)，還可以根據(jù)需要改變相應(yīng)的編碼形式，提高數(shù)據(jù)傳送速率。

責(zé)任編輯：gt