单片机红外遥控器设计

单片机红外遥控器设计红外线遥控是目前使用很广泛的一种通信和遥控技术。由于红外线遥控装置具有体积小、功耗低、功能强、成本低等特点，因而，继彩电、录像机之后，在录音机、音响设备、空凋机以及玩具等其它小型电器装置上也纷纷采用红外线遥控。工业设备中，在高压、辐射、有毒气体、粉尘等环境下，采用红外线遥控不仅完全可靠而且能有效地隔离电气干扰。红外线是太阳光线中众多不可见光线中的一种，由德国科学家霍胥尔于 1800 年发现，又称为红外热辐射,他将太阳光用三棱镜分解开，在各种不同颜色的色带位置上放置了温度计，试图测量各种颜色的光的加热效应。结果发现，位于红光外侧的那支温度计升温最快。因此得到结论：太阳光谱中，红光的外侧必定存在看不见的光线，这就是红外线。也可以当作传输之媒界。 太阳光谱上红外线的波长大于可见光线，波长为 0.751000m。红外线可分为三部分，即近红外线，波长为 0.751.50m 之间；中红外线，波长为 1.506.0m 之间；远红外线，波长为 6.0l000m 之间。 真正的红外线夜视仪是光电倍增管成像，与望远镜原理全完不同，白天不能使用，价格昂贵且需电源才能工作。【红外遥控系统】通用红外遥控系统由发射和接收两大部分组成，应用编/解码专用集成电路芯片来进行控制操作，如图 1 所示。发射部分包括键盘矩阵、编码调制、LED 红外发送器；接收部分包括光、电转换放大器、解调、解码电路。图 1a红外发射原理图图 1b 红外接受原理图【遥控发射器及其编码】红外遥控发射器专用芯片很多，根据编码格式可以分成两大类，这里我们以运用比较广泛，解码比较容易的一类来加以说明，现以日本 NEC 的 uPD6121G 组成发射电路为例说明编码原理。当发射器按键按下后，即有遥控码发出，所按的键不同遥控编码也不同。这种遥控码具有以下特征：采用脉宽调制的串行码，以脉宽为 0.565ms、间隔 0.56ms、周期为 1.125ms 的组合表示二进制的“0” ；以脉宽为 0.565ms、间隔 1.685ms、周期为 2.25ms 的组合表示二进制的“1” ，其波形如图 2 所示。上述“0”和“1”组成的 32 位二进制码经 38kHz 的载频进行二次调制以提高发射效率，达到降低电源功耗的目的。然后再通过红外发射二极管产生红外线向空间发射，如图 3 所示，连发波形如图 4 所示。UPD6121G 产生的遥控编码是连续的 32 位二进制码组，其中前 16 位为用户识别码，能区别不同的电器设备，防止不同机种遥控码互相干扰。该芯片的用户识别码固定为十六进制 01H；后 16 位为 8 位操作码（功能码）及其反码。UPD6121G 最多额 128 种不同组合的编码。当遥控器在按键按下后，周期性地发出同一种 32 位二进制码，周期约为 108ms。一组码本身的持续时间随它包含的二进制“0”和“1”的个数不同而不同，大约在 4563ms 之间，图 4 为发射波形图。当一个键按下超过 36ms，振荡器使芯片激活，将发射一组 108ms 的编码脉冲,这 108ms 发射代码由一个起始码（9ms）,一个结果码（4.5ms）,低 8 位地址码（9ms18ms）,高 8 位地址码（9ms18ms）,8 位数据码（9ms18ms）和这 8 位数据的反码（9ms18ms）组成。如果键按下超过 108ms 仍未松开，接下来发射的代码（连发代码）将仅由起始码（9ms）和结束码（ 2.5ms）组成。代码格式（以接收代码为准，接收代码与发射代码反向） 位定义 单发代码格式 连发代码格式 注：代码宽度算法：16 位地址码的最短宽度：1.1216=18ms 16 位地址码的最长宽度： 2.24ms16=36ms 已知 8 位数据代码及其 8 位反代码的宽度和不变：（1.12ms+2.24ms）8=27ms 32 位代码的宽度为（18ms+27ms）(36ms+27ms) 1 解码的关键是如何识别“0”和“1”，从位的定义我们可以发现“0”、“1” 均以 0.56ms 的低电平开始，不同的是高电平的宽度不同，“0”为 0.56ms,“1”为 1.68ms,所以必须根据高电平的宽度区别“0” 和“1”。如果从 0.56ms 低电平过后，开始延时，0.56ms 以后，若读到的电平为低，说明该位为 “0”，反之则为“1” ，为了可靠起见，延时必须比 0.56ms 长些，但又不能超过 1.12ms,否则如果该位为“0”，读到的已是下一位的高电平，因此取（1.12ms+0.56ms）/2=0.84ms 最为可靠，一般取 0.84ms 左右均可。2 根据码的格式，应该等待 9ms 的起始码和 4.5ms 的结果码完成后才能读码。【红外遥控解码实验硬件】一体化红外线接收器是一种集红外线接收和放大整形于一体，不需要任何外接元件，就能完成从红外线接收到输出与 TTL 电平信号兼容的所有工作，而体积又很小巧，它适合于各种红外线遥控和红外线数据传输，广泛用于电视机、卫星接收机、VCD、DVD、音响、空调等家用电器中接收红外信号，图 5 是一体化接收头的引脚排列图，图 6 是本站产品配套的采用屏蔽线焊接的一体化红外接收头，采用屏蔽线焊接，抗干扰能力强，接收更可靠。没有购买实验板配套的一体化红外接收头的网友可以根据图 2 所示接收头引脚排列图自己焊接一个。图 5：一体化红外接收头（引脚排列图） 图 6：本站产品配套一体化红外接收头（已经用屏蔽线焊接好，抗干扰能力强，插入实验板即可使用）下面就是我们将要进行红外遥控解码实验所要用到的硬件设备：S51 增强型实验板、ISP 编程器、AT89S51 实验芯片、豪华型多功能红外线遥控器。图 7：S51 增强型单片机实验板及防插反红外遥控接口图 8：豪华型多功能红外遥控器 高灵敏度一体化红外接收头（23 元）图 9：32 键豪华型红外遥控器原理图图 10：ISP 编程器烧写实验单片机芯片 AT89S51【红外遥控解码实验】 我们经过对前面的遥控编解码知识的学习，对红外遥控有了基本的了解，下面我们马上进行解码实验。本红外遥控解码实验的的功能是：程序对遥控器发射的遥控码进行解码，解码成功时蜂鸣器发出“嘀嘀“ 的解码成功提示音，如果按压的是数字键“0 9“ 就将按键值在实验板上的 5 位数码管上显示出按键值，同时将按键的十六进制值用P1 口的 8 位发光二极管指示出来；如果按压的不是数字键“09“，就直接从 P1 口输出键值；下面是遥控解码汇编源程序。实验时将先连接好硬件设备，将配套的一体化红外遥控接收头插入实验板上的“红外遥控“ 接口内，在 Keil 单片机集成开发环境中新建工程，通过 Keil 将源程序编译得到 HEX 格式目标文件 yk.hex，最后使用 ISP 编程器将目标文件烧写到 AT89S51 单片机中，插到 S51 增强型实验板上运行，拿出配套的红外遥控器进行解码测试，看看实验结果是否和程序相同。 点此下载 HEX 格式目标文件 yk.hex 点此下载遥控解码源程序和 Keil 工程文件 ORG 0000H MAIN: MOV SP,#60HMOV P0,#0FFHMOV P1,#0FFHMOV P2,#0FFHMOV P3,#0FFHJNB P3.2,$ ;等待遥控信号出现MOV R6,#10SB: ACALL YS1 ;调用 882 微秒延时子程序JB P3.2,MAIN ;延时 882 微秒后判断 P3.2 脚是否出现高电平如果有就退出解码程序DJNZ R6, SB ;重复 10 次，目的是检测在 8820 微秒内如果出现高电平就退出解码程序;以上完成对遥控信号的 9000 微秒的初始低电平信号的识别。JNB P3.2, $ ;等待高电平避开 9 毫秒低电平引导脉冲ACALL YS2 ;延时 4.74 毫秒避开 4.5 毫秒的结果码MOV R1,#1AH ;设定 1AH 为起始 RAM 区MOV R2,#4 PP: MOV R3,#8JJJJ: JNB P3.2,$ ; 等待地址码第一位的高电平信号LCALL YS1 ;高电平开始后用 882 微秒的时间尺去判断信号此时的高低电平状态MOV C,P3.2 ;将 P3.2 引脚此时的电平状态 0 或 1 存入 C 中JNC UUU ;如果为 0 就跳转到 UUUJB P3.2,$ ;如果为 1 就等待高电平信号结束UUU: MOV A,R1 ;将 R1 中地址的给 ARRC A ;将 C 中的值 0 或 1 移入 A 中的最低位MOV R1,A ;将 A 中的数暂时存放在 R1 中DJNZ R3,JJJJ ;接收地址码的高 8 位INC R1 ;对 R1 中的值加 1，换成下一个 RAMDJNZ R2,PP ;接收完 16 位地址码和 8 位数据码和 8 位数据反码，存放在 1AH/1BH/1CH/1DH 的 RAM 中;以下对代码是否正确和定义进行识别MOV A,1AH ;比较高 8 位地址码XRL A,#00000000B ;判断 1AH 的值是否等于 00000000，相等的话 A 为 0JNZ MAIN ;如果不相等说明解码失败退出解码程序MOV A,1BH ;比较低 8 位地址XRL A,#11111111B ;再判断高 8 位地址是否正确JNZ MAIN ;如果不相等说明解码失败退出解码程序MOV A,1CH ;比较数据码和数据反码是否正确?CPL AXRL A,1DH ;将 1CH 的值取反后和 1DH 比较 不同则无效丢弃，核对数据是否准确JNZ MAIN ;如果不相等说明解码失败退出解码程序LCALL SOUND ;解码成功，声音提示MOV A,1AHCPL AMOV P1,A ;遥控码十六进制值通过 P1 口 LED 显示出来;- 下面为 09 键码判断并在实验板的 5 位数码管中显示键值 -JZPD: MOV A,1AHIRD0: CJNE A,#00H,IRD1 ;按键“0“判断显示MOV P0,#0C0HMOV P2,#11100000BAJMP MAINIRD1: CJNE A,#01H,IRD2 ;按键“1“判断显示MOV P0,#0F9HMOV P2,#11100000BAJMP MAINIRD2: CJNE A,#02H,IRD3 ;按键“2“判断显示MOV P0,#0A4HMOV P2,#11100000BAJMP MAINIRD3: CJNE A,#03H,IRD4 ;按键“3“判断显示MOV P0,#0B0HMOV P2,#11100000BAJMP MAINIRD4: CJNE A,#04H,IRD5 ;按键“4“判断显示MOV P0,#99HMOV P2,#11100000BAJMP MAINIRD5: CJNE A,#05H,IRD6 ;按键“5“判断显示MOV P0,#92HMOV P2,#11100000BAJMP MAINIRD6: CJNE A,#06H,IRD7 ;按键“6“判断显示MOV P0,#82HMOV P2,#11100000BAJMP MAINIRD7: CJNE A,#07H,IRD8 ;按键“7“判断显示MOV P0,#0F8HMOV P2,#11100000BAJMP MAINIRD8: CJNE A,#08H,IRD9 ;按键“8“判断显示MOV P0,#80HMOV P2,#11100000BAJMP MAINIRD9: CJNE A,#09H,IRDOR ;按键“9“ 判断显示MOV P0,#90HMOV P2,#11100000BAJMP MAINIRDOR: MOV P2,#0FFH ;关闭数码管使能。“09“以外的非数字功能按键键值不采用数码管显示，直接从 P1 口输出键值AJMP MAINYS1: MOV R4,#19 ;延时子程序 1D1: MOV R5,#18DJNZ R5,$DJNZ R4,D