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    紅外線遙控器解碼原理

    發布時間:2018-04-09   瀏覽量:

    紅外線遙控是目前使用最廣泛的一種通信和遙控手段。由于紅外線遙控裝置具有體積小、功耗低、功能強、成本低等特點,因而,繼彩電、錄像機之后,在錄音機、音響設備、空凋機以及玩具等其它小型電器裝置上也紛紛采用紅外線遙控。工業設備中,在高壓、輻射、有毒氣體、粉塵等環境下,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。

    紅外遙控系統
    通用紅外遙控系統由發射和接收兩大部分組成,應用編/解碼專用集成電路芯片來進行控制操作,如圖1所示。發射部分包括鍵盤矩陣、編碼調制、LED紅外發送器;接收部分包括光、電轉換放大器、解調、解碼電路。

    遙控發射器及其編碼
        遙控發射器專用芯片很多,根據編碼格式可以分成兩大類,這里我們以運用比較廣泛,解碼比較容易的一類來加以說明,現以日本NECuPD6121G組成發射電路為例說明編碼原理。當發射器按鍵按下后,即有遙控碼發出,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的組合表示二進制的“1”,其波形如圖2所示。

    上述“0”和“1”組成的32位二進制碼經38kHz的載頻進行二次調制以提高發射效率,
    達到降低電源功耗的目的。然后再通過紅外發射二極管產生紅外線向空間發射,如圖3所示。

    UPD6121G產生的遙控編碼是連續的32位二進制碼組,其中前16位為用戶識別碼,能區別不同的電器設備,防止不同機種遙控碼互相干擾。該芯片的用戶識別碼固定為十六進制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,周期性地發出同一種32位二進制碼,周期約為108ms。一組碼本身的持續時間隨它包含的二進制“0”和“1”的個數不同而不同,大約在45~63ms之間,圖4為發射波形圖。

        當一個鍵按下超過36ms,振蕩器使芯片激活,將發射一組108ms的編碼脈沖,這108ms發射代碼由一個起始碼(9ms),一個結果碼(4.5ms),低8位地址碼(9ms~18ms),高8位地址碼(9ms~18ms),8位數據碼(9ms~18ms)和這8位數據的反碼(9ms~18ms)組成。如果鍵按下超過108ms仍未松開,接下來發射的代碼(連發代碼)將僅由起始碼(9ms)和結束碼(2.5ms)組成。

    代碼格式(以接收代碼為準,接收代碼與發射代碼反向)
    ①位定義
    ②單發代碼格式
    ③連發代碼格式
    注:代碼寬度算法:
    16位地址碼的最短寬度:1.12×16=18ms 16位地址碼的最長寬度:2.24ms×16=36ms
    易知8位數據代碼及其8位反代碼的寬度和不變:(1.12ms+2.24ms)×8=27ms
    所以32位代碼的寬度為(18ms+27ms)~(36ms+27ms)

    1. 解碼的關鍵是如何識別“0”和“1”,從位的定義我們可以發現“0”、“1”均以0.56ms的低電平開始,不同的是高電平的寬度不同,“0”為0.56ms,“1”為1.68ms,所以必須根據高電平的寬度區別“0”和“1”。如果從0.56ms低電平過后,開始延時,0.56ms以后,若讀到的電平為低,說明該位為“0”,反之則為“1”,為了可靠起見,延時必須比0.56ms長些,但又不能超過1.12ms,否則如果該位為“0”,讀到的已是下一位的高電平,因此?。?.12ms+0.56ms)/2=0.84ms最為可靠,一般取0.84ms左右均可。

    2. 根據碼的格式,應該等待9ms的起始碼和4.5ms的結果碼完成后才能讀碼。


    接收器及解碼
        一體化紅外線接收器是一種集紅外線接收和放大于一體,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據傳輸。
    下面是一個對51實驗板配套的紅外線遙控器的解碼程序,它可以把上圖32鍵的紅外遙控器每一個按鍵的鍵值讀出來,并且通過實驗板上P1口的8個LED顯示出來,在解碼成功的同時并且能發出“嘀嘀嘀”的提示音。
     
     
    紅外遙控器軟件解碼原理及程序
        紅外一開始發送一段13.5ms的引導碼,引導碼由9ms的高電平和4.5ms的低電平組成,跟著引導碼是系統碼,系統反碼,按鍵碼,按鍵反碼,如果按著鍵不放,則遙控器則發送一段重復碼,重復碼由9ms的高電平,2.25ms的低電平,跟著是一個短脈沖,本程序經過試用,能解大部分遙控器的編碼!
    #include    "at89x52.h"
    #define     NULL       0x00//數據無效
    #define     RESET      0X01//程序復位
    #define     REQUEST    0X02//請求信號
    #define     ACK        0x03//應答信號,在接收數據后發送ACK信號表示數據接收正確,
    也位請求信號的應答信號
    #define     NACK       0x04//應答信號,表示接收數據錯誤
    #define     BUSY       0x05//忙信號,表示正在忙
    #define     FREE       0x06//空閑信號,表示處于空閑狀態
    #define     READ_IR    0x0b//讀取紅外
    #define     STORE_IR   0x0c//保存數據
    #define     READ_KEY   0x0d//讀取鍵值
    #define     RECEIVE    0Xf400//接收緩沖開始地址
    #define     SEND       0xfa00//發送緩沖開始地址
    #define     IR         0x50//紅外接收緩沖開始地址
    #define     HEAD       0xaa//數據幀頭
    #define     TAIL       0x55//數據幀尾
    #define     SDA        P1_7
    #define     SCL        P1_6

    unsigned char xdata *buf1; //接受數據緩沖
    unsigned int buf1_length; //接收到的數據實際長度
    unsigned char xdata *buf2; //發送數據緩沖
    unsigned int buf2_length; //要發送的數據實際長度
    bit buf1_flag;    //接收標志,1表示接受到一個數據幀,0表示沒有接受到數據幀或數據幀為空
    bit buf2_flag;    //發送標志,1表示需要發送或沒發送完畢,0表示沒有要發送的數據或發送完畢
    unsigned char state1,state2;         //用來標志接收字符的狀態,state1用來表示接收狀態,state2用來表示發送狀態
    unsigned char data *ir;
    union{
        unsigned char a[2];
        unsigned int b;
        unsigned char data *p1[2];
        unsigned int data *p2[2];
        unsigned char xdata *p3;    //紅外緩沖的指針
        unsigned int xdata *p4;
    }p;
    //union{                       //
    // unsigned char a[2];           //
    // unsigned int b;
    // unsigned char data *p1[2];
    // unsigned int data *p2[2];
    // unsigned char xdata *p3;
    // unsigned int xdata *p4;       //地址指針
    //}q;                        //
    union{
       unsigned char a[2];
       unsigned int b;
    }count;
    union{
       unsigned char a[2];
       unsigned int b;
    }temp;
    union{
       unsigned char a[4];
       unsigned int b[2];
       unsigned long c;
    }ir_code;
    union{
       unsigned char a[4];
       unsigned int b[2];
       unsigned long c;
       unsigned char data *p1[4];
       unsigned int data *p2[4];
       unsigned char xdata *p3[2];
       unsigned int xdata *p4[2];
    }i;
    unsigned char ir_key;
    bit ir_flag;        //紅外接收標志,0為緩沖區空,1為接收成功,2為緩沖溢出
    void sub(void);
    void delay(void);
    void ie_0(void);
    void tf_0(void);
    void ie_1(void);
    void tf_1(void);
    void tf_2(void);
    void read_ir(void);
    void ir_jiema(void);
    void ir_init(void);
    void ir_exit(void);
    void store_ir(void);
    void read_key(void);
    void reset_iic(void);
    unsigned char read_byte_ack_iic(void);
    unsigned char read_byte_nack_iic(void);
    bit write_byte_iic(unsigned char a);
    void send_ack_iic(void);
    void send_nack_iic(void);
    bit receive_ack_iic(void);
    void start_iic(void);
    void stop_iic(void);
    void write_key_data(unsigned char a);
    unsigned int read_key_data(unsigned char a);
    void ie0(void)   interrupt 0{ie_0();}
    void tf0(void)   interrupt 1{tf_0();}
    void ie1(void)   interrupt 2{ie_1();}
    void tf1(void)   interrupt 3{tf_1();tf_2();}
    void tf2(void)   interrupt 5{            //采用中斷方式跟查詢方式相結合的辦法解

       EA=0;                                 //禁止中斷
       if(TF2){                              //判斷是否是溢出還是電平變化產生的中斷
            TF2=0;                           //如果是溢出產生的中斷則清除溢出位,重
    新開放中斷退出
            EA=1;
            goto end;
        }
       EXF2=0;                               //清除電平變化產生的中斷位
       *ir=RCAP2H;                            //把捕捉的數保存起來
       ir++;
       *ir=RCAP2L;
       *ir++;
       F0=1;
       TR0=1;                                 //開啟計數器0
    loop:
       TL0=0; //將計數器0重新置為零
       TH0=0;
       while(!EXF2){                         //查詢等待EXF2變為1
            if(TF0)goto exit;                //檢查有沒超時,如果超時則退出
       };
       EXF2=0;                               //將EXF2清零
       if(!TH0)                            //判斷是否是長低電平脈沖過來了
       {                                     //不是長低電平脈沖而是短低電平
          if(F0)count.b++;                      //短脈沖數加一
          temp.a[0]=RCAP2H;                  //將捕捉數臨時存放起來
          temp.a[1]=RCAP2L;
          goto loop;                         //返回繼續查詢
       }
       else{                                 //是低電平脈沖,則進行處理
           F0=0;
           *ir=temp.a[0];       //把連續的短脈沖總時間記錄下來
           ir++;
           *ir=temp.a[1];
           ir++;
           *ir=RCAP2H;          //把長電平脈沖時間記錄下來
           ir++;
           *ir=RCAP2L;
           ir++;
           if(ir>=0xda) {
                     goto exit;    //判斷是否溢出緩沖,如果溢出則失敗退出
           }
           goto loop;         //返回繼續查詢
           }
    exit:
           ir_flag=1;       //置ir_flag為1表示接收成功
    end:
           ;
    }

    void rs232(void)   interrupt 4{
         static unsigned char sbuf1,sbuf2,rsbuf1,rsbuf2;      //sbuf1,sbuf2用來接收發送臨時用,rsbuf1,rsbuf2用來分別用來存放接收發送的半字節
         EA=0;                                         //禁止中斷
         if(RI){
             RI=0;                                     //清除接收中斷標志位
             sbuf1=SBUF;                               //將接收緩沖的字符復制到sbuf1
             if(sbuf1==HEAD){                                  //判斷是否幀開頭
                             state1=10;                 //是則把state賦值為10
                             buf1=RECEIVE;              //初始化接收地
    址                      
             }
             else{
             switch(state1){
             case 10:sbuf2=sbuf1>>4;                   //把高半字節右移到的半字節
                     sbuf2=~sbuf2;                     //把低半字節取反
                     if((sbuf2&0x0f)!=(sbuf1&0x0f))    //判斷接收是否正確
                          {                            //接收錯誤,有可能接收的是數據幀尾,也有可能是接收錯誤
                           if(sbuf1==TAIL)             //判斷是否接收到數據幀尾
                                {                      //是接收到數據幀尾
                                    buf1=RECEIVE;      //初始化接收的地址
                                    if(*buf1==RESET)   //判斷是否為復位命令
                                         {
                                            ES=0;
                                            sbuf2=SP+1;
                                            for(p.p1[0]=SP-0x10;p.p1[0]<=sbuf2;p.p1
    [0]++)*p.p1[0]=0;
                                         }
                                    state1=0;          //將接收狀態標志置為零,接收下一個數據幀
                                    buf1_flag=1;       //置接收標志為1,表示已經接收到一個數據幀
                                    REN=0;             //禁止接收
                                }
                           else
                               {                       //不是接受到數據幀尾,表明接收錯誤
                                   state1=0;           // 將接收狀態標志置為零,重新接收
                                   buf1=RECEIVE;       //初始化發送的地址
                                   *buf1=NACK;         //把NACK信號存入接收緩沖里
                                   buf1_flag=1;        //置標志位為1,使主程序能對接收錯誤進行處理
                                   REN=0;              //禁止接收
                               }
                          }
                     else
                     {                                 //接收正確
                         rsbuf1=~sbuf1;                //按位取反,使高半字節變原碼
                         rsbuf1&=0xf0;                 //僅保留高半字節,低半字節去掉
                         state1=20;                    //將狀態標志置為20,準備接收低半字節
                     }
                     break;
             case 20:sbuf2=sbuf1>>4;                   //把高半字節右移到的半字節
                     sbuf2=~sbuf2;                     //將低半字節取反
                     if((sbuf2&0x0f)!=(sbuf1&0x0f))    //判斷接收是否正確
                        {                              //接受錯誤
                            state1=0;                  // 將接收狀態標志置為零,重新接收
                            buf1=RECEIVE;              //初始化接收的地址
                            *buf1=NACK;                //把NACK信號存入發送緩沖里
                            buf1_flag=1;               //置標志位為1,使主程序能對接收錯誤進行處理
                            REN=0;                     //禁止接收
                        }
                     else
                        {
                        sbuf1&=0x0f;                   //僅保留低半字節,去掉高半字節
                        rsbuf1|=sbuf1;                 //高低半字節合并
                        *buf1++=rsbuf1;                //將接收的數據保存至接收緩沖里,并且數據指針加一
                        buf1_length++;                 //接收數據長度加一
                        state1=10;                     //將state1置為10,準備接收下個字節的高半字節
                        }
                     break;
             }
            }
         }
    else{
           TI=0;                                       //清除發送中斷標志
           if(buf2_length)                             //判斷發送長度是否為零
                   {                                   //發送長度不為零
                   if(state2==0)                       //判斷是否發送高半字節
                       {                               //發送高半字節
                           sbuf2=*buf2;                //將要發送的字節送到sbuf2
                           rsbuf2=~sbuf2;              //取反,使高半字節變為反碼
                           sbuf2>>=4;                  //將高半字節右移到低半字節
                           rsbuf2&=0xf0;               //保留高半字節,去掉低半字節
                           sbuf2&=0x0f;                //保留低半字節,去掉高半字節
                           rsbuf2|=sbuf2;              //合并高低半字節
                           SBUF=rsbuf2;                //發送出去
                           state2=10;                  //將state2置為10準備發送下半字節
                        }
                    else
                        {                              //發送低半字節
                           sbuf2=*buf2;                //將要發送的字節送到sbuf2
                           buf2++;                     //指針加一
                           buf2_length--;              //發送數據長度減一
                           rsbuf2=~sbuf2;              //取反,使低半字節變為反碼
                           rsbuf2<<=4;                 //將低半字節反碼左移到高半字節
                           rsbuf2&=0xf0;               //保留高半字節,去掉低半字節
                           sbuf2&=0x0f;                //保留低半字節,去掉高半字節
                           rsbuf2|=sbuf2;              //合并高低半字節
                           SBUF=rsbuf2;                //發送出
                           state2=0;
                         }
                    }
             else
                    {                                  //如果發送數據長度為零則發送數據幀尾
                        if(buf2_flag){                 //判斷是否發過數據幀尾
                        SBUF=TAIL;                     //將數據幀尾發送出去
                        while(TI==0);
                        TI=0;
                        buf2_flag=0;                   //置發送標志為零,表示發送完畢
                        }
                    }
    }
    EA=1;                                             //開放中斷
    }
     

     

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