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      单片机红外遥控器设计

      作者:mcu110   来源:51hei   点击数:  更新时间:2007年08月01日   【字体:

        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*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0.75~1000μm。红外线可分为三部分,即近红外线,波长为0.75~1.50μm之间;中红外线,波长为1.50~6.0μm之间;远红外线,波长为6.0~l000μm 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45~63ms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(9ms~18ms),高8位地址码(9ms~18ms),8位数据码(9ms~18ms)和这8位数据的反码(9ms~18ms)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)
        
        ① 位定义

         

        ② 单发代码格式
       
         
             
        ③ 连发代码格式

         

        注:代码宽度算法:

        16位地址码的最短宽度:1.12×16=18ms 16位地址码的最长宽度:2.24ms×16=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*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*,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*。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"0~9",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,#60H
          MOV   P0,#0FFH
          MOV   P1,#0FFH
          MOV   P2,#0FFH
          MOV   P3,#0FFH
          JNB   P3.2,$    ;等待遥控信号出现
          MOV   R6,#10
      SB:   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,#8
      JJJJ:  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UUU
          JB   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A
          RRC   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RAM
          DJNZ  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0
          JNZ   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   A
          XRL   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,1AH
          CPL   A
          MOV   P1,A     ;遥控码十六进制值通过P1口LED显示出来

      ;-------- 下面为0~9键码判断并在实验板的5位数码管中显示键值 --------
      JZPD:  MOV   A,1AH
      IRD0:  CJNE  A,#00H,IRD1  ;按键"0"判断显示
          MOV   P0,#0C0H
          MOV   P2,#11100000B
          AJMP  MAIN
      IRD1:  CJNE  A,#01H,IRD2  ;按键"1"判断显示
          MOV   P0,#0F9H
          MOV   P2,#11100000B
          AJMP  MAIN
      IRD2:  CJNE  A,#02H,IRD3  ;按键"2"判断显示
          MOV   P0,#0A4H
          MOV   P2,#11100000B
          AJMP  MAIN
      IRD3:  CJNE  A,#03H,IRD4  ;按键"3"判断显示
          MOV   P0,#0B0H
          MOV   P2,#11100000B
          AJMP  MAIN
      IRD4:  CJNE  A,#04H,IRD5  ;按键"4"判断显示
          MOV   P0,#99H
          MOV   P2,#11100000B
          AJMP  MAIN
      IRD5:  CJNE  A,#05H,IRD6  ;按键"5"判断显示
          MOV   P0,#92H
          MOV   P2,#11100000B
          AJMP  MAIN
      IRD6:  CJNE  A,#06H,IRD7  ;按键"6"判断显示
          MOV   P0,#82H
          MOV   P2,#11100000B
          AJMP  MAIN
      IRD7:  CJNE  A,#07H,IRD8  ;按键"7"判断显示
          MOV   P0,#0F8H
          MOV   P2,#11100000B
          AJMP  MAIN
      IRD8:  CJNE  A,#08H,IRD9  ;按键"8"判断显示
          MOV   P0,#80H
          MOV   P2,#11100000B
          AJMP  MAIN
      IRD9:  CJNE  A,#09H,IRDOR  ;按键"9"判断显示
          MOV   P0,#90H
          MOV   P2,#11100000B
          AJMP  MAIN

      IRDOR: MOV   P2,#0FFH     ;关闭数码管使能。"0~9"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  MAIN

      YS1:   MOV   R4,#19 ;延时子程序1
      D1:   MOV   R5,#18
          DJNZ  R5,$
          DJNZ  R4,D1
          RET

      YS2:   MOV   R4,#10 ;延时子程序2
      D2:   MOV   R5,#216
          DJNZ  R5,$
          DJNZ  R4,D2
          RET

      SOUND: MOV   R7,#228 ;音效延时子程序
      SDL1:  CPL   P3.7
          MOV   R6,#0FFH
      SDL0:  DJNZ  R6,SDL0
          DJNZ  R7,SDL1
          RET

        把上面程序写入at89S51单片机中,一个简单的单片机红外遥控器设计就完成了哈哈,是不是很有兴趣了,通电后,按压遥控器上的0~9按键,则实验板上的数码管上就显示出对应的按键值,同时解码成功后发出声音指示。。。

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