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红外遥控系统原理及单片机软件解码程序编写经历(C语言版本)

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红外遥控系统原理及单片机软件解码程序,我的编写经历(C版本)

 应该说现在每一块开发板都带有红外模块,并且大都配置了相应的程序。奋斗但其实自己动手写解码程序,更能锻炼自己所学,且不谈程序写的如何,这个过程中肯定是受益良多的。现在我就把我花一下午写出的解码程序与大家分享,期待高手的光临指正微笑

首先,必须要了解一些基本原理。其实按下遥控器的某一个键,遥控器会发出一连串经过调制后的信号,这个信号经过红外一体化模块接收后,输出解调后的数字脉冲,每个按键对应不同的脉冲,故识别出不同的脉冲就能识别出不同的按键。

上图就是很常见的车载MP3遥控器,比较小巧,很好用。下面是红外发射和接受原理:

到此读者可能会有疑惑,那么不同的调制解调方法那么出来的脉冲规则是不一样的?是的,的确如此。

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(一般家庭用的DVD、VCD、音响都使用这种编码方式)。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”,其波形如图所示。

如图可见,0与1前端的低电平持续都是0.56ms,那么就是后面的高电平持续时间不同,0为0.56ms,1为1.685ms,找到不同之处,编程时就有识别的依据了!

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。

请看下图,来自网络:

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发射代码由一个引导码(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(连发码)将仅由起始码(9ms)和结束码(2.25ms)组成。(实际上人手的动作是很慢的,即使你快速的按下按键,可能对于芯片来说还是超过108ms,所以如何处理连发码是很关键的)

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,图为发射波形图。

下面是我写的代码,按键编码通过串口发送到电脑端:

由于时间关系,代码注释不多。

其中START_Judge()函数是判断9ms低电平,既是判断有无遥控信号。

BOOT_REPEATING_CODE_Judge()是判断是引导码还是连发码,引导码则进入接受数据环节,连发码表明数据已经接受结束。

H_L_LEVEL_Judge()是接受数据时判断高低电平。

如果乱码,请参考:

http://blog.csdn.net/mhjerry/article/details/6601324

注明:以下代码为纯软件方式,没有用到中断,定时器方式,纯CPU查询,但测试结果倒也可以,至少比较稳定,得到的码值不管对不对,都是那个值。

[cpp] view plain copy

  1. /*------------------------------------------------------------*-
  2.   红外收发.C
  3.   ------------------------------------------------------------
  4.   遥控器测试
  5. -*------------------------------------------------------------*/
  6. #include <reg52.h>
  7. // --- 红外接收一体化输出口 ----------------------------------
  8. sbit IR_Out = P3^2;
  9. bit START_Flag = 0;
  10. bit BOOT_REPEATING_CODE_Flag = 0;
  11. unsigned char DATA[4] = {0};
  12. bdata unsigned char TEMP_BIT;
  13. sbit B0 = TEMP_BIT^0;
  14. sbit B1 = TEMP_BIT^1;
  15. sbit B2 = TEMP_BIT^2;
  16. sbit B3 = TEMP_BIT^3;
  17. sbit B4 = TEMP_BIT^4;
  18. sbit B5 = TEMP_BIT^5;
  19. sbit B6 = TEMP_BIT^6;
  20. sbit B7 = TEMP_BIT^7;
  21. // --- 有无遥控信号判断函数 ----------------------------------
  22. bit START_Judge();
  23. // --- 连发码判断函数 ----------------------------------------
  24. bit BOOT_REPEATING_CODE_Judge();
  25. // --- “0”和”1″识别 ------------------------------------------
  26. bit H_L_LEVEL_Judge();
  27. // --- 串口初始化 --------------------------------------------
  28. void UART_Initial();
  29. void DELAY_Us(unsigned int Us)
  30. {
  31.     unsigned int x;
  32.     for(x = 0; x <= (Us/200-1); x++);
  33. }
  34. void DELAY_Ms(unsigned int Ms)
  35. {
  36.     unsigned int x,y;
  37.     for(x = 0; x <= (Ms-1); x++)
  38.     {
  39.         for(y = 0; y <= 120; y++);
  40.     }
  41. }
  42. void main()
  43. {
  44.     unsigned char i;
  45.     UART_Initial();
  46.     IR_Out = 1;
  47.     while(1)
  48.     {
  49.         START_Flag = START_Judge();
  50.         BOOT_REPEATING_CODE_Flag = BOOT_REPEATING_CODE_Judge();
  51.         if ( START_Flag && !BOOT_REPEATING_CODE_Flag )
  52.         {
  53.             for(i =0;i <4; i++)
  54.             {
  55.                 B0 = H_L_LEVEL_Judge();
  56.                 B1 = H_L_LEVEL_Judge();
  57.                 B2 = H_L_LEVEL_Judge();
  58.                 B3 = H_L_LEVEL_Judge();
  59.                 B4 = H_L_LEVEL_Judge();
  60.                 B5 = H_L_LEVEL_Judge();
  61.                 B6 = H_L_LEVEL_Judge();
  62.                 B7 = H_L_LEVEL_Judge();
  63.                 DATA[i] = TEMP_BIT;
  64.             }
  65.             for(i =0;i <4; i++)
  66.             {
  67.                 SBUF = DATA[i];
  68.                 while( TI == 0 );
  69.                 TI = 0;
  70.             }
  71.         }
  72.     }
  73. }
  74. void UART_Initial()
  75. {
  76.     SCON = 0x50;            // SCON: 模式 1, 8-bit UART, 使能接收
  77.     TMOD |= 0x20;           // TMOD: timer 1, mode 2, 8-bit reload
  78.     TH1 = 0xFD;             // TH1: reload value for 9600 baud @
  79.                             // 11.0592MHz
  80.     TR1 = 1;                // TR1: timer 1 run
  81.     EA = 0;                 // 关闭总中断
  82.     ES = 0;                 // 关闭串口中断
  83. }
  84. bit START_Judge()
  85. {
  86.     bit TEMP_Flag = 1;
  87.     unsigned char i = 0;
  88.     //在正常无遥控信号时,一体化红外接收头输出是高电平,程序一直在循环。
  89.     while ( IR_Out == 1);
  90.     //重复10次,目的是检测在6876~8352微秒内如果出现高电平就退出解码程序
  91.     for(i =0;i <9; i++)
  92.     {
  93.         DELAY_Us(800);      // 测试实际延时约为764~928us
  94.         if ( IR_Out == 1 )
  95.         {
  96.             TEMP_Flag = 0;
  97.             break;
  98.         }
  99.     }
  100.     return TEMP_Flag;
  101. }
  102. bit BOOT_REPEATING_CODE_Judge()
  103. {
  104.     bit TEMP_Flag = 1;
  105.     while( IR_Out == 0 ) ;  // 等待高电平避开9毫秒低电平引导脉冲
  106.     DELAY_Ms(1);            // 测试实际延时约为1.007ms
  107.     DELAY_Ms(1);            // 测试实际延时约为1.007ms
  108.     DELAY_Us(200);          // 0.086ms
  109.     DELAY_Us(200);          // 0.086ms
  110.     DELAY_Us(200);          // 0.086ms
  111.                             // 共计2.272ms
  112.     if( IR_Out == 0 )
  113.     {
  114.         TEMP_Flag = 1;      // 是连发码
  115.     }
  116.     else
  117.     {
  118.         TEMP_Flag = 0;      // 不是连发码,而是引导码
  119.     }
  120.     return TEMP_Flag;
  121. }
  122. bit H_L_LEVEL_Judge()
  123. {
  124.     while( IR_Out == 0 );   // 等待地址码第一位的高电平信号
  125.     DELAY_Us(800);          // 测试实际延时约为764~928us
  126.     if ( IR_Out == 1)
  127.     {
  128.         DELAY_Ms(1);        // 测试实际延时约为1.007ms
  129.         return 1;
  130.     }
  131.     else
  132.     {
  133.         return 0;
  134.     }
  135. }

 

编辑如下:

01 FE 8B 74 --- 01 FE 8D 72 --- 01 FE 8F 70

01 FE 89 76 --- 01 FE 81 7E --- 01 FE 87 78

01 FE 0F F0 --- 01 FE 2B D4 --- 01 FE 13 EC

01 FE 2D D2 --- 01 FE 33 CC --- 01 FE 1B E4

01 FE 19 E6 --- 01 FE 31 CE --- 01 FE BD 42

01 FE 11 EE --- 01 FE 39 C6 --- 01 FE B5 4A
以上为对应按键的编码。

过程中存在问题:

一是如何有效的识别引导码和连发码,因为这个能直接影响到长时间按键,单片机的响应与否。这个问题,貌似我以解决,就是长时间按键后,单片机识别一次按键后,如果还是同一按键,就不与理睬。

还有一个问题就是,如果连续按下两次按键,该程序能够识别出,但是如果间隔很短,第二下按键的编码容易出错,容易变成这样:

03 FE 8B 74.。。。就是第一个字节出现误差,这个问题现在还未来得及解决。

还有就是本程序对于延时函数的精度要求很高,因为本身处理的脉冲就是MS级别的。所以需要严格的测试延时函数的实际延时时间:

 

以上的代码,可以看出许多问题,软件延时不准确,大量的“while( IR_Out == 0 ) ;”代码,抗干扰能力弱,容易进入死循环。

下面介绍的这种解码方法,利用外部中断触发程序,定时器定时(但没有设置定时中断程序,即判断TF的值确定定时结束),在代码过程中,开头的一个7.93ms延时,足以滤掉不合法的红外信号。应该说效率质量更高的。

代码注释很详细,在此不在细述:

[cpp] view plain copy

  1. /*------------------------------------------------------------*-
  2.   IR_Decoder.C (v1.00)
  3.   ------------------------------------------------------------
  4.   名称:遥控器红外解码,PO口接LED,显示功能码以供查看
  5.   编写:mhjerry
  6.   日期:20011.7
  7.   内容:按遥控器上的按键,会在PO口LED上显示
  8. -*------------------------------------------------------------*/
  9. #include “reg52.h”
  10. // 此口为红外信号输入MCU口
  11. sbit IR_Out = P3^2;
  12. // 主程序运行标志位,运行主程序时LED灭,运行中断程序时LED亮
  13. sbit IR_Flag = P3^1;
  14. // LED显示口
  15. #define LED_Port P1
  16. // 用于存放按键码值,初始化为0000 0000这样接受数据时可以只考虑1了
  17. unsigned char dat[4] = {0,0,0,0};
  18. /*……………………………………………………*/
  19. void main()
  20. {
  21.     IR_Out = 1;     // 此口为MCU输入口,故需要置1
  22.     IR_Flag = 1;    // 灭LED灯
  23.     TMOD = 0x01;    // 定时器0,方式1
  24.     IT0 = 1;        // 外部中断0,下降沿触发
  25.     EX0 = 1;        // 准许外部中断
  26.     EA = 1;         // CPU准许中断
  27.     while(1)
  28.     {
  29.         IR_Flag = 1;// 执行主程序时,LED灯灭
  30.     }
  31. }
  32. /*------------------------------------------------------------*-
  33.   函数名称:Int0()
  34.   函数输入:无(容许中断时,外部触发)
  35.   函数输出:无
  36.   函数说明:外部中断0中断处理
  37. -*------------------------------------------------------------*/
  38. void Int0() interrupt 0
  39. {
  40.     unsigned char i,j;
  41.     EX0 = 0;            // 关闭外部中断0
  42.     IR_Flag = 0;        // 执行中断程序时,LED灯亮
  43.     i = 10;             // 0.793ms延时,运行10次
  44.     while( --i )
  45.     {
  46.         // 定时0.793ms,延时0.793ms*10=7.93ms
  47.         TH0 = 0xfc;
  48.         TL0 = 0xe7;
  49.         TR0 = 1;
  50.         while( !TF0 );
  51.         TF0 = 0;
  52.         TR0 = 0;
  53.         // 这7.93ms期间只要IR_Out变高电平,就非合法的红外信号,跳出
  54.         if( IR_Out )
  55.         {
  56.             EX0 = 1;    // 准许中断
  57.             return ;
  58.         }
  59.     }
  60.     // 程序进行到这里,表明是合法的红外信号(利用9ms判断)
  61.     while( !IR_Out );   // 等待9ms低电平过去
  62.     // 程序进行到这里,表明经过9ms低电平
  63.     TH0 = 0xf6;
  64.     TL0 = 0xff;
  65.     TR0 = 1;
  66.     while( !TF0 );
  67.     TF0 = 0;
  68.     TR0 = 0;            // 延时2.305ms
  69.     // IR_Out 为低表明是连发码,不予理睬,跳出
  70.     if( !IR_Out )
  71.     {
  72.         EX0=1;
  73.         return;
  74.     }
  75.     // 程序进行到这里,表明是引导码,等待4.5ms高电平的过去
  76.     while( IR_Out );
  77.     // 开始接收用户码
  78.     for(i=0; i<4; i++)
  79.     {
  80.         for(j=0; j<8; j++)
  81.         {
  82.             while( !IR_Out );   // 等待低电平过去
  83.             dat[i] >>= 1;     // 把上次的数据位右移一位
  84.             TH0 = 0xfc;
  85.             TL0 = 0xe7;
  86.             TR0 = 1;
  87.             while( !TF0 );
  88.             TR0=0;
  89.             TF0=0;              //延时0.793ms
  90.             // 若为数据”1″,则延时后IR_Out为高电平
  91.             if( IR_Out )
  92.             {
  93.                 dat[i] |= 0x80;     // 所有数据位1放最高位
  94.                 while( IR_Out );    // 等待高电平过去
  95.             }
  96.         }
  97.     }
  98.     LED_Port = dat[2];
  99.     EX0=1;      // 开中断
  100.     return;
  101. }
  102. /*------------------------------------------------------------*-
  103.   ---- END OF FILE -------------------------------------------
  104. -*------------------------------------------------------------*/

转载请注明:我是IT » 红外遥控系统原理及单片机软件解码程序编写经历(C语言版本)

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