单片机用作通用红外遥控接收器的设计

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单片机用作通用红外遥控接收器的设计

    摘要：简单介绍红外遥控接收系统原理,给出用8051作遥控接收系统解码器的一种巧妙实现方法,以及完整的51汇编程序代码。包括解码系统配置及接口、软件设计要点及中断服务程序。
    关键词：8051 红外遥控 遥控码
5 _$ `3 W" _( I1 c1 v( f& c红外线遥控是目前使用最广泛的一种通信和遥控手段。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。
1 红外遥控系统
8 c4 G( b8 n: @: G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。
8 j( }& S; E) h+ l" U, W2 遥控发射器及其编码
( d% f& x8 ~$ V5 I: `遥控发射器专用芯片很多,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。
' q* A, P1 P/ i" {- N: C* f上述“0”和“1”组成的32位二进制码经38kHz的载频进行调制,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进行二次调制,产生红外线向空间发射,如图3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8位用户识别码及其反码,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。
7 ^6 l) K. F# i/ }, Y9 X3 Z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。
3 接收器及解码
TSOP1738是VISHAY公司推出的一体化红外线接收器,集红外线接收和放大于一体,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,而体积和普通的塑封三极管大小一样,其功能如图1所示的虚线部分。



它适合于各种红外线遥控和红外线数据传输。
解码就是识别二进制码“0”和“1”以及遥控信号起始位。由8051单片机对脉冲间隔计数,由计数值的大小区别脉冲间隔的时间,从而识别出二进制码“0”、“1”和遥控信号起始位。如前所述,红外遥控的32位二进制串行码是脉宽调制的,脉冲宽度固定（0.56ms）,而脉冲的间隔不同。因此,只要设法测出脉冲隔时间,即可判断是二进制的“0”还是“1”。考虑到适当的容差,可把脉冲间隔为0.256～0.768ms的判为“0”,脉冲间隔为1.28～1.792ms的判为“1”。
! e4 @/ N) m" B# T. [' V3.1 解码系统配置及接口
解码单片机系统由8051、TSOP1739和74LS00等组成,接口电路如图5所示。TSOP1738的输出端通过74LS00的两个反相电路接至解码单片机8051的INT0和INT1,作为输入接口。8051解码单片机通过P0口作为输出接口,传送解码所得的指令控制码去控制电器设备。8051单片机的TCON中有一个控制位,该位由软件设置为“1”,设置INT0和INT1为下降沿触发中断,其相应的定时/计数器0就可以测量对应的INT引脚上正脉冲的宽度。利用这一特点,用定时器T0来测量INT1引脚上正脉冲的宽度,即前后两脉冲的间隔时间,据此可判断它对应于二进制的是“1”还是“0”。
由图5可知,TSOP1738送往8051解码单片机INT0和INT1两引脚上的波形相反,由INT0引脚上脉冲的下降沿所触发的中断服务程序完成启动计数器T0,以测量INT1引脚上正脉冲的宽度。由INT1引脚上脉冲的下降沿所触发的中断服务程序完成关计数器T0,并根据计数值来判断是对应于二进制的“0”还是“1”。
3.2 软件设计
2 b7 w/ N% Y, P$ N解码单片机8051的软件包括主程序、INT0中断服务程序和INT1中断服务程序等3部分。在8051单片机内部RAM区建立的工作单元和标志位。

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* a2 q* H4 h& n: f! Y+ H; I8 O- S4 c    *BUF0～BUF3——接收缓冲移位寄存器单元（32bit）,每次由INT1中断服务程序解出的存于CY的二进制位,通过累加器连同CY的右移操作,传送到BUF0——BUF3内。
*LENG——码长计数器,用于计数器解出的二进制位数。
*（29H）.0——码间隔标志位,当收到码组间隔时该标志被置位。
*（29H）.1——用户识别码标志位,当收到一组码的前8位为01H时该标志被置位。
以下是主程序的设计要点：
# W2 J1 k# b  X% R3 c6 w*正确地解码必须从一组码的起始进行。

2 B! m' t% W  {2 W% P, I2 R

% n& h! K- i6 K3 o为此程序在初始化后,首先检测码间隔标志（29H）.0,如果为1,表明是一组码的开始,程序就将码长计数器清零,以例从头开始计数。
0 w& G. D, R. M*为防止其它遥控码的干扰,当接收到前8位码后,要检查它的值是否为01H。如果是,则置位用户码标志（29H）.1。只有用户码标志为1时,收到的后8位码才作为有效操作码处理。
6 l4 [. B' R. R) a*为了得到正确的解码结果,要检查32位遥控编码中用户码和操作码各自的反相一致性。正极性的用户码留在BUF3中,负极性的用户码留在BUF2中;正极性的操作码留在BUF1中,负极性的操作码留在BUF0中。然后比较BUF3和BUF2中的内容,比较BUF1和BUF0中的内容,如果都满足反相一致才进入下一步,否则,作无效码处理。
/ G; N  Z  e' ^; R9 G以上所述方法非常简单地实现了红外遥控信号的接收解码,极大地节约了硬件实现的资源开销。只要修改汇编代码的部分参数,就可以适用于多种红外遥控器信号的接收和解码。


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