一种基于单片机的红外遥控信号解码新方法

摘要：红外遥控器在家电产品中已广泛使用。在嵌入式系统应用方面，红外信号解码的方法也是多种多样。本文简要介绍红外遥控器解码的硬件构成与软件编程思路，然后针对两种常用的红外编码结构，阐述了使用51单片机定时器门控方式解码的具体方法，并给出了代码示例与软件流程。
关键词：红外解码；门控方式；51单片机

引言
随着家用电器、试听产品的普及，红外遥控器已经被广泛应用在各种类型的家电产品中(如遥控开关、智能开关等)。红外遥控是一种把红外线作为载体的控制方式，由于其波长远小于无线电的波长，因此在采用红外遥控方式时不会干扰其他电器的正常使用，也不会影响临近的无线电设备。另外，红外遥控器件具有体积小、功耗低、性价比高的优点，是理想的人机输入设备，非常适合电子工程师和电子爱好者DIY开发与制作。红外遥控系统主要由发射和接收两大部分组成，由于发射部分使用的是购买来的遥控器成品，所以本文的重点是红外接收、解码部分。下面将从硬件结构和软件编程两个方面出发，介绍一种基于51系列单片机汇编语言的红外遥控解码新方法。

1 硬件构成
红外接收头的种类很多，本文使用的是市场上常见的VS1838B，外观如图1所示。它采用内、外双屏蔽直捅式封装，输出匹配TTL、CMOS电平，灵敏度高，抗干扰性能好，接收距离可达20 m。从正面看，其3个引脚分别是信号输出端、电源地与电源正。硬件电路连接非常简单，如图2所示。图中0．1μF瓷片电容用来滤波，供电引脚与电源之间接入100Ω的电阻以进一步降低电源干扰。在本文中信号输出端接51单片机最小系统的外部中断1口(即P3．3)，这样一个简单的硬件电路就搭好了。

2 软件编程方法
2．1 基本方法介绍
大多数人使用的方法是在两次外部中断下降沿中，通过软件手动开启与关闭定时器得到时间宽度。本文的思路是通过51单片机固有的外部中断与定时器自动配合的“门控方式”来获得红外信号波形信息。具体做法如下：参考表1，设置51单片机定时器工作方式寄存器(TMOD)
Bit7=1，即定时器T1为门控方式。此时只有当T1运行控制化TR1=1并且外部中断1为高电平时，定时器T1才启动；TR1=0或者外部中断1为低电平时T1就自动停止计数。

每次当信号是高电平时定时器1自动开始计时，下降沿信号来临的时候，在外部中断1中自动获取TH1与TL1的值，这样就得到了信号的时间宽度，从而可以区分出引导码、重复码、位0、位1的信息，再经过后续的软件处理就可以得到红外遥控按键的键码了。红外遥控器解码的关键在于对发射器波形规范的理解，常见的遥控器编码有32位和42位两种模式，主要区别在于系统码的位数不一样。值得注意的是，同样位数模式的遥控器的结束码也可能会不同。另外在按键连按状态下，不同遥控器发出的重复码各异，这些都会影响到程序的编写。下文将列举出两款不同位数的遥控器，分别阐述其门控方式下的软件编程思路。
2．2 32位编码
硬件使用的是购置的超薄型遥控器，内置芯片为uPD6121G，采用NEC32位格式。其数据格式如图3所示，包括了起始码、用户码、数据码和数据反码。其中，起始码由9 ms高电平和4．5 ms低电平构成，后接16位用户码、8位数据码以及8位数据反码。数据反码是数据码取反后的编码，编程时可以用于数据纠错。位定义如图4所示，位1用高电平0．56 ms加低电平1．68 ms表示。位0用高电平0．56 ms加低电平0．56 ms表尔。要注意的是当一直按住按键时，芯片发出一次键码后就不停地发重复码了，写程序时对重复码要有特别的区分，其重复码的波形如图5所示。

了解了各种码制的区别后，就可以开始着手写程序了。红外解码程序主要包括了中断初始化函数和中断子函数两个部分。另外，由于一体化接收头输出信号与发射波形是反向的，在定时器中记录的实际是红外波形中低电平的时间长度。

2．2．1 初始化函数
在初始化函数中主要是对中断1和定时器1的特殊功能寄存器单元进行定义，同时对相关工作单元进行初始化。初始化代码如下：

2．2．2 中断子函数
中断子函数中得到了一体化接收头高电平的时间宽度，以此来区分起始码、信息位和重复码。如果是起始码，就转入初始化处理模块；如果是信息位则通过右移操作将0、1信息存入定义好的寄存器单元，直到获得所需的4字节数据为止。注意在子函数中利用TH1保护ACC和利用ADD来获得0、1信息位的技巧。


2．2．3 主监控程序中对IRKeyReady标志的处理
在主监控程序中，不断查询IRKeyReady标志。如果标志置位，则在主程序巾进入键值处理，判断键值的类型，以便实现遥控器按键的功能。代码如下：

2．3 42位编码
硬件使用57L5彩电遥控器，其内部红外发射专用集成电路为TC7461，采用42位的编码结构，包含13位用户码、13位用户反码、8位数据码和8位数据反码。42位编码结构如图6所示。引导码由9 ms的载波和4．5 ms的载波关断波形所构成，作为用户码、数据码以及它们的反码的先导。信息位0与1的定义与上述NEC32位格式相同。但是长按键时，其重复码的前13．5 ms与引导码是一样的，在编程中要特别处理，其重复码波形如图7所示。