用增强型51单片机实验板实现红外线遥控

红外线遥控是目前使用最广泛的一种通信和遥控手段。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
通用红外遥控系统由发射和接收两大部分组成，使用编／解码专用集成电路芯片来进行控制操作。发射部分包括键盘矩阵、编码调制、LED红外发射器；接收部分包括光、电转换放大器、解调、解码部分电路。
2.遥控发射器及其编码
下面以日本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，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"0"、"1"定义波形如图2所示。

上述"0"和"1"组成的32位二进制码经38kt_{z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所示为最终发射出去的红外信号波形。
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0仆1.；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。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。

3.接收头及解码
一体化红外线接收头是一种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，而体积较小，很多家电中都采用此类红外接收头，它适合于各种红外线遥控和红外线数据传输，如图1左下角所示为增强型51实验板上的一体化红外线接收头。
下面我们就来一起看一下增强型51实验板是如何来解uPD6121红外线编码及如何使用红外线来进行各式各样的控制。
学习了红外发射原理后，可以想到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"，为了可靠起见，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最为可靠，一般取0.84ms左右均可。同时，我们还应注意的是，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。
学习板上的一体化红外接收头一共有3个脚，分别是"地"、"电源"、"数据"，其"数据"脚与51单片机的"INTO"脚，整个过程可以分成两步，第一步是读取并判断引导码是否正确，如果不是则直接返回并初始化检测参数；第二步是连续4次，按照每次8bit读取4个字节的后续数据，其中，检测过程里对"0"和"1"的判断必须是在开启计时之后，以减少因为程序执行而导致的测量时间长度上误差。
解码过程关键是使用单片机的定时器，我们可以用引导码的下降沿来触发单片机的定时器开始计时处理，这样就可以获得电平的时间长度了，一般的遥控器编码在长按按键的时候，会连续发数据，可能是同样的数据，也有可能是个特定的所谓的重复帧，但大致上15ms之内没有信号收到就表示当前的数据帧已经接收完毕。

解码部分程序代码如下：

unsignedcharuPD6121_read_code_8（void）{unsignedchartemp=0；unsignedchari；for（i=0；<8；i++）{temp=temp》1：
while（ir_receive==0）；／／等待高电平测试结束TR1=0；／／高电平测试结束，停止计时high_level_time=TH1*256+TL1；//保存高电平的数据TH1=0；TL1=0；TR1=1；／／启动对低电平的测试while（ir_receive==1）{if（TH1>0x4e）{decode_error=1；return0；}//超时出错，返回}
TR1=0；／／低电平测试结束Iow_level_time=TH1*256+TL1；／／保存低电平的数据TH1=0；TL1=0；TR1=1；／／如果电平长度不在合理的范围内，则认为出错if（（high_level_time<400）II（high_level_time>700）II（Iow_level_time<400）II（Iow_level-time>1900））{decode_error=1；returnO；}
if（（Iow_level_time>400）&&（Iow_level_time<700））temp=temp&0x7f；if（（Iow_level_time>1400）&&（Iow_level_time<1900））temp=temp1ox80；}　returntemp；}nsignedcharuPD6121_decode（void）／／解码出错返回1，对则返回OTR1=1：／／开始测量引导码（或重复码）的高电平宽度while（ir_receive==0）；／／等待电平变高，不需要超时监测TR1=0；／／高电平（对发射电路而言）测试结束high_level_time=TH1*256+TL1：／／保存高电平的数据／／--------------------TH1=0；TL1=0；TR1=1；//启动对低电平的测试while（ir_receive==1）／／在对高电平进行查询时，计超时。大于20ms出错{if（TH1>0x4e）return1：／／测试超时后直接初始化相关变量，开始下次测试}
TR1=0：／／低电平（对发射电路而言）测试结束Iow_level_time=TH1*256+TL1：
／／保存低电平的数据TH1=0；TL1=0；TR1=1；／／为增加计时的准确性，数据的处理都是在计时过程里／／判断引导码（或重复码）是否正确，如果不正确，则设置出错标志位，并退出中断程序if（（high_level_time<8500）II（high_level_time>9500）II（Iow_level_time<1000）II（Iow_level_time>5000））{return1：／／因是引导码出错，所以直接初始化后重新开始测试}
／／------------------／／对是引导码还是重复码进行判断。如果是重复码，就跳过后面数据的读取if（（Iow_level-time>1000）＆＆（Iow_level_time<3500））repeat_code_detected=1：
if（（Iow_level_time>4000）&&（Iow_level_time<5000））Ioad_code_detected=1；if（repeat_code_detected==1）return1；／／直接结束，temp1=uPD6121_read_code_8（）；／／读后面的系统、按健等数据，temp2=uPD6121_read_code_8（）；teMP3=uPD6121_read_code_8（）；temp4=uPD6121_read_code_8（）；TR1=0：
if（decode_error==1）return1：／／无论是哪部分解码出错，都是重新开始if（（temp1!=Ntemp2）II（temp3!
=～temp4））{return1；}
sys_code=temp1：
key_code=temp3；data_available=1；return0：