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)



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. -*————————————————————*/
  7. #include <reg52.h>
  9. // — 红外接收一体化输出口 ———————————-
  10. sbit IR_Out = P3^2;
  12. bit START_Flag = 0;
  13. bit BOOT_REPEATING_CODE_Flag = 0;
  14. unsigned char DATA[4] = {0};
  15. bdata unsigned char TEMP_BIT;
  17. sbit B0 = TEMP_BIT^0;
  18. sbit B1 = TEMP_BIT^1;
  19. sbit B2 = TEMP_BIT^2;
  20. sbit B3 = TEMP_BIT^3;
  21. sbit B4 = TEMP_BIT^4;
  22. sbit B5 = TEMP_BIT^5;
  23. sbit B6 = TEMP_BIT^6;
  24. sbit B7 = TEMP_BIT^7;
  26. // — 有无遥控信号判断函数 ———————————-
  27. bit START_Judge();
  29. // — 连发码判断函数 —————————————-
  30. bit BOOT_REPEATING_CODE_Judge();
  32. // — ”0″和”1″识别 ——————————————
  33. bit H_L_LEVEL_Judge();
  35. // — 串口初始化 ——————————————–
  36. void UART_Initial();
  38. void DELAY_Us(unsigned int Us)
  39. {
  40.     unsigned int x;
  41.     for(x = 0; x <= (Us/200-1); x++);
  42. }
  43. void DELAY_Ms(unsigned int Ms)
  44. {
  45.     unsigned int x,y;
  46.     for(x = 0; x <= (Ms-1); x++)
  47.     {
  48.         for(y = 0; y <= 120; y++);
  49.     }
  50. }
  52. void main()
  53. {
  54.     unsigned char i;
  55.     UART_Initial();
  56.     IR_Out = 1;
  57.     while(1)
  58.     {
  59.         START_Flag = START_Judge();
  60.         BOOT_REPEATING_CODE_Flag = BOOT_REPEATING_CODE_Judge();
  61.         if ( START_Flag && !BOOT_REPEATING_CODE_Flag )
  62.         {
  63.             for(i =0;i <4; i++)
  64.             {
  65.                 B0 = H_L_LEVEL_Judge();
  66.                 B1 = H_L_LEVEL_Judge();
  67.                 B2 = H_L_LEVEL_Judge();
  68.                 B3 = H_L_LEVEL_Judge();
  69.                 B4 = H_L_LEVEL_Judge();
  70.                 B5 = H_L_LEVEL_Judge();
  71.                 B6 = H_L_LEVEL_Judge();
  72.                 B7 = H_L_LEVEL_Judge();
  73.                 DATA[i] = TEMP_BIT;
  74.             }
  75.             for(i =0;i <4; i++)
  76.             {
  77.                 SBUF = DATA[i];
  78.                 while( TI == 0 );
  79.                 TI = 0;
  80.             }
  81.         }
  82.     }
  83. }
  85. void UART_Initial()
  86. {
  87.     SCON = 0×50;            // SCON: 模式 1, 8-bit UART, 使能接收
  89.     TMOD |= 0×20;           // TMOD: timer 1, mode 2, 8-bit reload
  91.     TH1 = 0xFD;             // TH1: reload value for 9600 baud @
  92.                             // 11.0592MHz
  93.     TR1 = 1;                // TR1: timer 1 run
  95.     EA = 0;                 // 关闭总中断
  96.     ES = 0;                 // 关闭串口中断
  97. }
  100. bit START_Judge()
  101. {
  102.     bit TEMP_Flag = 1;
  103.     unsigned char i = 0;
  105.     //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。
  106.     while ( IR_Out == 1);
  108.     //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
  109.     for(i =0;i <9; i++)
  110.     {
  111.         DELAY_Us(800);      // 测试实际延时约为764~928us
  112.         if ( IR_Out == 1 )
  113.         {
  114.             TEMP_Flag = 0;
  115.             break;
  116.         }
  117.     }
  119.     return TEMP_Flag;
  120. }
  122. bit BOOT_REPEATING_CODE_Judge()
  123. {
  124.     bit TEMP_Flag = 1;
  125.     while( IR_Out == 0 ) ;  // 等待高电平避开9毫秒低电平引导脉冲
  127.     DELAY_Ms(1);            // 测试实际延时约为1.007ms
  128.     DELAY_Ms(1);            // 测试实际延时约为1.007ms
  129.     DELAY_Us(200);          // 0.086ms
  130.     DELAY_Us(200);          // 0.086ms
  131.     DELAY_Us(200);          // 0.086ms
  132.                             // 共计2.272ms
  134.     if( IR_Out == 0 )
  135.     {
  136.         TEMP_Flag = 1;      // 是连发码
  137.     }
  138.     else
  139.     {
  140.         TEMP_Flag = 0;      // 不是连发码，而是引导码
  141.     }
  142.     return TEMP_Flag;
  143. }
  144. bit H_L_LEVEL_Judge()
  145. {
  146.     while( IR_Out == 0 );   // 等待地址码第一位的高电平信号
  147.     DELAY_Us(800);          // 测试实际延时约为764~928us
  148.     if ( IR_Out == 1)
  149.     {
  150.         DELAY_Ms(1);        // 测试实际延时约为1.007ms
  151.         return 1;
  152.     }
  153.     else
  154.     {
  155.         return 0;
  156.     }
  157. }

 

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”
  11. // 此口为红外信号输入MCU口
  12. sbit IR_Out = P3^2;
  14. // 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
  15. sbit IR_Flag = P3^1;
  17. // LED显示口
  18. #define LED_Port P1
  20. // 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
  21. unsigned char dat[4] = {0,0,0,0};
  24. /*……………………………………………………*/
  25. void main()
  26. {
  27.     IR_Out = 1;     // 此口为MCU输入口，故需要置1
  28.     IR_Flag = 1;    // 灭LED灯
  29.     TMOD = 0×01;    // 定时器0，方式1
  30.     IT0 = 1;        // 外部中断0，下降沿触发
  31.     EX0 = 1;        // 准许外部中断
  32.     EA = 1;         // CPU准许中断
  34.     while(1)
  35.     {
  36.         IR_Flag = 1;// 执行主程序时,LED灯灭
  37.     }
  38. }
  39. /*————————————————————*-
  40.   函数名称：Int0()
  41.   函数输入：无(容许中断时，外部触发)
  42.   函数输出：无
  43.   函数说明：外部中断0中断处理
  44. -*————————————————————*/
  45. void Int0() interrupt 0
  46. {
  47.     unsigned char i,j;
  48.     EX0 = 0;            // 关闭外部中断0
  49.     IR_Flag = 0;        // 执行中断程序时,LED灯亮
  50.     i = 10;             // 0.793ms延时，运行10次
  51.     while( –i )
  52.     {
  53.         // 定时0.793ms,延时0.793ms*10=7.93ms
  54.         TH0 = 0xfc;
  55.         TL0 = 0xe7;
  56.         TR0 = 1;
  57.         while( !TF0 );
  58.         TF0 = 0;
  59.         TR0 = 0;
  61.         // 这7.93ms期间只要IR_Out变高电平,就非合法的红外信号，跳出
  62.         if( IR_Out )
  63.         {
  64.             EX0 = 1;    // 准许中断
  65.             return ;
  66.         }
  67.     }
  69.     // 程序进行到这里，表明是合法的红外信号(利用9ms判断)
  70.     while( !IR_Out );   // 等待9ms低电平过去
  72.     // 程序进行到这里，表明经过9ms低电平
  73.     TH0 = 0xf6;
  74.     TL0 = 0xff;
  75.     TR0 = 1;
  76.     while( !TF0 );
  77.     TF0 = 0;
  78.     TR0 = 0;            // 延时2.305ms
  80.     // IR_Out 为低表明是连发码，不予理睬，跳出
  81.     if( !IR_Out )
  82.     {
  83.         EX0=1;
  84.         return;
  85.     }
  87.     // 程序进行到这里，表明是引导码，等待4.5ms高电平的过去
  88.     while( IR_Out );
  90.     // 开始接收用户码
  91.     for(i=0; i<4; i++)
  92.     {
  93.         for(j=0; j<8; j++)
  94.         {
  95.             while( !IR_Out );   // 等待低电平过去
  96.             dat[i] >>= 1;     // 把上次的数据位右移一位
  98.             TH0 = 0xfc;
  99.             TL0 = 0xe7;
  100.             TR0 = 1;
  101.             while( !TF0 );
  102.             TR0=0;
  103.             TF0=0;              //延时0.793ms
  105.             // 若为数据”1″，则延时后IR_Out为高电平
  106.             if( IR_Out )
  107.             {
  108.                 dat[i] |= 0×80;     // 所有数据位1放最高位
  109.                 while( IR_Out );    // 等待高电平过去
  110.             }
  111.         }
  112.     }
  113.     LED_Port = dat[2];
  114.     EX0=1;      // 开中断
  115.     return;
  116. }
  117. /*————————————————————*-
  118.   —- END OF FILE ——————————————-
  119. -*————————————————————*/