單片機用作通用紅外遙控接收器的設計
。
1 紅外遙控系統(tǒng)
通用紅外遙控系統(tǒng)由發(fā)射和接收兩大部分組成,應用編/解碼專用集成電路芯片來進行控制操作,如圖1所示。發(fā)射部分包括鍵盤矩陣、編碼調(diào)制、LED紅外發(fā)送器;接收部分包括光、電轉(zhuǎn)換放大器、解調(diào)、解碼電路。
2 遙控發(fā)射器及其編碼
遙控發(fā)射器專用芯片很多,現(xiàn)以日本NEC的UPD6121G.htm" target="_blank" title="uPD6121G貨源和PDF資料">uPD6121G組成發(fā)射電路為例說明編碼原理。當發(fā)射器按鍵按下后,即有遙控碼發(fā)出,所按的鍵不同遙控編碼也不同。這種遙控碼具有以下特征:
采用脈寬調(diào)制的串行碼,以脈寬為0.565ms、間隔0.56ms、周期為1.125ms的組合表示二進制的“0”;以脈寬為0.565ms、間隔1.685ms、周期為2.25ms的組合表示二進制的“1”,其波形如圖2所示。
上述“0”和“1”組成的32位二進制碼經(jīng)38kHz的載頻進行調(diào)制,提高發(fā)射效率,達到降低電源功耗的目的。然后,再通過紅外發(fā)射二極管進行二次調(diào)制,產(chǎn)生紅外線向空間發(fā)射,如圖3所示。UPD6121G產(chǎn)生的遙控編碼是連續(xù)的32位二進制碼組,其中前16位為8位用戶識別碼及其反碼,能區(qū)別不同的電器設備,防止不同機種遙控碼互相干擾。該芯片的用戶識別碼固定為十六進制01H;后16位為8位操作碼(功能碼)及其反碼。UPD6121G最多額128種不同組合的編碼。
遙控器在按鍵按下后,周期性地發(fā)出同一種32位二進制碼,周期約為108ms。一組碼本身的持續(xù)時間隨它包含的二進制“0”和“1”的個數(shù)不同而不同,大約在45~63ms之間,圖4為發(fā)射波形圖。
3 接收器及解碼
TSOP1738是VISHAY公司推出的一體化紅外線接收器,集紅外線接收和放大于一體,不需要任何外接元件,就能完成從紅外線接收到輸出與TTL電平信號兼容的所有工作,而體積和普通的塑封三極管大小一樣,其功能如圖1所示的虛線部分。它適合于各種紅外線遙控和紅外線數(shù)據(jù)傳輸。
解碼就是識別二進制碼“0”和“1”以及遙控信號起始位。由8051單片機對脈沖間隔計數(shù),由計數(shù)值的大小區(qū)別脈沖間隔的時間,從而識別出二進制碼“0”、“1”和遙控信號起始位。如前所述,紅外遙控的32位二進制串行碼是脈寬調(diào)制的,脈沖寬度固定(0.56ms),而脈沖的間隔不同。因此,只要設法測出脈沖隔時間,即可判斷是二進制的“0”還是“1”。考慮到適當?shù)娜莶?,可把脈沖間隔為0.256~0.768ms的判為“0”,脈沖間隔為1.28~1.792ms的判為“1”。
3.1 解碼系統(tǒng)配置及接口
解碼單片機系統(tǒng)由8051、TSOP1739和74LS00等組成,接口電路如圖5所示。TSOP1738的輸出端通過74LS00的兩個反相電路接至解碼單片機8051的INT0和INT1,作為輸入接口。8051解碼單片機通過P0口作為輸出接口,傳送解碼所得的指令控制碼去控制電器設備。8051單片機的TCON中有一個控制位,該位由軟件設置為“1”,設置INT0和INT1為下降沿觸發(fā)中斷,其相應的定時/計數(shù)器0就可以測量對應的INT引腳上正脈沖的寬度。利用這一特點,用定時器T0來測量INT1引腳上正脈沖的寬度,即前后兩脈沖的間隔時間,據(jù)此可判斷它對應于二進制的是“1”還是“0”。
由圖5可知,TSOP1738送往8051解碼單片機INT0和INT1兩引腳上的波形相反,由INT0引腳上脈沖的下降沿所觸發(fā)的中斷服務程序完成啟動計數(shù)器T0,以測量INT1引腳上正脈沖的寬度。由INT1引腳上脈沖的下降沿所觸發(fā)的中斷服務程序完成關(guān)計數(shù)器T0,并根據(jù)計數(shù)值來判斷是對應于二進制的“0”還是“1”。
3.2 軟件設計
解碼單片機8051的軟件包括主程序、INT0中斷服務程序和INT1中斷服務程序等3部分。在8051單片機內(nèi)部RAM區(qū)建立的工作單元和標志位。
*BUF0~BUF3——接收緩沖移位寄存器單元(32bit),每次由INT1中斷服務程序解出的存于CY的二進制位,通過累加器連同CY的右移操作,傳送到BUF0——BUF3內(nèi)。
*LENG——碼長計數(shù)器,用于計數(shù)器解出的二進制位數(shù)。
*(29H).0——碼間隔標志位,當收到碼組間隔時該標志被置位。
*(29H).1——用戶識別碼標志位,當收到一組碼的前8位為01H時該標志被置位
。
以下是主程序的設計要點:
*正確地解碼必須從一組碼的起始進行。為此程序在初始化后,首先檢測碼間隔標志(29H).0,如果為1,表明是一組碼的開始,程序就將碼長計數(shù)器清零,以例從頭開始計數(shù)。
*為防止其它遙控碼的干擾,當接收到前8位碼后,要檢查它的值是否為01H。如果是,則置位用戶碼標志(29H).1。只有用戶碼標志為1時,收到的后8位碼才作為有效操作碼處理。
*為了得到正確的解碼結(jié)果,要檢查32位遙控編碼中用戶碼和操作碼各自的反相一致性。正極性的用戶碼留在BUF3中,負極性的用戶碼留在BUF2中;正極性的操作碼留在BUF1中,負極性的操作碼留在BUF0中。然后比較BUF3和BUF2中的內(nèi)容,比較BUF1和BUF0中的內(nèi)容,如果都滿足反相一致才進入下一步,否則,作無效碼處理。
以上所述方法非常簡單地實現(xiàn)了紅外遙控信號的接收解碼,極大地節(jié)約了硬件實現(xiàn)的資源開銷。只要修改匯編代碼的部分參數(shù),就可以適用于多種紅外遙控器信號的接收和解碼。
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