单片机用作通用红外遥控接收器的设计

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???? 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。
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???? 关键词：8051
???? 红外遥控 遥控码
???? 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
???? 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。
???? 2 遥控发射器及其编码
???? 遥控发射器专用芯片很多，现以日本NEC的uPD6121G.htm" target="_blank" title="UPD6121G货源和PDF资料">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。
???? 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。
???? 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”。
???? 3.1 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
???? 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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???? *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：
???? *正确地解码必须从一组码的起始进行。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。
???? *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。
???? *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。
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???? 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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