51单片机-红外遥控
红外遥控
红外线介绍
人的眼睛能看到的可见光按波长从长到短排列，依次为 红、橙、黄、绿、青、蓝、紫。其中红光的波长范围为 0.62～0.76μm； 紫光的波长范围为 0.38～0.46μm 。 比紫光波长还短的光叫紫外线，比红光波长还长的光叫红外线。红外线遥控就是利用波长为 0.76～1.5μm 之间的近红外线来传送控制信号的。 红外遥控通信系统一般由 红外发射装置 和 红外接收设备 两大部分组成
红外发射装置
红外发射装置，也就是通常我们说的红外遥控器是由键盘电路、红外编码电路、电源电路和红外发射电路组成。
-
红外遥控为了提高抗干扰性能和降低电源消耗，红外遥控器常用
载波的方式传送二进制编码，常用的载波频率为 38kHz，这是由发射端所使用的455kHz晶振来决定的。 -
在发射端要对晶振进行整数分频，
分频系数一般取 12。
也有一些遥控系统采用 36kHz、 40 kHz、 56 kHz等，一般 由发射端晶振的振荡频率来决定。
- 二进制脉冲码的形式有多种，我这个是使用的是
NEC 协议：
①8 位地址和 8 位指令长度；
②地址和命令 2 次传输（确保可靠性）
③PWM 脉冲位置调制，以发射红外载波的占空比代表 “0”和“1”；
④载波频率为 38Khz；
⑤位时间为 1.125ms 或 2.25ms；
NEC 码的位定义
一个脉冲对应 560us 的连续载波，一个逻辑 1 传输需要2.25ms（560us 脉冲+1680us 低电平）， 一个逻辑 0 的传输需要 1.125ms（560us脉冲+560us 低电平）。
而红外接收头在收到脉冲的时候为 低电平，在没有脉冲的时候为 高电平，这样，我们在接收头端收到的信号为： 逻辑 1 应该是 560us 低+1680us 高，逻辑 0 应该是 560us 低+560us 高。所以可以 通过计算高电平时间判断接收到的数据是 0 还是 1。
NEC 码位定义时序图如下图所示：
NEC 遥控指令的数据格式为： 引导码、地址码、地址反码、控制码、控制反码。引导码由一个 9ms 的低电平和一个 4.5ms 的高电平组成，地址码、地址反码、控制码、控制反码 均是 8 位数据格式。按照低位在前，高位在后 的顺序发送。采用反码是为了增加传输的可靠性（可用于校验）数据格式如下：
NEC 码还规定了 连发码(由 9ms 低电平+2.5m 高电平+0.56ms 低电平+97.94ms 高电平组成)， 如果在一帧数据发送完毕之后，红外遥控器按键仍然没有放开，则发射连发码，可以 通过统计连发码的次数来标记按键按下的长短或次数。
红外接收设备
红外接收设备是由红外接收电路、红外解码、电源和应用电路组成。红外遥控接收器的 主要作用是将遥控发射器发来的红外光信好转换成电信号，再放大、限幅、检波、整形，形成遥控指令脉冲，输出至遥控微处理器。
红外接收头的封装大致有 两种： 一种采用铁皮屏蔽；一种是塑料封装。均有三只引脚，正对接收头的凸起处看，从左至右即 电源正（ VDD）、电源负（GND）和数据输出（VOUT）
红外接收头 在没有脉冲的时候为高电平，当收到脉冲的时候为低电平。通过 外部中断的下降沿触发中断，在中断内 通过计算高电平时间来判断接收到的数据是 0还是1
注意
为了保证红外接收头输出管脚默认为 高电平，需 外接一个 10K 上拉电阻，51单片机 IO 口都默认增加了 10K 上拉电阻。
软件编写
流程
进入中断函数，表示已来下降沿， 然后判断管脚是否为低电平，如果为低电平则首先判断引导信号，根据前面 NEC 协议可知，引导信号有 9ms 的低电平和 4.5ms 的高电平，因此通过 time_cnt 赋值 1000，然后在 while 循环内判断，time_cnt 每递减一次约 10us，1000 次则为10ms， 在解码时，这个时间要适当放宽一点范围，因为不同传感器性能会有差异，所以此处以 10ms 的低电平为界限，如果超过 10ms 则强制退出，防止系统死机。判断完引导信号的低电平，接着判断高电平，实现方法一样。当引导信号判断完成后进入地址码、地址反码、控制码及控制反码共 4 个字节的数据判断，也就是数据 0 和 1 的判断，实现方法也是和前面判断引导信号一样，这里使用到了嵌套循环，外层循环次数是 4，表示读取 4 个字节，内层循环次数是 8，表示读取每个字节的 8 位。注意，红外遥控解码数据是从低位开始，最后是高位。最后将读取的 4 个字节数据存储在全局变量数组 gired_data 中，外部可直接使用这四个字节。
main.c
# include "smg.h"
# include "lred.h"
void main()
{
u8 Ired_buf[3];
ired_init();
while(1)
{
Ired_buf[0]=gsmg_code[gired_data[2]/16];//将控制码高4位转换为数码管段码
Ired_buf[1]=gsmg_code[gired_data[2]%16];//将控制码低4位转换为数码管段码
Ired_buf[2]=0x76;//显示H
smg_display(Ired_buf,6);
}
}smg.c
# include "smg.h"
# include "lred.h"
u8 gsmg_code[17]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,
0x7f,0x6f,0x77,0x7c,0x39,0x5e,0x79,0x71};
void smg_display(u8 dat[],u8 pos)
{
u8 i=0;
u8 pos_temp=pos-1;
for(i=pos_temp;i<8;i++)
{
switch(i)
{
case 0:A0=1;A1=1;A2=1;break;//Y7//板子从左边数第一个数码管，下面以此类推
case 1:A0=0;A1=1;A2=1;break;//Y6
case 2:A0=1;A1=0;A2=1;break;//Y5
case 3:A0=0;A1=0;A2=1;break;//Y4
case 4:A0=1;A1=1;A2=0;break;//Y3
case 5:A0=0;A1=1;A2=0;break;//Y2
case 6:A0=1;A1=0;A2=0;break;//Y1
case 7:A0=0;A1=0;A2=0;break;//Y0
}
SMG_A0_F_PORT=dat[i-pos_temp];//传送段选数据
delay_10us(100);//延时1毫秒左右
SMG_A0_F_PORT=0x00;//消影
}
}smg.h
# ifndef _smg_H
# define _smg_H
# include "lred.h"
sbit A0=P2^2;
sbit A1=P2^3;
sbit A2=P2^4;
# define SMG_A0_F_PORT P0//宏定义数码管P0端口
extern u8 gsmg_code[17]; //注意要加extern
void smg_display(u8 dat[],u8 pos);
# endiflred.c（红外）
# include "lred.h"
u8 gired_data[4];//存储4个字节接收码（地址码+地址反码+控制码+控制反码）
void delay_10us(u16 ten_us)//当传入 Ten_us=1时，大约延时10us
{
while(ten_us--);
}
void ired_init()
{
IT0=1;//触发方式 1：下降沿触发 0：低电平触发
EX0=1;//开启外部中断0
EA=1;//开启总中断
IRED=1;//上拉电阻拉高（可以省略）初始化端口
}
void ired() interrupt 0 //外部中断0服务函数
{
u16 time_cnt=0;
u8 i=0,j=0;
u8 Ired_high_time=0;//要初始化为0不然按其他键没反应！！！！！踩坑
if(IRED==0)
{
time_cnt=1000;
//1.引导码9ms
while((!IRED)&&(time_cnt))//等待引导信号9ms低电平结束，若超过10ms强制退出
{
delay_10us(1);//10*1000就是10ms(10us进来一次)
time_cnt--;
if(time_cnt==0)
return;
}
if(IRED)//引导信号9ms低电平已过，进入4.5ms高电平
{
time_cnt=500;
//2.高电平4.gms
while(IRED&&time_cnt)
{
delay_10us(1);
time_cnt--;
if(time_cnt==0)
return;
}
//3.4个字节的数据
for(i=0;i<4;i++)
{
for(j=0;j<8;j++)//循环8次读取每位数据即一个字节
{
//判断高电平时间和低电平时间
time_cnt=600;
while((IRED==0)&&time_cnt)//等待数据1或0前面的0.56ms结束，若超过6ms强制退出
{
delay_10us(1);
time_cnt--;
if(time_cnt==0)
return;
}
time_cnt=20;
while(IRED)//等待数据1或0后面的高电平结束，若超过2ms强制退出
{
delay_10us(10);
Ired_high_time++;
if(Ired_high_time>20)//当大于2000us(2ms)也就是超过逻辑1的1690us，我们就说这信号是错误的
return;//正常情况是不会进入return的
}
gired_data[i]>>=1;//右移//先读取的为低位，然后是高位
if(Ired_high_time>=8)//选一个中间数，大于800us就是高电平，小于800us就是低电平
gired_data[i]|=0x80;
Ired_high_time=0;//清零
}
}
}
if(gired_data[2]!=~gired_data[3])//如果控制码不等于控制反码，就说接收的数据是错误的就不要这4字节数据
{
for(i=0;i<4;i++)
gired_data[i]=0;//清零
return;
}
}
}lred.h
# ifndef _lred_H
# define _lred_H
# include "reg52.h"
typedef unsigned char u8;
typedef unsigned int u16;
sbit IRED=P3^2;
extern u8 gired_data[4];
void delay_10us(u16 ten_us);
void ired_init();
# endif实验现象
红外遥控LED亮灭和蜂鸣器
main.c
/**************************************************************************************
实验名称：红外遥控LED和蜂鸣器
接线说明：
实验现象：下载程序后，操作红外遥控器最上面第1个键和第2个键可控制D1和蜂鸣器开关，并且数码管
上显示遥控器键值码
注意事项：红外接收头凸起处要与PCB板接口凸起丝印处对应
***************************************************************************************/
# include "public.h"
# include "smg.h"
# include "ired.h"
# include "beep.h"
//定义端口
sbit LED1=P2^0;
//定义宏值
# define LED_KEY_VALUE 0X45
# define BEEP_KEY_VALUE 0X46
/*******************************************************************************
* 函 数 名 : main
* 函数功能 : 主函数
* 输 入 : 无
* 输 出 : 无
*******************************************************************************/
void main()
{
u8 ired_buf[3];
u8 key_cnt_led=0;
u8 key_cnt_beep=0;
u8 ired_tempx=0;
u8 ired_tempy=0;
ired_init();//红外初始化
while(1)
{
ired_tempx=gired_data[2];//保存键值
if(ired_tempx!=0)ired_tempy=ired_tempx;//当不为0时则更新数码管显示键值
ired_buf[0]=gsmg_code[ired_tempy/16];//将控制码高4位转换为数码管段码
ired_buf[1]=gsmg_code[ired_tempy%16];//将控制码低4位转换为数码管段码
ired_buf[2]=0X76;//显示H的段码
smg_display(ired_buf,6);
if(ired_tempx==LED_KEY_VALUE)//如果是第一键按下
{
gired_data[2]=0;//清零,等待下次按键按下
key_cnt_led++;
if(key_cnt_led==3)key_cnt_led=1;
}
else if(ired_tempx==BEEP_KEY_VALUE)//如果是第二键按下
{
gired_data[2]=0;//清零,等待下次按键按下
key_cnt_beep++;
if(key_cnt_beep==3)key_cnt_beep=1;
}
if(key_cnt_led==1)LED1=0;
else LED1=1;
if(key_cnt_beep==1)beep_alarm(100,10);
}
}
beep.h
# include "beep.h"
/*******************************************************************************
* 函 数 名 : beep_alarm
* 函数功能 : 蜂鸣器报警函数
* 输 入 : time：报警持续时间
fre：报警频率
* 输 出 : 无
*******************************************************************************/
void beep_alarm(u16 time,u16 fre)
{
while(time--)
{
BEEP=!BEEP;
delay_10us(fre);
}
}beep.h
# ifndef _beep_H
# define _beep_H
# include "public.h"
//管脚定义
sbit BEEP=P2^5;
//函数声明
void beep_alarm(u16 time,u16 fre);
# endif
ired.c（红外）
# include "ired.h"
u8 gired_data[4];//存储4个字节接收码（地址码+地址反码+控制码+控制反码）
/*******************************************************************************
* 函 数 名 : ired_init
* 函数功能 : 红外端口初始化函数，外部中断0配置
* 输 入 : 无
* 输 出 : 无
*******************************************************************************/
void ired_init(void)
{
IT0=1; //下降沿触发
EX0=1; //打开中断0允许
EA=1; //打开总中断
IRED=1; //初始化端口
}
void ired() interrupt 0 //外部中断0服务函数
{
u8 ired_high_time=0;
u16 time_cnt=0;
u8 i=0,j=0;
if(IRED==0)
{
time_cnt=1000;
while((!IRED)&&(time_cnt))//等待引导信号9ms低电平结束，若超过10ms强制退出
{
delay_10us(1);//延时约10us
time_cnt--;
if(time_cnt==0)return;
}
if(IRED)//引导信号9ms低电平已过，进入4.5ms高电平
{
time_cnt=500;
while(IRED&&time_cnt)//等待引导信号4.5ms高电平结束，若超过5ms强制退出
{
delay_10us(1);
time_cnt--;
if(time_cnt==0)return;
}
for(i=0;i<4;i++)//循环4次，读取4个字节数据
{
for(j=0;j<8;j++)//循环8次读取每位数据即一个字节
{
time_cnt=600;
while((IRED==0)&&time_cnt)//等待数据1或0前面的0.56ms结束，若超过6ms强制退出
{
delay_10us(1);
time_cnt--;
if(time_cnt==0)return;
}
time_cnt=20;
while(IRED)//等待数据1或0后面的高电平结束，若超过2ms强制退出
{
delay_10us(10);//约0.1ms
ired_high_time++;
if(ired_high_time>20)return;
}
gired_data[i]>>=1;//先读取的为低位，然后是高位
if(ired_high_time>=8)//如果高电平时间大于0.8ms，数据则为1，否则为0
gired_data[i]|=0x80;
ired_high_time=0;//重新清零，等待下一次计算时间
}
}
}
if(gired_data[2]!=~gired_data[3])//校验控制码与反码，错误则返回
{
for(i=0;i<4;i++)
gired_data[i]=0;
return;
}
}
}
ired.h
# ifndef _ired_H
# define _ired_H
# include "public.h"
//管脚定义
sbit IRED=P3^2;
//声明变量
extern u8 gired_data[4];
//函数声明
void ired_init(void);
# endifsmg.c
# include "smg.h"
//共阴极数码管显示0~F的段码数据
u8 gsmg_code[17]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,
0x7f,0x6f,0x77,0x7c,0x39,0x5e,0x79,0x71};
/*******************************************************************************
* 函 数 名 : smg_display
* 函数功能 : 动态数码管显示
* 输 入 : dat：要显示的数据
pos：从左开始第几个位置开始显示，范围1-8
* 输 出 : 无
*******************************************************************************/
void smg_display(u8 dat[],u8 pos)
{
u8 i=0;
u8 pos_temp=pos-1;
for(i=pos_temp;i<8;i++)
{
switch(i)//位选
{
case 0: LSC=1;LSB=1;LSA=1;break;
case 1: LSC=1;LSB=1;LSA=0;break;
case 2: LSC=1;LSB=0;LSA=1;break;
case 3: LSC=1;LSB=0;LSA=0;break;
case 4: LSC=0;LSB=1;LSA=1;break;
case 5: LSC=0;LSB=1;LSA=0;break;
case 6: LSC=0;LSB=0;LSA=1;break;
case 7: LSC=0;LSB=0;LSA=0;break;
}
SMG_A_DP_PORT=dat[i-pos_temp];//传送段选数据
delay_10us(100);//延时一段时间，等待显示稳定
SMG_A_DP_PORT=0x00;//消音
}
}
smg.h
# ifndef _smg_H
# define _smg_H
# include "public.h"
# define SMG_A_DP_PORT P0 //使用宏定义数码管段码口
//定义数码管位选信号控制脚
sbit LSA=P2^2;
sbit LSB=P2^3;
sbit LSC=P2^4;
extern u8 gsmg_code[17];
void smg_display(u8 dat[],u8 pos);
# endifpublic.c
# include "public.h"
/*******************************************************************************
* 函 数 名 : delay_10us
* 函数功能 : 延时函数，ten_us=1时，大约延时10us
* 输 入 : ten_us
* 输 出 : 无
*******************************************************************************/
void delay_10us(u16 ten_us)
{
while(ten_us--);
}
/*******************************************************************************
* 函 数 名 : delay_ms
* 函数功能 : ms延时函数，ms=1时，大约延时1ms
* 输 入 : ms：ms延时时间
* 输 出 : 无
*******************************************************************************/
void delay_ms(u16 ms)
{
u16 i,j;
for(i=ms;i>0;i--)
for(j=110;j>0;j--);
}public.h
# ifndef _public_H
# define _public_H
# include "reg52.h"
typedef unsigned int u16; //对系统默认数据类型进行重定义
typedef unsigned char u8;
void delay_10us(u16 ten_us);
void delay_ms(u16 ms);
# endif