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红外线遥控器解码原理

(2010-10-29 17:14:11)
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arduino

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机器人

红外解码

无线

传感器

分类: 机器人入门教程

    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。

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。

红外线遥控器解码原理



遥控发射器及其编码
    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NECuPD6121G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。

红外线遥控器解码原理



    上述“0”“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3所示。

 

红外线遥控器解码原理



    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。

    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。

代码格式(以接收代码为准,接收代码与发射代码反向)
①位定义 

②单发代码格式 
③连发代码格式 

注:代码宽度算法:
16位地址码的最短宽度:1.12×16=18ms 16位地址码的最长宽度:2.24ms×16=36ms 
易知8位数据代码及其8位反代码的宽度和不变:(1.12ms+2.24ms)×8=27ms
所以32位代码的宽度为(18ms+27ms)~(36ms+27ms)

1. 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。

2. 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。

 
接收器及解码
    一体化红外线接收器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,而体积和普通的塑封三极管大小一样,它适合于各种红外线遥控和红外线数据传输。

下面是一个对51实验板配套的红外线遥控器的解码程序,它可以把上图32键的红外遥控器每一个按键的键值读出来,并且通过实验板上P1口的8个LED显示出来,在解码成功的同时并且能发出“嘀嘀嘀”的提示音。

 

 

红外遥控器软件解码原理及程序 
   
红外一开始发送一段13.5ms的引导码,引导码由9ms的高电平和4.5ms的低电平组成,跟着引导码是系统码,系统反码,按键码,按键反码,如果按着键不放,则遥控器则发送一段重复码,重复码由9ms的高电平,2.25ms的低电平,跟着是一个短脉冲,本程序经过试用,能解大部分遥控器的编码!

#include    "at89x52.h"
#define     NULL       0x00//数据无效
#define     RESET      0X01//程序复位
#define     REQUEST    0X02//请求信号
#define     ACK        0x03//应答信号,在接收数据后发送ACK信号表示数据接收正确,
也位请求信号的应答信号
#define     NACK       0x04//应答信号,表示接收数据错误
#define     BUSY       0x05//忙信号,表示正在忙
#define     FREE       0x06//空闲信号,表示处于空闲状态
#define     READ_IR    0x0b//读取红外
#define     STORE_IR   0x0c//保存数据
#define     READ_KEY   0x0d//读取键值
#define     RECEIVE    0Xf400//接收缓冲开始地址
#define     SEND       0xfa00//发送缓冲开始地址
#define     IR         0x50//红外接收缓冲开始地址
#define     HEAD       0xaa//数据帧头
#define     TAIL       0x55//数据帧尾
#define     SDA        P1_7
#define     SCL        P1_6


unsigned char xdata *buf1; //接受数据缓冲
unsigned int buf1_length; //接收到的数据实际长度
unsigned char xdata *buf2; //发送数据缓冲
unsigned int buf2_length; //要发送的数据实际长度
bit buf1_flag;    //接收标志,1表示接受到一个数据帧,0表示没有接受到数据帧或数据帧为空
bit buf2_flag;    //发送标志,1表示需要发送或没发送完毕,0表示没有要发送的数据或发送完毕
unsigned char state1,state2;         //用来标志接收字符的状态,state1用来表示接收状态,state2用来表示发送状态
unsigned char data *ir;
union{
    unsigned char a[2];
    unsigned int b;
    unsigned char data *p1[2];
    unsigned int data *p2[2];
    unsigned char xdata *p3;    //红外缓冲的指针
    unsigned int xdata *p4;
}p;
//union{                       //
// unsigned char a[2];           //
// unsigned int b;
// unsigned char data *p1[2];
// unsigned int data *p2[2];
// unsigned char xdata *p3;
// unsigned int xdata *p4;       //地址指针
//}q;                        //

union{
   unsigned char a[2];
   unsigned int b;
}count;
union{
   unsigned char a[2];
   unsigned int b;
}temp;
union{
   unsigned char a[4];
   unsigned int b[2];
   unsigned long c;
}ir_code;

union{
   unsigned char a[4];
   unsigned int b[2];
   unsigned long c;
   unsigned char data *p1[4];
   unsigned int data *p2[4];
   unsigned char xdata *p3[2];
   unsigned int xdata *p4[2];
}i;
unsigned char ir_key;
bit ir_flag;        //红外接收标志,0为缓冲区空,1为接收成功,2为缓冲溢出
void sub(void);
void delay(void);
void ie_0(void);
void tf_0(void);
void ie_1(void);
void tf_1(void);
void tf_2(void);
void read_ir(void);
void ir_jiema(void);
void ir_init(void);
void ir_exit(void);
void store_ir(void);
void read_key(void);
void reset_iic(void);
unsigned char read_byte_ack_iic(void);
unsigned char read_byte_nack_iic(void);
bit write_byte_iic(unsigned char a);
void send_ack_iic(void);
void send_nack_iic(void);
bit receive_ack_iic(void);
void start_iic(void);
void stop_iic(void);
void write_key_data(unsigned char a);
unsigned int read_key_data(unsigned char a);
void ie0(void)   interrupt 0{ie_0();}
void tf0(void)   interrupt 1{tf_0();}
void ie1(void)   interrupt 2{ie_1();}
void tf1(void)   interrupt 3{tf_1();tf_2();}
void tf2(void)   interrupt 5{            //采用中断方式跟查询方式相结合的办法解

   EA=0;                                 //禁止中断
   if(TF2){                              //判断是否是溢出还是电平变化产生的中断
        TF2=0;                           //如果是溢出产生的中断则清除溢出位,重
新开放中断退出
        EA=1;
        goto end;
    }
   EXF2=0;                               //清除电平变化产生的中断位
   *ir=RCAP2H;                            //把捕捉的数保存起来
   ir++;
   *ir=RCAP2L;
   *ir++;
   F0=1;
   TR0=1;                                 //开启计数器0
loop:
   TL0=0; //将计数器0重新置为零
   TH0=0;
   while(!EXF2){                         //查询等待EXF2变为1
        if(TF0)goto exit;                //检查有没超时,如果超时则退出
   };
   EXF2=0;                               //将EXF2清零
   if(!TH0)                            //判断是否是长低电平脉冲过来了
                                      //不是长低电平脉冲而是短低电平
      if(F0)count.b++;                      //短脉冲数加一
      temp.a[0]=RCAP2H;                  //将捕捉数临时存放起来
      temp.a[1]=RCAP2L;
      goto loop;                         //返回继续查询
   }
   else{                                 //是低电平脉冲,则进行处理

       F0=0;
       *ir=temp.a[0];       //把连续的短脉冲总时间记录下来
       ir++;
       *ir=temp.a[1];
       ir++;
       *ir=RCAP2H;          //把长电平脉冲时间记录下来
       ir++;
       *ir=RCAP2L;
       ir++;
       if(ir>=0xda) {
                 goto exit;    //判断是否溢出缓冲,如果溢出则失败退出
       }
       goto loop;         //返回继续查询
       }
exit:
       ir_flag=1;       //置ir_flag为1表示接收成功
end:
       ;
}


void rs232(void)   interrupt 4{
     static unsigned char sbuf1,sbuf2,rsbuf1,rsbuf2;      //sbuf1,sbuf2用来接收发送临时用,rsbuf1,rsbuf2用来分别用来存放接收发送的半字节
     EA=0;                                         //禁止中断
     if(RI){
         RI=0;                                     //清除接收中断标志位
         sbuf1=SBUF;                               //将接收缓冲的字符复制到sbuf1
         if(sbuf1==HEAD){                                  //判断是否帧开头
                         state1=10;                 //是则把state赋值为10
                         buf1=RECEIVE;              //初始化接收地
址                       
         }
         else{
         switch(state1){
         case 10:sbuf2=sbuf1>>4;                   //把高半字节右移到的半字节
                 sbuf2=~sbuf2;                     //把低半字节取反
                 if((sbuf2&0x0f)!=(sbuf1&0x0f))    //判断接收是否正确
                                                //接收错误,有可能接收的是数据帧尾,也有可能是接收错误
                       if(sbuf1==TAIL)             //判断是否接收到数据帧尾
                                                //是接收到数据帧尾
                                buf1=RECEIVE;      //初始化接收的地址
                                if(*buf1==RESET)   //判断是否为复位命令
                                     {
                                        ES=0;
                                        sbuf2=SP+1;
                                        for(p.p1[0]=SP-0x10;p.p1[0]<=sbuf2;p.p1
[0]++)*p.p1[0]=0;
                                     }
                                state1=0;          //将接收状态标志置为零,接收下一个数据帧
                                buf1_flag=1;       //置接收标志为1,表示已经接收到一个数据帧
                                REN=0;             //禁止接收
                            }
                       else
                                                //不是接受到数据帧尾,表明接收错误
                               state1=0;           // 将接收状态标志置为零,重新接收
                               buf1=RECEIVE;       //初始化发送的地址
                               *buf1=NACK;         //把NACK信号存入接收缓冲里
                               buf1_flag=1;        //置标志位为1,使主程序能对接收错误进行处理
                               REN=0;              //禁止接收
                           }

                      }
                 else
                                                //接收正确
                     rsbuf1=~sbuf1;                //按位取反,使高半字节变原码
                     rsbuf1&=0xf0;                 //仅保留高半字节,低半字节去掉
                     state1=20;                    //将状态标志置为20,准备接收低半字节
                 }
                 break;
         case 20:sbuf2=sbuf1>>4;                   //把高半字节右移到的半字节
                 sbuf2=~sbuf2;                     //将低半字节取反
                 if((sbuf2&0x0f)!=(sbuf1&0x0f))    //判断接收是否正确
                                                //接受错误
                        state1=0;                  // 将接收状态标志置为零,重新接收
                        buf1=RECEIVE;              //初始化接收的地址
                        *buf1=NACK;                //把NACK信号存入发送缓冲里
                        buf1_flag=1;               //置标志位为1,使主程序能对接收错误进行处理
                        REN=0;                     //禁止接收
                    }
                 else
                    {
                    sbuf1&=0x0f;                   //仅保留低半字节,去掉高半字节
                    rsbuf1|=sbuf1;                 //高低半字节合并
                    *buf1++=rsbuf1;                //将接收的数据保存至接收缓冲里,并且数据指针加一
                    buf1_length++;                 //接收数据长度加一
                    state1=10;                     //将state1置为10,准备接收下个字节的高半字节
                    }
                 break;

         }
        }
     }
else{

       TI=0;                                       //清除发送中断标志
       if(buf2_length)                             //判断发送长度是否为零
                                                //发送长度不为零
               if(state2==0)                       //判断是否发送高半字节
                                                //发送高半字节
                       sbuf2=*buf2;                //将要发送的字节送到sbuf2
                       rsbuf2=~sbuf2;              //取反,使高半字节变为反码
                       sbuf2>>=4;                  //将高半字节右移到低半字节
                       rsbuf2&=0xf0;               //保留高半字节,去掉低半字节
                       sbuf2&=0x0f;                //保留低半字节,去掉高半字节
                       rsbuf2|=sbuf2;              //合并高低半字节
                       SBUF=rsbuf2;                //发送出去
                       state2=10;                  //将state2置为10准备发送下半字节
                    }
                else
                                                //发送低半字节
                       sbuf2=*buf2;                //将要发送的字节送到sbuf2
                       buf2++;                     //指针加一
                       buf2_length--;              //发送数据长度减一
                       rsbuf2=~sbuf2;              //取反,使低半字节变为反码
                       rsbuf2<<=4;                 //将低半字节反码左移到高半字节
                       rsbuf2&=0xf0;               //保留高半字节,去掉低半字节
                       sbuf2&=0x0f;                //保留低半字节,去掉高半字节
                       rsbuf2|=sbuf2;              //合并高低半字节
                       SBUF=rsbuf2;                //发送出
                       state2=0;
                     }
                }
         else
                                                //如果发送数据长度为零则发送数据帧尾
                    if(buf2_flag){                 //判断是否发过数据帧尾
                    SBUF=TAIL;                     //将数据帧尾发送出去
                    while(TI==0);
                    TI=0;
                    buf2_flag=0;                   //置发送标志为零,表示发送完毕
                    }
                }
}
EA=1;                                             //开放中断
}

 

 

机器人基地推出的此款产品:

红外线遥控器解码原理

    IR Receiver Module是一款Arduino兼容的38KHz红外线接收模块,可接收标准38KHz调制的遥控器信号,通过对Arduino进行编程,即可实现对遥控器信号的解码操作。可使用Arduino制作一款带学习功能的万能遥控器。

红外线遥控器解码原理

红外线遥控器解码原理


1.CR2025环保纽扣电池,容量160mah
2.发射距离:8m以上(具体和周围环境、接收端的灵敏度等因素有关)
3.有效角度:60度
4.面贴材料:0.125mmPET,有效寿命2万次。
5.品质稳定,性价比高
6.静态电流3-5uA,动态电流3-5mA。

 

产品说明书预览:

红外线遥控器解码原理

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OK,介绍完毕~

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