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紅外線遙控是目前使用最廣泛的一種通信和遙控手段。由于紅外線遙控裝置具有體積小、功耗低、功能強、成本低等特點，因而，繼彩電、錄像機之后，在錄音機、音響設備、空凋機以及玩具等其它小型電器裝置上也紛紛采用紅外線遙控。工業設備中，在高壓、輻射、有毒氣體、粉塵等環境下，采用紅外線遙控不僅完全可靠而且能有效地隔離電氣干擾。 1 紅外遙控系統 通用紅外遙控系統由發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。發射部分包括鍵盤矩陣、編碼調制、LED紅外發送器；接收部分包括光、電轉換放大器、解調、解碼電路。 2 遙控發射器及其編碼 遙控發射器專用芯片很多，現以日本NEC的uPD6121G.htm" target="_blank" title="UPD6121G貨源和PDF資料">uPD6121G組成發射電路為例說明編碼原理。當發射器按鍵按下后，即有遙控碼發出，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38kHz的載頻進行調制，提高發射效率，達到降低電源功耗的目的。然后，再通過紅外發射二極管進行二次調制，產生紅外線向空間發射，如圖3所示。UPD6121G產生的遙控編碼是連續的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，周期性地發出同一種32位二進制碼，周期約為108ms。一組碼本身的持續時間隨它包含的二進制“0”和“1”的個數不同而不同，大約在45～63ms之間，圖4為發射波形圖。 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據傳輸。 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，由計數值的大小區別脈沖間隔的時間，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”。考慮到適當的容差，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 解碼系統配置及接口 解碼單片機系統由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為下降沿觸發中斷，其相應的定時/計數器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的中斷服務程序完成啟動計數器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的中斷服務程序完成關計數器T0，并根據計數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單片機內部RAM區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。 *LENG——碼長計數器，用于計數器解出的二進制位數。 *（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，程序就將碼長計數器清零，以例從頭開始計數。 *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中的內容，比較BUF1和BUF0中的內容，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了紅外遙控信號的接收解碼，極大地節約了硬件實現的資源開銷。只要修改匯編代碼的部分參數，就可以適用于多種紅外遙控器信號的接收和解碼。 |
