基于单片机的红外遥控通信实验 红外遥控器的发送和接收原理
概述本章介绍红外遥控通信试验，通过本章的学习掌握红外遥控器的编码原理以及使用。在 ry-51 单片机开发板上，配备了一个红外信号接收头，用于接收红外信号，与开发板配套了一个红外遥控器，用于发送红外数据。
14.1 红外遥控原理简介红外遥控是一种无线、非接触式数据传输技术、具有成本低、抗干扰能力强的短距离通信技术、被广泛的应用于电子设备遥控通信中，包括电视、空调、手机等多种电子设备中，具有广泛的应用前景。
红外通信原理为将信息加载到红外光波中，利用发射装置发射出去，接收设备接收到红外光后将信息解码并做出相应的操作，便完成了一次红外光通信。我们以一个生活中常见的例子为例，当两个在黑暗中的人，一人拿着手电筒通过不停的开关闪烁手电筒将信息传递给对方。而我们这里使用的是红外光，它的优点为红外光不可见，对周围环境影响较小，另外由于红外光波长远小于其它常用无线电波长，因此，对其它无线通信电子设备无影响。怎样将信息加载到红外光上呢？这就是我们常说的红外遥控编码协议了，目前常用的有 philips rc-5protocol、sharp 协议、nec 协议等。我们这例重点讲解 nec 协议。
在数字通信中最小的信息单位为位，即为“0”或“1”，那么在红外通信协议中是怎么表示逻辑“0”和“1”的呢？该协议中以发射红外载波的占空比代表信息“0”和“1”。逻辑“0”的表示法为：560us 的连续载波 +560us 的低电平，总时长为 1.125ms。逻辑“1”的表示法为：560us 的连续载波 +1680us 的低电平，总时长为 2.25ms。其中载波为 38khz 的方波，逻辑“0”和逻辑“1”表示法如下图所示：
图 14-1 nec 协议逻辑“0”和逻辑“1”表示法
传输一帧 nec 格式的数据包括以下内容：
1） 同步码头：9ms 载波 +4.5ms 低电平；
2. 用户码：用户自定义的 8bit 数据；
3. 用户反码：8bit 用户码按位取反；
4. 数据码：8bit 数据，也称为 8 位按键数据码；
5. 数据反码：8bit 数据码按位取反。
由上面内容可知，实际传输的数据内容为用户码和数据码，上面的反码用于数据校验，确保数据传输的可靠性，数据按低位到高位的顺序一次传输。传输一帧 nec 数据格式如下图所示：
上图为 nec 发送模块通过红外光发送的数据，当接收模块接收到 38khz 的载波时输出低电平，其它情况输出高电平，因此，单片机通过测量接收到的电平高低持续时间便可解码数据了。例如当单片机接收到 9ms 低电平 +4.5ms 高电平时，即接收到了引导码，当接收到 560us 低电平 +560us 高电平表示接收到了数据“0”，当接收到 560us 低电平 +1680us 高电平表示接收到了数据“1”，依照上述模式便可完成一帧数据的接收。
14.2 红外接收硬件电路设计ry-51 单片机开发板载了红外信号接收模块 vs1838b，模块外形图下图左边所示，电路连接图如下图右边所示。其中，输出引脚与单片机的 p3.2 引脚相连接，同时该引脚为单片机的外部中断 0 输入引脚。因此，可以利用单片机的外部中断 0 来处理红外数据接收。
14.3 红外解码试验红外解码软件编写步骤如下：首先进行初始化将外部中断 0 设置为下降沿触发，当接收到的红外信号由高电平变为低电平时，表明一帧红外数据的开始。在外部中断 0 子程序中判断引导码的正确性，判读的方法为通过定时器计数来计算高低电平持续的时间，并分别与引导码规定时间进行对比。当超出了规定时间范围，我们认为这不是一帧标准的红外遥控数据，便直接返回跳出中断子程序。当符合要求后，继续往下执行，并判断和接收 4 个字节的数据，将接收到的数据存放到指定存储变量中，并置位红外标志位。在主程序中查询这个标志位来确定是否收到了红外数据，将数据从存储变量中取出，并将数据显示在602液晶模块上。为了方便后续使用，将红外初始化，以及红外中断子程序放入hongwai.h,hongwai.c文件中。
hongwai.h代码如下：
#ifndef __ir_h__#define __ir_h__extern void initir(); //初始化定时器tr0，外部中断0extern bit flag_ir; //按键标志位extern unsigned long data_ir;//4个字节的数据：[31:0]数据反码- >数据码- >用户反码- >用户码#endifhongwai.c代码如下：
#include#define high_ir 1 //高电平#define low_ir 0 //低电平#define min_9ms 8000 //8ms#define max_9ms 10000 //10ms#define min_4_5ms 3500 //3.5ms#define max_4_5ms 5000 //5ms#define min_560us 300 //300us#define max_560us 700 //700us#define min_1680us 1300 //1.3ms#define max_1680us 1800 //1.8ms#define time_16ms 16000 //16mssbit led1 = p1^1;sbit ir_in = p3^2;//红外接收引脚，也是外部中断0输入脚bit flag_ir = 0;//红外接收标志，收到正确帧数据后，由程序置1unsigned long data_ir;//4个字节的数据：[31:0]数据反码- >数据码- >用户反码- >用户码//红外接收初始化void initir(){ ir_in = 1;//释放 tmod &= 0xf0;//清零t0控制位 tmod |= 0x01;//配置t0为模式1 tr0 = 0; //停止t0记数 et0 = 0;//关定时器0中断 it0 = 1;//设置int0为下降沿触发 ex0 = 1;//开int0中断 ea=1; //开总中断}unsigned int t_count(bit flag)//电平计时器{ th0 = 0; //清零t0 tl0 = 0; tr0 = 1;//启动t0 //判断高电平是否超过16ms,若超过定义为异常，直接跳出循环,防止进入死循环 while(ir_in==flag){if(th1 >= (time_16ms >>8)) break;} tr0 = 0; return (th0*256 + tl0);//返回计数值，数值单位为us }//外部中断0，中断子程序,下降沿触发进入中断void int0() interrupt 0 { unsigned int i; unsigned int t_low,t_high; t_low = t_count( low_ir);//接收9ms的引导码低电平 t_high = t_count(high_ir);//接收4.5ms引导码高电平 //判断引导码正确性 if(t_lowmax_9ms || t_highmax_4_5ms){ie0=0; return;} //接收4个字节的数据，共32位 for(i=0;i>=1; //为0时高位补0 if(t_high >min_1680us) data_ir |= 0x80000000;//为1时高位置1 } flag_ir = 1; //接收到按键值后，置位 led1 = 0;//闪烁小灯 //for(i=0;i>16);//数据码 switch(key) { case 69:key_str = ch-;break; case 70:key_str = ch;break; case 71:key_str = ch+;break; case 68:key_str = prev;break; case 64:key_str = next;break; case 67:key_str = play/pause;break; case 7:key_str = -;break; case 21 :key_str = +;break; case 9:key_str = eq;break; case 22:key_str = 0;break; case 25:key_str = 100+;break; case 13:key_str = 200+;break; case 12:key_str = 1;break; case 24:key_str = 2;break; case 94:key_str = 3;break; case 8:key_str = 4;break; case 28:key_str = 5;break; case 90:key_str = 6;break; case 66:key_str = 7;break; case 82:key_str = 8;break; case 74:key_str = 9;break; default:key_str = error!; } disp_1602_str(2,1, ); disp_1602_str(2,1,key_str); } }}14.4 本章小结本章介绍了红外遥控器的发送和接收原理，并编写了单片机接收红外数据的驱动程序，后续可直接调用函数应用到具体的工程中去了。
预付费宿舍电能管理系统在某大学中的设计与应用
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整理了一份经常忽略的嵌入式基础知识点
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14.1 红外遥控原理简介红外遥控是一种无线、非接触式数据传输技术、具有成本低、抗干扰能力强的短距离通信技术、被广泛的应用于电子设备遥控通信中，包括电视、空调、手机等多种电子设备中，具有广泛的应用前景。
红外通信原理为将信息加载到红外光波中，利用发射装置发射出去，接收设备接收到红外光后将信息解码并做出相应的操作，便完成了一次红外光通信。我们以一个生活中常见的例子为例，当两个在黑暗中的人，一人拿着手电筒通过不停的开关闪烁手电筒将信息传递给对方。而我们这里使用的是红外光，它的优点为红外光不可见，对周围环境影响较小，另外由于红外光波长远小于其它常用无线电波长，因此，对其它无线通信电子设备无影响。怎样将信息加载到红外光上呢？这就是我们常说的红外遥控编码协议了，目前常用的有 philips rc-5protocol、sharp 协议、nec 协议等。我们这例重点讲解 nec 协议。
在数字通信中最小的信息单位为位，即为“0”或“1”，那么在红外通信协议中是怎么表示逻辑“0”和“1”的呢？该协议中以发射红外载波的占空比代表信息“0”和“1”。逻辑“0”的表示法为：560us 的连续载波 +560us 的低电平，总时长为 1.125ms。逻辑“1”的表示法为：560us 的连续载波 +1680us 的低电平，总时长为 2.25ms。其中载波为 38khz 的方波，逻辑“0”和逻辑“1”表示法如下图所示：
图 14-1 nec 协议逻辑“0”和逻辑“1”表示法
传输一帧 nec 格式的数据包括以下内容：
1） 同步码头：9ms 载波 +4.5ms 低电平；
2. 用户码：用户自定义的 8bit 数据；
3. 用户反码：8bit 用户码按位取反；
4. 数据码：8bit 数据，也称为 8 位按键数据码；
5. 数据反码：8bit 数据码按位取反。
由上面内容可知，实际传输的数据内容为用户码和数据码，上面的反码用于数据校验，确保数据传输的可靠性，数据按低位到高位的顺序一次传输。传输一帧 nec 数据格式如下图所示：
上图为 nec 发送模块通过红外光发送的数据，当接收模块接收到 38khz 的载波时输出低电平，其它情况输出高电平，因此，单片机通过测量接收到的电平高低持续时间便可解码数据了。例如当单片机接收到 9ms 低电平 +4.5ms 高电平时，即接收到了引导码，当接收到 560us 低电平 +560us 高电平表示接收到了数据“0”，当接收到 560us 低电平 +1680us 高电平表示接收到了数据“1”，依照上述模式便可完成一帧数据的接收。
14.2 红外接收硬件电路设计ry-51 单片机开发板载了红外信号接收模块 vs1838b，模块外形图下图左边所示，电路连接图如下图右边所示。其中，输出引脚与单片机的 p3.2 引脚相连接，同时该引脚为单片机的外部中断 0 输入引脚。因此，可以利用单片机的外部中断 0 来处理红外数据接收。
14.3 红外解码试验红外解码软件编写步骤如下：首先进行初始化将外部中断 0 设置为下降沿触发，当接收到的红外信号由高电平变为低电平时，表明一帧红外数据的开始。在外部中断 0 子程序中判断引导码的正确性，判读的方法为通过定时器计数来计算高低电平持续的时间，并分别与引导码规定时间进行对比。当超出了规定时间范围，我们认为这不是一帧标准的红外遥控数据，便直接返回跳出中断子程序。当符合要求后，继续往下执行，并判断和接收 4 个字节的数据，将接收到的数据存放到指定存储变量中，并置位红外标志位。在主程序中查询这个标志位来确定是否收到了红外数据，将数据从存储变量中取出，并将数据显示在602液晶模块上。为了方便后续使用，将红外初始化，以及红外中断子程序放入hongwai.h,hongwai.c文件中。
hongwai.h代码如下：
#ifndef __ir_h__#define __ir_h__extern void initir(); //初始化定时器tr0，外部中断0extern bit flag_ir; //按键标志位extern unsigned long data_ir;//4个字节的数据：[31:0]数据反码- >数据码- >用户反码- >用户码#endifhongwai.c代码如下：
#include#define high_ir 1 //高电平#define low_ir 0 //低电平#define min_9ms 8000 //8ms#define max_9ms 10000 //10ms#define min_4_5ms 3500 //3.5ms#define max_4_5ms 5000 //5ms#define min_560us 300 //300us#define max_560us 700 //700us#define min_1680us 1300 //1.3ms#define max_1680us 1800 //1.8ms#define time_16ms 16000 //16mssbit led1 = p1^1;sbit ir_in = p3^2;//红外接收引脚，也是外部中断0输入脚bit flag_ir = 0;//红外接收标志，收到正确帧数据后，由程序置1unsigned long data_ir;//4个字节的数据：[31:0]数据反码- >数据码- >用户反码- >用户码//红外接收初始化void initir(){ ir_in = 1;//释放 tmod &= 0xf0;//清零t0控制位 tmod |= 0x01;//配置t0为模式1 tr0 = 0; //停止t0记数 et0 = 0;//关定时器0中断 it0 = 1;//设置int0为下降沿触发 ex0 = 1;//开int0中断 ea=1; //开总中断}unsigned int t_count(bit flag)//电平计时器{ th0 = 0; //清零t0 tl0 = 0; tr0 = 1;//启动t0 //判断高电平是否超过16ms,若超过定义为异常，直接跳出循环,防止进入死循环 while(ir_in==flag){if(th1 >= (time_16ms >>8)) break;} tr0 = 0; return (th0*256 + tl0);//返回计数值，数值单位为us }//外部中断0，中断子程序,下降沿触发进入中断void int0() interrupt 0 { unsigned int i; unsigned int t_low,t_high; t_low = t_count( low_ir);//接收9ms的引导码低电平 t_high = t_count(high_ir);//接收4.5ms引导码高电平 //判断引导码正确性 if(t_lowmax_9ms || t_highmax_4_5ms){ie0=0; return;} //接收4个字节的数据，共32位 for(i=0;i>=1; //为0时高位补0 if(t_high >min_1680us) data_ir |= 0x80000000;//为1时高位置1 } flag_ir = 1; //接收到按键值后，置位 led1 = 0;//闪烁小灯 //for(i=0;i>16);//数据码 switch(key) { case 69:key_str = ch-;break; case 70:key_str = ch;break; case 71:key_str = ch+;break; case 68:key_str = prev;break; case 64:key_str = next;break; case 67:key_str = play/pause;break; case 7:key_str = -;break; case 21 :key_str = +;break; case 9:key_str = eq;break; case 22:key_str = 0;break; case 25:key_str = 100+;break; case 13:key_str = 200+;break; case 12:key_str = 1;break; case 24:key_str = 2;break; case 94:key_str = 3;break; case 8:key_str = 4;break; case 28:key_str = 5;break; case 90:key_str = 6;break; case 66:key_str = 7;break; case 82:key_str = 8;break; case 74:key_str = 9;break; default:key_str = error!; } disp_1602_str(2,1, ); disp_1602_str(2,1,key_str); } }}14.4 本章小结本章介绍了红外遥控器的发送和接收原理，并编写了单片机接收红外数据的驱动程序，后续可直接调用函数应用到具体的工程中去了。
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