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江科大51单片机学习笔记之红外遥控

2024-06-29 13:45| 来源: 网络整理| 查看: 265

（加三个链接，其余完成）

一、红外遥控简介

•红外遥控是利用红外光进行通信的设备，由红外LED将调制后的信号发出，由专用的红外接收头进行解调输出

•通信方式：单工，异步

•红外LED波长：940nm（人眼看不见）

•通信协议标准：NEC标准

二、硬件电路 红外发送部分 image-20230731195439810

上左图，两个输入端，一个接38KHZ的方波，另一个直接接输入信号，两个NPN型的三极管，低电平导通。IN高电平，LED不亮，IN低电平时，LED是以38KHZ的频率闪着亮，目的是为了抗干扰

上右图，简化版，通过程序控制在IN口输入左下角的波形

红外接收部分 image-20230731200715509

这是一体化的红外接收头的电路，其OUT口可以直接输出高低电平，在其内部会将38KHZ的波形给滤掉。在实际使用中，将OUT连接到外部中断，因为红外接收处理波形对实时性要求比较高（高低电平的宽度较短，只有几百微妙）。上右图是开发板上的红外接收部分的原理图

三、基本发送与接收

•空闲状态：红外LED不亮，接收头输出高电平（接收头没有接收到任何信号）

•发送低电平：红外LED以38KHz频率闪烁发光，接收头输出低电平（将38KHZ的波形过滤掉）

•发送高电平：红外LED不亮，接收头输出高电平

image-20230731201543918 四、NEC编码

NEC编码解决的问题就是怎么去表示数据

image-20230727162354103

注：该波形是接收端OUT端口的波形

按键按下时，输出Start信号，该信号是由9ms的低电平和4.5ms的高电平组成

之后是数据区，共32位，格式如上图（反码的目的是进行数据的校验）

这里的数据表示方式和传统的低电平表示0高电平表示1不同，根据上图，低电平560us高电平560us时表示0，低电平560us高电平1690us时表示1

Repeat是支持按键长按的功能，每隔110ms就会发送这样的波形（如果一直按着按键不松手的话）

实际波形图如下：

image-20230727165237810

以按下KEY2为例，首先是Start波形，之后是8位的地址码0000 0000，接着是地址码的反码1111 1111，之后是指令码0110 0010，最后是指令码的反码1001 1101。指令码0110 0010为0x46，与KEY2键码对应。

遥控器键码如下：

image-20230727165654124 五、51单片机的外部中断

具体可见中断章节：江科大51单片机学习笔记之定时器与中断系统_rebened小橙的博客-CSDN博客

•STC89C52有4个外部中断

•STC89C52的外部中断有两种触发方式： 下降沿触发和低电平触发（不支持上升沿触发和高电平触发）

封装图

image-20230727164804086

本单片机只使用了两个外部中断，本开发板使用了外部中断0（连接到了P32引脚）

外部中断寄存器：

image-20230731202942087

以INT0为例，触发方式有IT0决定（IT0为1时是下降沿触发，IT0为0时是低电平触发），IE0是中断标志位，当其为1时表示触发了该中断，EX0是中断使能，EA也是中断使能（所有中断），PX0是配置中断优先级的，配置完后便课触发中断。

六、实验1

现象：LCD屏幕显示遥控器的地址吗、按键的命令码以及自定义的变量Num。按下遥控器上的按键，LCD上显示的值也会随之发生改变。按VOL+键Num值会加，按VOL-键Num值会减，且支持长按。

1、创建文件

思路：创建文件IR.c和Int0.c及其头文件。IR.c用于存放红外解码相关程序，Int0.c用于存放外部中断0的相关程序

波形时间宽度的计算：使用定时器0来计算波形高电平或低电平的宽度。本来定时器0中的计数器达到设定值时会触发中断，现在定时器0只当做计数器，不触发中断，通过计数器来计算电平宽度。例如，在下降沿时开启计数器，在上升沿时记录计数器的值，二者的差值除以频率就是这段低电平的时间长度。通过计算高低电平的宽度来判断这个信号是Start信号、0信号、1信号还是Repeat信号

（先将相关文件先添加至项目中）

2、外部中断初始化

编写Int0.c文件以及头文件

/** * @brief 外部中断0初始化 * @param 无 * @retval 无 */ void Int0_Init(void) { IT0 = 1;//下降沿触发 IE0 = 0;//中断标志位清零，也可以不设置 //中断打开 EX0 = 1; EA = 1; PX0 = 1;//高优先级 } 3、修改定时器函数

参考之前的中断章节

修改Timer.h和Timer.c

不需要定时器0来触发中断，故将中断部分直接注释掉，并且TR0先置为0，之后再手动开启计数

#include /** * @brief 定时器0初始化 * @param 无 * @retval 无 */ void Timer0Init(void) { TMOD &= 0xF0; //设置定时器模式 TMOD |= 0x01; //设置定时器模式 TL0 = 0x9C; //设置定时初值 TH0 = 0xFF; //设置定时初值 TF0 = 0; //清除TF0标志 TR0 = 0; //定时器0不计时，先不启动 /* //中断 ET0 = 1;//使能T0中断 EA = 1; PT0 = 0;//设置中断优先级，为低优先级 */ } /** * @brief 定时器0设置计数器值 * @param Value，要设置的计数器值，范围：0~65535 * @retval 无 */ void Timer0_SetCounter(unsigned int Value) { TH0=Value/256;//取高8位 TL0=Value%256;//取低8位 } /** * @brief 定时器0获取计数器值 * @param 无 * @retval 计数器值，范围：0~65535 */ unsigned int Timer0_GetCounter(void) { return (TH0 LCD_Init(); Timer0Init(); Timer0_SetCounter(0); Timer0_Run(1); Delayms(10); Time=Timer0_GetCounter(); LCD_ShowNum(1,1,Time,5); while(1) { } }

LCD显示10065（LCD显示10000+说明正常）。首先，设置定时器的计数器为0，然后启动定时器，延时10ms后获得计数器的值，因为定时器的时钟频率为1MHz，即每隔1us计一次数，所以应该计数了10000次，加上程序运行时间，所以计数值应该在10000+。

5、编写IR.c文件及其头文件

用于红外接收，对接收到的信号进行解码

IR.c

接收数据的代码较为巧妙，例如IR_Data[IR_pData/8]|=(0x01 if(IR_DataFlag) { IR_DataFlag=0; return 1; } return 0; } /** * @brief 红外遥控获取收到连发帧标志位 * @param 无 * @retval 是否收到连发帧，1为收到，0为未收到 */ unsigned char IR_GetRepeatFlag(void) { if(IR_RepeatFlag) { IR_RepeatFlag=0; return 1; } return 0; } /** * @brief 红外遥控获取收到的地址数据 * @param 无 * @retval 收到的地址数据 */ unsigned char IR_GetAddress(void) { return IR_Address; } /** * @brief 红外遥控获取收到的命令数据 * @param 无 * @retval 收到的命令数据 */ unsigned char IR_GetCommand(void) { return IR_Command; } //外部中断0中断函数，下降沿触发执行 void Int0_Routine(void) interrupt 0 { if(IR_State==0) //状态0，空闲状态 { Timer0_SetCounter(0); //定时计数器清0 Timer0_Run(1); //定时器启动 IR_State=1; //置状态为1 } else if(IR_State==1) //状态1，等待Start信号或Repeat信号 { IR_Time=Timer0_GetCounter(); //获取上一次中断到此次中断的时间 Timer0_SetCounter(0); //定时计数器清0，方便下次读取 //如果计时为13.5ms，则接收到了Start信号，在11.0592MHz晶振下为12442 加减500是消除误差 if(IR_Time>12442-500 && IR_Time IR_RepeatFlag=1; //置收到连发帧标志位为1 Timer0_Run(0); //定时器停止 IR_State=0; //置状态为0 } else //接收出错 { IR_State=1; //置状态为1，继续监测 } } else if(IR_State==2) //状态2，接收数据 { IR_Time=Timer0_GetCounter(); //获取上一次中断到此次中断的时间 Timer0_SetCounter(0); //定时计数器清0 //如果计时为1120us，则接收到了数据0，，在11.0592MHz晶振下为1032 if(IR_Time>1032-500 && IR_Time IR_Data[IR_pData/8]|=(0x01 IR_pData=0; //数据位置指针清0 if((IR_Data[0]==~IR_Data[1]) && (IR_Data[2]==~IR_Data[3])) //数据验证 { IR_Address=IR_Data[0]; //转存数据 IR_Command=IR_Data[2]; IR_DataFlag=1; //置收到连发帧标志位为1 } Timer0_Run(0); //定时器停止 IR_State=0; //置状态为0 } } }

IR.h

为了方便对遥控器的按键进行判断，对按键命令码进行宏定义

#ifndef _IR_H__ #define _IR_H__ #define IR_POWER 0x45 #define IR_MODE 0x46 #define IR_MUTE 0x47 #define IR_START_STOP 0x44 #define IR_PREVIOUS 0x40 #define IR_NEXT 0x43 #define IR_EQ 0x07 #define IR_VOL_MINUS 0x15 #define IR_VOL_ADD 0x09 #define IR_0 0x16 #define IR_RPT 0x19 #define IR_USD 0x0D #define IR_1 0x0C #define IR_2 0x18 #define IR_3 0x5E #define IR_4 0x08 #define IR_5 0x1C #define IR_6 0x5A #define IR_7 0x42 #define IR_8 0x52 #define IR_9 0x4A void IR_Init(); unsigned char IR_GetDataFlag(void); unsigned char IR_GetRepeatFlag(void); unsigned char IR_GetAddress(void); unsigned char IR_GetCommand(void); #endif 6、测试

测试单片机的红外接收头能否正常接收并解码数据

#include #include "Delay.h" #include "LCD1602.h" #include "Timer.h" #include "IR.h" unsigned char Address; unsigned char Command; void main() { LCD_Init(); IR_Init(); while(1) { if(IR_GetDataFlag()) { Address = IR_GetAddress(); Command = IR_GetCommand(); LCD_ShowHexNum(1,1,Address,2); LCD_ShowHexNum(2,1,Command,2); } } } 7、主函数 #include #include "Delay.h" #include "LCD1602.h" #include "Timer.h" #include "IR.h" unsigned char Num; unsigned char Address; unsigned char Command; void main() { LCD_Init(); IR_Init(); LCD_ShowString(1,1,"ADDR CMD NUM"); LCD_ShowString(2,1,"00 00 000"); while(1) { if(IR_GetDataFlag() || IR_GetRepeatFlag())//得到数据帧或者重复帧（重复帧是为了支持按键长按） { Address = IR_GetAddress(); Command = IR_GetCommand(); LCD_ShowHexNum(2,1,Address,2); //显示遥控器地址码 LCD_ShowHexNum(2,7,Command,2); //显示遥控器命令码 if(Command==IR_VOL_MINUS) //如果遥控器VOL-按键按下 { Num--; //Num自减 } if(Command==IR_VOL_ADD) //如果遥控器VOL+按键按下 { Num++; //Num自增 } LCD_ShowNum(2,12,Num,3); //显示Num } } } 七、实验2

现象：通过遥控器的0、1、2、3按键来控制电机转速，同时数码管上会显示按下了哪个按键。

（先将相关文件先添加至项目中）

1、配置定时器1

之前控制直流电机用的是定时器0，而本实验的定时器0已经用于红外接收数据的解码，故控制电机用定时器1

在Timer.c文件中添加定时器1的初始化代码，同时修改.h文件

/** * @brief 定时器1初始化，1ms * @param 无 * @retval 无 */ void Timer1Init(void) { //AUXR &= 0x7F; //定时器时钟12T模式 TMOD &= 0x0F; //设置定时器模式 TMOD |= 0x10; //设置定时器模式 TL1 = 0x9C; //设置定时初值 TH1 = 0xFF; //设置定时初值 TF1 = 0; //清除TF0标志 TR1 = 1; //定时器1计时 //中断 ET1 = 1;//使能T0中断 EA = 1; PT1 = 0;//设置中断优先级，为低优先级 } /*定时器中断函数模板 void Timer1_Routine() interrupt 3 { static unsigned int T1Count; TL1 = 0x9C; //设置定时初值 TH1 = 0xFF; //设置定时初值 T1Count++; if(T1Count>=1000) { T1Count=0; } } */ 2、封装电机模块代码

将之前写的相关程序进行封装江科大51单片机学习笔记之呼吸灯与直流电机（PWM）_rebened小橙的博客-CSDN博客

#include #include "Timer.h" //引脚定义 sbit Motor = P1^0; unsigned char Compare, Counter; /** * @brief 电机初始化 * @param 无 * @retval 无 */ void Motor_Init() { Timer1Init(); } /** * @brief 电机设置速度 * @param Speed 要设置的速度，范围0~100 * @retval 无 */ void Motor_SetSpeed(unsigned char Speed) { Compare = Speed; } //定时器1中断函数 void Timer1_Routine() interrupt 3 { TL1 = 0x9C; //设置定时初值 TH1 = 0xFF; //设置定时初值 Counter++; Counter%=100; //计数值变化范围限制在0~99 if(Counter Motor=0; //输出0 } } 3、主函数

通过收到的命令码，来修改PWM的占空比，进而控制电机的转速

#include #include "IR.h" #include "Nixie.h" #include "Motor.h" unsigned char Command, Speed; void main() { Motor_Init(); IR_Init(); while(1) { if(IR_GetDataFlag()) //如果收到数据帧 { Command=IR_GetCommand(); //获取遥控器命令码 if(Command==IR_0){Speed=0;} //根据遥控器命令码设置速度 if(Command==IR_1){Speed=1;} if(Command==IR_2){Speed=2;} if(Command==IR_3){Speed=3;} if(Speed==0){Motor_SetSpeed(0);} //速度输出 if(Speed==1){Motor_SetSpeed(50);} if(Speed==2){Motor_SetSpeed(75);} if(Speed==3){Motor_SetSpeed(100);} } NixieShowNum(1,Speed); //数码管显示速度 } }

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