紅外線遙控器解碼原理

 

紅外線遙控是目前使用最廣泛的一種通訊和遙控手段。由於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、錄影機之後，在錄音機、音響裝置、空凋機以及玩具等其它小型電器裝置上也紛紛採用紅外線遙控。工業裝置中，在高壓、輻射、有毒氣體、粉塵等環境下，採用紅外線遙控不僅完全可靠而且能有效地隔離電氣幹擾。

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/解碼專用整合電路晶片來進行控制操作，1所示。發射部分包括鍵盤矩陣、編碼調製、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
    遙控發射器專用晶片很多，根據編碼格式可以分成兩大類，這裡我們以運用比較廣泛，解碼比較容易的一類來加以說明，現以日本NEC的uPD6121G組成發射電路為例說明編碼原理。當發射器按鍵按下後，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徵：

    採用脈寬調製的串列碼，以脈寬為0.565ms、間隔0.56ms、周期為1.125ms的組合表示二進位的“0”；以脈寬為0.565ms、間隔1.685ms、周期為2.25ms的組合表示二進位的“1”，其波形2所示。

 上述“0”和“1”組成的32位二進位碼經38kHz的載頻進行二次調製以提高發射效率，達到降低電源功耗的目的。然後再通過紅外發射二極體產生紅外線向空間發射，3所示。

UPD6121G產生的遙控編碼是連續的32位二進位碼組，其中前16位為使用者識別碼，能區別不同的電器裝置，防止不同機種遙控碼互相干擾。該晶片的使用者識別碼固定為十六進位01H；後16位為8位作業碼（功能碼）及其反碼。UPD6121G最多額128種不同組合的編碼。

    遙控器在按鍵按下後，周期性地發出同一種32位二進位碼，周期約為108ms。一組碼本身的期間隨它包含的二進位“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。

    當一個鍵按下超過36ms，振蕩器使晶片啟用，將發射一組108ms的編碼脈衝,這108ms發射代碼由一個起始碼（9ms）,一個結果碼（4.5ms）,低8位地址碼（9ms~18ms）,高8位地址碼（9ms~18ms）,8位元據碼（9ms~18ms）和這8位元據的反碼（9ms~18ms）組成。如果鍵按下超過108ms仍未鬆開，接下來發射的代碼（連發代碼）將僅由起始碼（9ms）和結束碼（2.5ms）組成。

代碼格式（以接收代碼為準，接收代碼與發射代碼反向）
①位定義 

②單發代碼格式 
③連發代碼格式 

註：代碼寬度演算法：
16位地址碼的最短寬度：1.12×16=18ms 16位地址碼的最長寬度：2.24ms×16=36ms 
易知8位元據代碼及其8位反代碼的寬度和不變：（1.12ms+2.24ms）×8=27ms
所以32位代碼的寬度為（18ms+27ms）~(36ms+27ms)

1． 解碼的關鍵是如何識別“0”和“1”，從位的定義我們可以發現“0”、“1”均以0.56ms的低電平開始，不同的是高電平的寬度不同，“0”為0.56ms,“1”為1.68ms,所以必鬚根據高電平的寬度區別“0”和“1”。如果從0.56ms低電平過後，開始延時，0.56ms以後，若讀到的電平為低，說明該位為“0”，反之則為“1”，為了可靠起見，延時必須比0.56ms長些，但又不能超過1.12ms,否則如果該位為“0”，讀到的已是下一位的高電平，因此取（1.12ms+0.56ms）/2=0.84ms最為可靠，一般取0.84ms左右均可。

2． 根據碼的格式，應該等待9ms的起始碼和4.5ms的結果碼完成後才能讀碼。

　
接收器及解碼
    一體化紅外線接收器是一種集紅外線接收和放大於一體，不需要任何外接元件，就能完成從紅外線接收到輸出與TTL電平訊號相容的所有工作，而體積和普通的塑封三極體大小一樣，它適合於各種紅外線遙控和紅外線資料轉送。

下面是一個對51實驗板配套的紅外線遙控器的解碼程式，它可以把32鍵的紅外遙控器每一個按鍵的索引值讀出來，並且通過實驗板上P1口的8個LED顯示出來，在解碼成功的同時並且能發出“嘀嘀嘀”的提示音。

 

紅外遙控器軟體解碼原理及程式      紅外一開始發送一段13.5ms的引導碼，引導碼由9ms的高電平和4.5ms的低電平組成，跟著引導碼是系統碼，系統反碼，按鍵碼，按鍵反碼，如果按著鍵不放，則遙控器則發送一段重複碼，重複碼由9ms的高電平，2.25ms的低電平，跟著是一個短脈衝，本程式經過試用，能解大部分遙控器的編碼！ #include    "at89x52.h" #define     NULL       0x00//資料無效 #define     RESET      0X01//程式複位 #define     REQUEST    0X02//請求訊號 #define     ACK        0x03//應答訊號，在接收資料後發送ACK訊號表示資料接收正確， 也位請求訊號的應答訊號 #define     NACK       0x04//應答訊號，表示接收資料錯誤 #define     BUSY       0x05//忙訊號，表示正在忙 #define     FREE       0x06//空閑訊號，表示處於空閑狀態 #define     READ_IR    0x0b//讀取紅外 #define     STORE_IR   0x0c//儲存資料 #define     READ_KEY   0x0d//讀取索引值 #define     RECEIVE    0Xf400//接收緩衝開始地址 #define     SEND       0xfa00//發送緩衝開始地址 #define     IR         0x50//紅外接收緩衝開始地址 #define     HEAD       0xaa//資料幀頭 #define     TAIL       0x55//資料幀尾 #define     SDA        P1_7 #define     SCL        P1_6 unsigned char xdata *buf1; //接受資料緩衝 unsigned int buf1_length; //接收到的資料實際長度 unsigned char xdata *buf2; //發送資料緩衝 unsigned int buf2_length; //要發送的資料實際長度 bit buf1_flag;    //接收標誌，1表示接受到一個資料幀，0表示沒有接受到資料幀或資料幀為空白 bit buf2_flag;    //發送標誌，1表示需要發送或沒發送完畢，0表示沒有要發送的資料或發送完畢 unsigned char state1,state2;         //用來標誌接收字元的狀態，state1用來表示接收狀態，state2用來表示發送狀態 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;    //紅外緩衝的指標     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;       //地址指標 //}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;        //紅外接收標誌，0為緩衝區空，1為接收成功，2為緩衝溢出 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{            //採用中斷方式跟查詢方式相結合的辦法解 碼    EA=0;                                 //禁止中斷    if(TF2){                              //判斷是否是溢出還是電平變化產生的中斷         TF2=0;                           //如果是溢出產生的中斷則清除溢出位，重 新開放中斷退出         EA=1;         goto end;     }    EXF2=0;                               //清除電平變化產生的中斷位    *ir=RCAP2H;                            //把捕捉的數儲存起來    ir++;    *ir=RCAP2L;    *ir++;    F0=1;    TR0=1;