51单片机学习笔记【九】——红外通信实验

一.红外通信基础

1.红外线原理

红外线是波长在760nm~1mm之间的非可见光。红外通信装置由红外发射管和红外接受管组成，红外发射管是能发射出红外线的发光二极管，发射强度随着电流的增大而增大；红外接受管是一个具有红外光敏感特征的PN节的光敏二极管，只对红外线有反应，产生光电流。

2.信号调制原理

• 基带信号：从信号源发出没有经过调制的原始信号，特点是频率较低，信号频率从0开始，频谱较宽。
• 调制：就是用待传送信号去控制某个高频信号的幅度、相位、频率等参量变化的过程，即用一个信号去装载另一个信号。

红外遥控器使用38KB的载波对原始信号进行解调，原理如下

调制后产生一定频段的高低电平，但红外接收头接受到的信号和调制后的信号电平相反。

3.NEC协议

红外遥控由多种协议控制，这里介绍最主要，应用最广的NEC协议。NEC数据格式：引导码、用户码、用户码（或者用户码反码）、按键键码和键码反码，最后一个停止位。

• 引导码：9ms的载波+4.5ms的空闲。
• 比特值“0”：560us的载波+560us的空闲。
• 比特值“1”：560us的载波+1.68ms的空闲。
  
  协议规定低位首先发送。一串信息首先发送9ms的AGC（自动增益控制）的高脉冲，接着发送4.5ms的起始低电平，接下来是发送四个字节的地址码和命令码。如果你一直按那个按键，一串信息也只能发送一次，一直按着，发送的则是以110ms为周期的重复码。

二.实验例程

1.实验原理

产生下降沿，进入外部中断0的中断函数，延时一下之后检IO口是否还是低电平，是就等待9ms的低电平过去。等待完9ms低电平过去，再去等待4.5ms的高电平过去。接着开始接收传送的4组数据先等待560us的低电平过去检测高电平的持续时间，如果超过1.12ms那么是高电平（高电平的的持续时间为1.69ms，低电平的持续时间为565us。）检测接收到的数据和数据的反码进行比较，是否等到的数据是一样的。

2.实验说明

本实验通过单片机控制红外接受设备接受红外发送设备发送的信号，并通过数码管的显示判断是否接受到信号。实验接线为JP10接J12,J6的A,B,C分别接P2.2，P2.3，P2.4。

3.源代码

/**************************************
  > File Name: 红外通信原理
  > Author: pengshp
  > Mail: [email protected]
  > Date: 2015年 7 月 27 日
***************************************/
#include
#define GPIO_DIG P0

sbit LSA  = P2^2;
sbit LSB  = P2^3;
sbit LSC  = P2^4;
sbit IRIN = P3^2;                           //红外接收器位声明

unsigned char code DIG_CODE[17]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,
                                 0x7f,0x6f,0x77,0x7c,0x39,0x5e,0x79,0x71};
unsigned char DisplayData[8];               //用来存放要显示的8位数的值
unsigned char IrValue[6];                   //用来存放读取到的红外值
unsigned char Time;

void DigDisplay();                          //动态显示函数
void IrInit();
void DelayMs(unsigned int);

void main()
{
    IrInit();
    while(1)
    {
        IrValue[4]=IrValue[2]>>4;           //高位
        IrValue[5]=IrValue[2]&0x0f;         //低位
        DisplayData[0] = 0x00;
        DisplayData[1] = DIG_CODE[IrValue[4]];
        DisplayData[2] = DIG_CODE[IrValue[5]];
        DisplayData[3] = 0x76;    
        DisplayData[4] = 0x00;
        DisplayData[5] = DIG_CODE[IrValue[4]];
        DisplayData[6] = DIG_CODE[IrValue[5]];
        DisplayData[7] = 0x76;
        DigDisplay();   
    }
}

void DelayMs(unsigned int x)                 //0.14ms误差 0us
{
    unsigned char i;
    while(x--)
    {
        for (i = 0; i<13; i++);
    }
}

void IrInit()
{
    IT0=1;                                   //下降沿触发
    EX0=1;                                   //打开中断0允许
    EA=1;                                    //打开总中断
    IRIN=1;                                  //初始化端口
}

void ReadIr() interrupt 0
{
    unsigned char j,k;
    unsigned int err;
    Time=0;                  
    DelayMs(70);
    if(IRIN==0)                              //确认是否真的接收到正确的信号
    {    
        err=1000;                            //1000*10us=10ms,超过说明接收到错误的信号
        while((IRIN==0)&&(err>0))            //等待前面9ms的低电平过去        
        {           
            DelayMs(1);
            err--;
        } 
        if(IRIN==1)                          //如果正确等到9ms低电平
        {
            err=500;
            while((IRIN==1)&&(err>0))        //等待4.5ms的起始高电平过去
            {
                DelayMs(1);
                err--;
            }
            for(k=0;k<4;k++)                 //共有4组数据
            {               
                for(j=0;j<8;j++)             //接收一组数据
                {
                    err=60;     
                    while((IRIN==0)&&(err>0))//等待信号前面的560us低电平过去
                    {
                        DelayMs(1);
                        err--;
                    }
                    err=500;
                    while((IRIN==1)&&(err>0))//计算高电平的时间长度。
                    {
                        DelayMs(1);          //0.14ms
                        Time++;
                        err--;
                        if(Time>30)
                        {
                            EX0=1;
                            return;
                        }
                    }
                    IrValue[k]>>=1;          //k表示第几组数据
                    if(Time>=8)              //如果高电平出现大于565us，那么是1
                    {
                        IrValue[k]|=0x80;
                    }
                    Time=0;                  //用完时间要重新赋值                            
                }
            }
        }
        if(IrValue[2]!=~IrValue[3])          //反码取反后与原码相同则说明信号接受正确
        {
            return;
        }
    }           
}

void DigDisplay()
{
    unsigned char i;
    unsigned int j;
    for(i=0;i<8;i++)
    {
        switch(i)                           //位选，选择点亮的数码管
        {
            case(0):
                LSA=0;LSB=0;LSC=0; break;   //显示第0位
            case(1):
                LSA=1;LSB=0;LSC=0; break;   //显示第1位
            case(2):
                LSA=0;LSB=1;LSC=0; break;   //显示第2位
            case(3):
                LSA=1;LSB=1;LSC=0; break;   //显示第3位
            case(4):
                LSA=0;LSB=0;LSC=1; break;   //显示第4位
            case(5):
                LSA=1;LSB=0;LSC=1; break;   //显示第5位
            case(6):
                LSA=0;LSB=1;LSC=1; break;   //显示第6位
            case(7):
                LSA=1;LSB=1;LSC=1; break;   //显示第7位 
        }
        GPIO_DIG=DisplayData[i];            //发送段码
        j=10;                               //扫描间隔时间设定
        while(j--); 
        GPIO_DIG=0x00;                      //消隐
    }
}

---

附：红外遥控原理具体参考资料：传送门