采用单片机发送并接收红外遥控信号的方法.pdf

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第28卷第2期2004年2月信息技术INFORMATIONTECHNOLOGYVOL.28NO.2Feb.2004采用单片机发送并接收红外遥控信号的方法聂诗良,李磊民（西南科技大学信息与控制工程学院,绵阳621002）摘要:

以HS0038作为红外接收头,介绍了红外遥控信号的单片机软件编码解码方法,包括编码、调制和解码的原理,以及硬件电路和程序实现。

经实验测试,该方法能使红外遥控信号可靠发送和接收。

关键词:

红外遥控;单片机;编码解码中图分类号:

TP368.2文献标识码:

B文章编号:

1009-2552（2004）02-0021-03Amethodofsendingandreceivinginfraredremote-controlsignalwithmicrochipcomputerNIEShi2liang,LILei2min（SchoolofInformationandControlEngineering,SouthwestUniversityofScienceandTechnology,Mianyang621002,China）Abstract:

Thispaperintroducesanencodinganddecodingmethodforinfraredremote-controlsignalwithsoftwareofmicrochipcomputer,infraredsignalisreceivedbyHS0038,includingprincipleofencodingandmodulationanddecoding,andhardwarecircuit,andprogram.Itsexperimentindicatesthatthemethodcanhelptoreliabletransmissionofinfraredtoremote-controlsignal.Keywords:

infraredremote-control;microchipcomputer;encodinganddecoding0引言红外遥控是一种无线、非接触控制技术,具有抗干扰能力强,信息传输可靠,功耗低,成本低,易实现等显著优点,被诸多电子设备特别是家用电器广泛采用,并越来越多的应用到计算机系统中。

1单片机红外遥控的原理1.1单片机红外遥控概述红外遥控有发送和接收两个组成部分。

发送端采用单片机将待发送的二进制信号编码调制为一系列的脉冲串信号,通过红外发射管发射红外信号。

红外接收端普遍采用价格便宜,性能可靠的一体化红外接收头（如HS0038,它接收红外信号频率为38KHz,周期约26s）接收红外信号,它同时对信号进行放大、检波、整形,得到TTL电平的编码信号,再送给单片机,经单片机解码并执行,去控制相关对象,如图1所示。

图1单片机红外遥控的过程1.2二进制信号的编码本文采用不同的脉宽宽度来实现二进制信号的编码,可由发送单片机来完成。

用图2（a）表示二进制信号中的高电平1,其特征是脉冲中低电平与高电平的宽度均等于0.26ms,相当于10个26s的宽度;用图2（b）表示二进制信号中的低电平0,其特征是脉冲中高电平的宽度等于0.26ms,而低电平的宽度是高电平的二倍,等于0.52ms,相当于20个26s的宽度。

上述10个和20个脉冲宽度还可适当收稿日期:

2003-09-04作者简介:

聂诗良（1968-）,男,硕士,讲师,研究方向为计算机控制技术及应用。

12调整,以适应不同数据传输速度的需要。

图2二进制信号的编码1.3二进制信号的调制二进制信号的调制仍由发送单片机来完成,它把编码后的二进制信号调制成频率为38KHz的间断脉冲串,相当于用二进制信号的编码乘以频率为38KHz的脉冲信号得到的间断脉冲串,即是调制后用于红外发射二极管发送的信号。

如图3所示,A是二进制信号的编码波形,B是频率为38KHz（周期为26s）的连续脉冲串,C是经调制后的间断脉冲串（相当于C=AB）,用于红外发射二极管发送的波形。

图3中,待发送的二进制数据为101。

1.4二进制信号的解调二进制信号的解调由一体化红外接收头HS0038来完成,它把收到的红外信号（图4中波形D,也是图3中波形C）经内部处理并解调复原,输出图4中波形E（正好是对图3中波形A的取反）,HS0038的解调可理解为:

在输入有脉冲串时,输出端输出低电平,否则输出高电平。

一体化红外接收头HS0038的外部结构如图5所示,1脚GND接电源地,2脚VCC接+5V,3脚OUT为数据输出端（TTL电平,反相输出）,可直接与单片机相联。

1.5二进制信号的解码二进制信号的解码由接收单片机来完成,它把红外接收头送来的二进制编码波形通过解码,还原出发送端发送的数据。

如图4,把波形E解码还原成数据信息101。

1.6基于字节传输的红外遥控数据格式在发送字节的开始先通过单片机发送20个脉冲宽度（每个脉冲周期26s）的高电平作为传输开始,接着发送8位数据（字节高位在前,低位在后）,最后发送10个脉冲宽度的低电平作为传输结束,如图6所示。

2单片机红外遥控的实现2.1硬件电路设计如图7,单片机采用AT89C2051,它是51系列8位单片机,内部有2KB的程序存储器,外部有P1和图3二进制信号的调制图4HS0038的输入输出波形图5HS0038的外观及引脚图6基于字节传输的红外遥控数据格式P3两个8位并口,选用晶振频率fosc=24MHz。

图7（a）中,SE303是红外发射二极管,当P1.0=1时,三极管9013导通,SE303通电发射红外线,实际上发射的是频率为38KHz的脉冲串;反之,三极管9013截止,SE303截止,不发射。

图7（b）中,一体化红外接收头HS0038的圆形面为红外接收面,它与SE303红外发射管的有效收发直射距离可达35m。

2.2软件设计

（1）发射程序设计编程要点:

因HS0038的红外接收频率为38KHz,所以载波信号采用38KHz的矩形波。

载波信号的产生由子程序产生,矩形波周期t=26s。

对22图7单片机红外遥控的硬件电路需要发送的二进制信号调制,如图2,1用10个t的低电平和10个t的脉冲表示,0用20个t的低电平和10个t的脉冲表示,占空比分别为1:

2和1:

3,符合NEC通用编码,8比特帧,带同步帧（传输开始）和结束帧（传输结束）,如图6。

发射一个字节的子程序如下:

程序清单注释SEND:

MOVA,#32H;发送2的ASCII码32HMOVR4,#8;发送8位MOVR5,#20;传输开始（同步帧）,发送20个脉冲LCALLH;调用一次子程序H,产生一个周期26s的脉冲GO:

RLCA;先发送字节的高位JCS1;判断是发送0还是1MOVR5,#20;发送编码0,先发送20个脉冲宽度的低电平LCALLL;调用一次子程序L,产生宽度为26s的低电平MOVR5,#10;再发送10个脉冲LCALLHLJMPNEXTS1:

MOVR5,#10;发送编码1,先发送10个脉冲宽度的低电平LCALLLMOVR5,#10;再发送10个脉冲LCALLHNEXT:

DJNZR4,GO;发送8位未完,继续MOVR5,#10;8位传输结束,再发送10个脉冲宽度的低电平（结束帧）LCALLLRET;=一个周期t=26s的脉冲（24MHz晶振,一个机器周期=0.5s）H:

SETBP1.0;0.5sMOVR6,#11;0.5sDJNZR6,S;执行11次1s次=11sCLRP1.0;0.5sMOVR6,#11;0.5sDJNZR6,S;11sDJNZR5,H;1sRET;1s;=一个26s宽度的低电平L:

CLRP1.0;0.5sMOVR6,#24;0.5sDJNZR6,S;24sRET;1s

（2）接收程序设计编程要点:

HS0038输出的信号是解调后的反向信号（如图4波形E）,所以接收到的信号解码时也要经过反向才能和发送信号编码一致。

当接收到同步帧后,进入解码部分,接收完一帧后,处理收到的数据并进入下一次接收。

解码采用软件抽样判决,以15个脉冲为判决门限,在门限时刻读得低电平时（如图8中A点）,即可判定为编码1;在门限时刻读得高电平时（如图8中B点）,即可判定为编码0。

解码一位后,需等到下一位的高电平到来,再计数15个脉冲后,判断读得的电平是高还是低,进行解码。

图8波形解码示意图接收一个字节的程序如下:

程序清单注释RECE:

MOVR5,#8;接收8位JBP1.0,S;等待同步帧,同步帧为低电平MOVR7,#15;同步帧（低电平）到来后,延时等待15个脉冲的时间LCALLDELAY;调用一次子程序DELAY,产生一个26s的延时JBP1.0,RECE;延时15个脉冲后,若P1.0=1,转RECE重新检测JNBP1.0,S;延时15个脉冲后,若P1.0还是0,传输开始,再等编码中的高电平（如图8中E点和F点）GO:

MOVR7,#15;编码中的高电平到来后,延时15个脉冲的时间LCALLDELAYJNBP1.0,RE1;延时15个脉冲后,P1.0=0转RE1,P1.0=1顺序执行（下转第96页）32终用户没有任何操作方式的改变,系统管理员也只用在流转中心中改动相关数据路由目的地即可。

（2）系统内部数据全部采用XML方式描述,系统利用流转中心进行数据交换时如果需要数据格式的转换,该转换过程在流转中心中按照XSLXSLT转换定义完成。

对于外部非XML数据,可以在流转中心中开发专用的数据转换插件,将数据转换为内部可用数据再进入系统。

采用这种结构,实现了数据转换的自动完成,大大降低了系统复杂度和管理的难度,实现了数据接口与内部系统的隔离。

（3）利用流转中心实现内外的数据交换。

系统将和多个外部系统进行数据交换,如总部的公文等。

在网关服务器上使用流转中心,通过内外流转中心的路由设置功能既能实现内外数据的顺利交换,又能使内外系统安全隔离,同时当外部系统数据结构变化后,可以非常方便在流转中心中更改数据转换方式。

4系统特点

（1）BS结构设计:

系统采用基于结果集分割的Notes数据库对象技术和基于CORBAIIOP的数据库三层组件技术,应用系统采用多层架构的BS结构,客户端浏览器随处可得,通用性强。

（2）统一工作平台:

用户只要采用标准的浏览器,通过系统统一的门户,就可以访问系统中各种应用。

门户应用平台将实现简单易用的展现机制;这个展现机制提供一个统一的、标准化的接口（API）,使用户很容易根据需要定制界面。

（3）实时协同工作平台:

在线交流工具（Same2time）、分布式企业文档管理应用、远程教学平台、企业门户建设等,实现实时协同工作,再通过企业级的Web应用服务器（WebSphereApplicationServer）进一步扩展和完善系统的数据挖掘和辅助决策功能。

（4）用户统一认证:

利用统一的企业内部门户平台实现真正的用户通过一次验证即可以访问所有的系统,支持LDAP与非LDAP用户认证及认证中间件。

（5）与外网接口:

邮件互通、访问互通（有权限）。

（6）流转中心设计:

流转中心是各子系统与子系统之间的桥梁。

嵌入在流转中心的数据总线模块主要完成接收数据和外出数据转换功能。

（7）网络化的文档管理中心:

文档管理中心是员工与企业知识仓库之间的个人知识挖掘与融合的来源。

可发掘其中有价值的模式与知识,进行紧密而科学的组织,是支持知识管理系统实现的有利依据。

（8）智能查询模块设计:

智能查询系统可以对办公管理系统中所有信息进行信息导航和全文检索。

信息导航可提供当前信息和归档信息的导航功能。

全文检索可实现真正的跨库全文检索。

综合查询的信息查询范围不仅局限于现有的办公管理系统,还可以通过定义功能增加或减少信息检索范围,灵活地适应系统的发展和变化。

（9）完整的操作权限管理办法:

操作口令管理,修改或剔除用户的权限等;同时应具备完善的系统安全机制,如日志管理功能,能够对每个操作员的每次操作有详细记录,对每次非法操作产生告警。

（10）高安全性、高可靠性:

操作系统的安全机制、Domino系统的安全机制、远程容灾备份、公文痕迹保留、手写签名等防抵赖技术,网络防病毒等方案确保数据安全,并实施各种安全解决方案来解决网络和系统安全问题。

责任编辑:

姚彦茹（上接第23页）CLRC;P1.0=1时应解码为0（图8中B点）,使标志C清0RLCA;把标志C=0移入寄存器A中,经8次移位到A的高位JBP1.0,S;跳过后续高电平（图8中G点所在高电平段）JNBP1.0,S;再跳过后续低电平（图8中H点所在低电平段）LJMPNEXT;转接收下一位RE1:

SETBC;P1.0=0时应解码为1（图8中A点）,使标志C置1RLCA;把标志C=0移入寄存器A中JNBP1.0,SNEXT:

DJNZR5,GO;8位未接收完,继续RET;=26s延时子程序（24MHz晶振,一个机器周期=0.5s）DELAY:

NOP;0.5sMOVR6,#24;0.5sDJNZR6,S;24sDJNZR7,DELAY;每次1sRET;1s（可忽略）3结束语经实验测试,上述红外遥控信号的发送和接收方法没有出现传输误码,可靠实用,在编码解码方面降低了硬件成本。

按上述编码方法,信号的传输速度可达1200bps。

若在数据传输协议中,加上地址帧（设备号识别）和校验帧,该方法在计算机系统中将有更广泛的应用。

参考文献:

1丁元杰.单片微机原理及应用第2版M.北京:

机械工业出版社,2001.1.责任编辑:

张棣69