【单片机】18-红外线遥控

news2024/9/24 19:23:13

一、红外遥控背景知识

1.人机界面

（1）当面操作：按键，旋转/触摸按键，触摸屏

（2）遥控操作：红外遥控，433M/2.4G无线通信【穿墙能力强】，蓝牙-WIFI-Zigbee-LoRa等无线网络

2.红外遥控相关知识

1.红外线基本知识

红外线和紫外线人眼看不到，人可以看到的红外线是其中的一部分

红外线传播不远

2.红外发射和接收

单向通信

一个发送器【供电发光，发送红外信号】对应一个接收器【光电传感器】

光【1】----》电【0】

没有反应的可能性：

1）发送和接收的频率不同

2）上层协议不同

万能遥控器：是包含多种协议

3.38KHz载波和数字信号，调制

载波：无线通信过程中，1和0无法在空气中传播，将1和0叠加在载波上

数字信号：1和0

调制：将1和0叠加在载波上

解调：将调制的数据反调制，将数据取出来

电话线上的猫：先将网络型号转换为电话线可以传播的信号然后进行传播

4.红外遥控器通信协议

遥控器和接收端的交互

二、原理图分析

1.原理图和接线

1.接收端原理图

2.IR1接收模块原理

发送（调制）和接收（解调）

（1）一体集成式接收头内部已经内置了红外载波解调功能，从IRD引脚出来的就是通信的二进制信号。所以单片机的IO可以直接接IRD引脚来读取红外信号中的通信信息。所以38KHz的载波的调制和解调过程对编程是透明的（可以忽视的）

（2）红外接收头内部本身是有个相反的，意思是：平时发送方无发送信号时接收到的是1，有发送载波时接受头IRD引脚输出的是0，意味着后面时序图是相反的。

2.红外遥控器全解析

https://www.cnblogs.com/zhugeanran/p/9334289.html

1.功能演示

2.拆解

3.芯片bingding工艺

3.红外遥控系统工作过程综述

1.发射端

一般是一个红外遥控器，内置一个芯片，检查按键，收集键值，调制到38kHz

2.传播

通过红外头传播

3.接收端

对载波进行解调，得到1和0的信号，解开键值

三、NEC协议讲解

1.红外遥控协议原理

因为逻辑1和逻辑0在空气中传输过程中是不稳定的

1.红外遥控协议的作用

从二进制的层面上定义了如何传输一帧数据（传输逻辑1应该多长的时间周期，传输逻辑0应该多长时间周期）

数据是一帧一帧的传，不可以出现一帧没有传输完就传输下一帧。

2.红外遥控的特征

  • 8 位地址和 8 位命令长度
  • 为提高可靠性每次传输两遍地址（用户码）和命令（按键值）
  • 通过脉冲串之间的时间间隔来实现信号的调制
  • 38Khz 载波
  • 每位的周期为 1.12ms（逻辑0） 或者 2.25ms（逻辑1）

3.解析协议的关键点

时间周期【传输逻辑1和传输逻辑0的时间不同】

4.不同协议的差异

 时序的不同，调制的方式不同，但是低层还是按照38KHz发送

5.为什么需要协议？

只需要低层协议就足够

2.NEC协议的关键点

1.载波和信号

2.关键：1和0分别如何表示

3.数据是一帧一帧的整帧传输

接收方无法预测什么时候可以接收完毕【异步：轮询或者中断】

4.NEC是串行协议

数据是一个bit一个bit的传输

5.时序中的时间仍然是关键点

四、官方示例代码

1.如何得到一段代码精确延时时间【软仿真】

涉及到延时时间问题时，一定要先确定频率

延时等级问题

注意点：每一次修改完后要记得重新运行一次

实际上耗费时间包括：

1）调用函数的时间

2）函数内部代码的执行

#include<reg51.h>
#include"ired.h"

void DelayMs(unsigned int x)   //0.14ms误差 0us
{
	unsigned char i;
	while(x--)
	{
		for (i = 0; i<13; i++)
		{}
	}
}
void func(void){
	unsigned char a=1;
}

void main(){
	unsigned char a=0,y=0;
	a=1;  //392us
	DelayMs(1); // 529us   实际上使用529-392=137us
	
	DelayMs(70); //8945    实际上使用8945-529=8416us
	func();
	y=a+4;
	a=2;

2.中断函数

void ReadIr() interrupt 0
{
	unsigned char j,k;
	unsigned int err;
	Time = 0;					 
	DelayMs(70);			// 8416us---软仿真测试

    //时序图中要持续9us的时间处于低电平（相反）
	if (IRIN == 0)		//确认是否真的接收到正确的信号
	{	 
        //检查是否超时		
		err = 1000;				//1000*10us=10ms,超过说明接收到错误的信号
		/*当两个条件都为真时循环，如果有一个条件为假的时候跳出循环，免得程序出错的时
		侯，程序死在这里*/	
        //每过136ms去检查是否变为高电平
        //IRIN==0：表示此时还是低电平，此时9ms还没有到
        //err>0：避免死循环【超时设置】
		while ((IRIN==0) && (err>0))	//等待前面9ms的低电平过去  		
		{			
			DelayMs(1);			// 136us【在8.4us后不断检查】
			err--;
		} 
        //超过9us，进入4.5ms
		if (IRIN == 1)			//如果正确等到9ms低电平
		{
			err = 500;//超时检查
			while ((IRIN==1) && (err>0))		 //等待4.5ms的起始高电平过去
			{
				DelayMs(1);
				err--;
			}
            //开始传输数据
			for (k=0; k<4; k++)		//共有4组数据
			{			
				for (j=0; j<8; j++)	//接收一组数据【从低位开始读】
				{
					err = 60;
                    //这里是为了消耗每接受一个数据前面的560us的时间		
					while ((IRIN==0) && (err>0))//等待信号前面的560us低电平过去
					{
						DelayMs(1);//延时1表示延时136us【软仿真】
						err--;
					}
					err = 500;
                    //开始区分逻辑1（1.69ms）和逻辑0（0.56ms）
					while ((IRIN==1) && (err>0))	 //计算高电平的时间长度。
					{
						DelayMs(1);//0.14ms
                        //逻辑1（1.69ms）和逻辑0（0.56ms）
                        //1690/136=12个
                        //560/136=4个
                        //如果time》12则表示为逻辑1，如果time《4则表示为逻辑0
						Time++;//计算，看有多少个136us
						err--;
						if (Time > 30)//136*30=4080us【超时机制】
                            //
						{
							EX0 = 1;
							return;
						}
					}
                    //循环结束后，判断此时time的大小，如果
					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;//将得到的数据放在高位
					}
					Time = 0;		//用完时间要重新赋值							
				}
			}
		}
		if (IrValue[2] == ~IrValue[3])//判断两个命令（键值）是否相同---》检验
		{
			return;
		}
	}			
}

五、代码的移植

1.全局变量的定义

全局变量在哪个C文件中用就在哪个C文件中定义
不能放在头文件中定义
 如果在多个C文件中都要用到同一个全局变量，应该在一个主要的C文件中定义
然后其他C文件中extern声明即可

ired.c

// 全局变量在哪个C文件中用就在哪个C文件中定义
// 不能放在头文件中定义
// 如果在多个C文件中都要用到同一个全局变量，应该在一个主要的C文件中定义
// 然后其他C文件中extern声明即可
sbit IRIN = P3^2;
unsigned char IrValue[5];  // IrValue的0-3用来放原始数据，4用来放经过校验确认无误的键值
unsigned char Time;

main.c

extern unsigned char IrValue[6];//声明

2.红外遥控器上的键值

1.测试

2.结果

3.延时时间配合

结合上面的“如何得到一段代码精确延时时间【软仿真】”去验证一个延迟时间函数对应多长时间，然后要求这个地方不超过9ms即可。

4.屏蔽无效数据

将经过校验确认无误的键值输出

5.程序改良

原来我们将主程序写在中断中，实际上不能写在里面。

所以我们可以通过定时器来处理延时，因为在定时器在运行时，CPU还可以工作。

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