C51学习归纳12 --- 外部中断、红外遥控

news2024/10/7 12:29:33

        红外遥控是一个非常使用的技术，所以有必要单独讲一下。我们之前已经完成了电机调速的功能，现在我们讲红外控制和电机调速结合在一起，使用红外实现电机的调速。

        为什么要采用外部中断，因为红外遥控的发送速率非常快，如果不使用外部中断，可能还没来得及接收信号，就采集结束了。为了实时采集，所以要使用外部中断。

        因为红外采用的是NEC标准，所以本节也会学习NEC协议。

一、红外遥控的原理

        上面是红外接收模块在我的板子上的原理图。 下面是红外发送模块的原理。

        红外的发送是要经过调制的。何为调制，我们原本想要发送“1，0，1，0，1，0”，但是我们对其进行包装，发送“1~，0~，1~，0~，1~，0~”。同样我们的接收就需要讲接收到信号进行，解调，其实就是还原。

        这里，38KHZ充当一个装饰的作用，对我们想要发出的信号IN进行包装。最终由LED发出。

        我们的接收模块接收到以后，对信号进行解调，将处理好的信号输出给P3_2。这个P3_2就是外部中断引脚，一旦接收到信号，立刻进行处理。

二、NEC编码规则

        NEC的进行是针对发送之前和接收之后，也就是原始的信号进行处理。

        按键按下后，第一瞬间发出一个开始信号，是一个9ms低电平+4.5ms高电平组成的。随后发送数据，数据用560us的低+560us的高表示0，用560us的低+1690ue的高表示1。

        其中数据（32bit）=地址码+地址反码+命令码+命令反码

        发送的过程中，低位在前，高位在后。如果按键一直按着，将会发送一个repeat信号，9ms低电平+2.25ms高电平.

        下图是按键的示波器下的图形

        第三组是我们的命令码，拿KEY1为例，10100010.因为低位在前，高位在后，所以实际的命令是：01000101.

        KEY1=45,KEY2=46.KEY3=47.KEY4=44.

        因为我们看时间长短确定0，1，我们的任务就是怎么求得时间。

三、外部中断

        1）STC89C52有4个外部中断。2）STC89C52的外部中断有两种触发方式：下降沿触发和低电平触发。

         P3_2接外部中断0，P3_3接外部中断1。随后配置外部中断的信息，利用下表。

四、红外遥控显示

         红外的使用主要是对信号的处理，这里借助LCD1602显示分析出的地址和命令。红外的处理，直接接入外部中断。

        像延时函数，LCD1602,我们之前都实现了，所以这里，我们只写外部中断、通信协议、定时器、主函数。

#include <REGX52.H>

/**
  * @brief  外部中断0初始化
  * @param  无
  * @retval 无
  */
void Int0_Init(void)
{
	IT0=1;
	IE0=0;
	EX0=1;
	EA=1;
	PX0=1;
}

/*外部中断0中断函数模板
void Int0_Routine(void) interrupt 0
{
	
}
*/

        外部中断模块，主要是对中断进行配置初始化。

#include <REGX52.H>

/**
  * @brief  定时器0初始化
  * @param  无
  * @retval 无
  */
void Timer0_Init(void)
{
	TMOD &= 0xF0;		//设置定时器模式
	TMOD |= 0x01;		//设置定时器模式
	TL0 = 0;		//设置定时初值
	TH0 = 0;		//设置定时初值
	TF0 = 0;		//清除TF0标志
	TR0 = 0;		//定时器0不计时
}

/**
  * @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;
	TL0=Value%256;
}

/**
  * @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<<8)|TL0;
}

/**
  * @brief  定时器0启动停止控制
  * @param  Flag 启动停止标志，1为启动，0为停止
  * @retval 无
  */
void Timer0_Run(unsigned char Flag)
{
	TR0=Flag;
}

        定时器模块的任务是：1）定时器初始化。2）设置定时器的计数器的值。3）获取定时器此时的计数值。4）定时器是否启动的设置。

#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(void);
unsigned char IR_GetDataFlag(void);
unsigned char IR_GetRepeatFlag(void);
unsigned char IR_GetAddress(void);
unsigned char IR_GetCommand(void);

#endif

#include <REGX52.H>
#include "Timer0.h"
#include "Int0.h"

unsigned int IR_Time;
unsigned char IR_State;

unsigned char IR_Data[4];
unsigned char IR_pData;

unsigned char IR_DataFlag;
unsigned char IR_RepeatFlag;
unsigned char IR_Address;
unsigned char IR_Command;

/**
  * @brief  红外遥控初始化
  * @param  无
  * @retval 无
  */
void IR_Init(void)
{
	Timer0_Init();
	Int0_Init();
}

/**
  * @brief  红外遥控获取收到数据帧标志位
  * @param  无
  * @retval 是否收到数据帧，1为收到，0为未收到
  */
unsigned char IR_GetDataFlag(void)
{
	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
		//如果计时为13.5ms，则接收到了Start信号（判定值在12MHz晶振下为13500，在11.0592MHz晶振下为12442）
		if(IR_Time>12442-500 && IR_Time<12442+500)
		{
			IR_State=2;			//置状态为2
		}
		//如果计时为11.25ms，则接收到了Repeat信号（判定值在12MHz晶振下为11250，在11.0592MHz晶振下为10368）
		else if(IR_Time>10368-500 && IR_Time<10368+500)
		{
			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
		}
	}
	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（判定值在12MHz晶振下为1120，在11.0592MHz晶振下为1032）
		if(IR_Time>1032-500 && IR_Time<1032+500)
		{
			IR_Data[IR_pData/8]&=~(0x01<<(IR_pData%8));	//数据对应位清0
			IR_pData++;			//数据位置指针自增
		}
		//如果计时为2250us，则接收到了数据1（判定值在12MHz晶振下为2250，在11.0592MHz晶振下为2074）
		else if(IR_Time>2074-500 && IR_Time<2074+500)
		{
			IR_Data[IR_pData/8]|=(0x01<<(IR_pData%8));	//数据对应位置1
			IR_pData++;			//数据位置指针自增
		}
		else					//接收出错
		{
			IR_pData=0;			//数据位置指针清0
			IR_State=1;			//置状态为1
		}
		if(IR_pData>=32)		//如果接收到了32位数据
		{
			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
		}
	}
}

        我们首先分析中断之外的内容：1）因为信息分析和外部中断和定时器有关，所以第一步进行初始化。2）随后的四个就是获取是否接收，是否连发，地址码，命令码。

        那么地址码，命令码从哪里来？这就是中断要做的事了。

        中断每次读取计时器的值，判断是什么信号。我们规定红外状态0时是空闲的可以处理信号，状态1在寻找开始信号和重发信号，如果是开始信号，状态跳转到2，如果是重发信号跳转回0.状态2是信号处理，读入32位信号，分为4组，并进行反码验证。处理完后回到状态0.

        最后看主函数：

#include <REGX52.H>
#include "Delay.h"
#include "LCD1602.h"
#include "IR.h"

unsigned char Num;
unsigned char Address;
unsigned char Command;

void main()
{
	LCD_Init();
	LCD_ShowString(1,1,"ADDR  CMD  NUM");
	LCD_ShowString(2,1,"00    00   000");
	
	IR_Init();
	
	while(1)
	{
		if(IR_GetDataFlag() || IR_GetRepeatFlag())	//如果收到数据帧或者收到连发帧
		{
			Address=IR_GetAddress();		//获取遥控器地址码
			Command=IR_GetCommand();		//获取遥控器命令码
			
			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
		}
	}
}

        主函数就很简单，直接调用刚才分析的数据即可。重点还是红外对信号的分析那一部分。

五、红外电机调速

        电机调速的部分使用定时器1 实现，产生PWM控制电机调速。这里就是以前说过的内容。

        我们只需要稍作调整，重写main函数，引入刚才的红外信号处理。

#include <REGX52.H>
#include "Delay.h"
#include "Key.h"
#include "Nixie.h"
#include "Motor.h"
#include "IR.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);}
		}
		Nixie(1,Speed);						//数码管显示速度
	}
}

        调用了很多，但是之前都实现过了，只需要重写main就好

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