红外遥控系统原理及单片机软件解码程序，我的编写经历(C版本)

应该说现在每一块开发板都带有红外模块，并且大都配置了相应的程序。但其实自己动手写解码程序，更能锻炼自己所学，且不谈程序写的如何，这个过程中肯定是受益良多的。现在我就把我花一下午写出的解码程序与大家分享，期待高手的光临指正。

首先，必须要了解一些基本原理。其实按下遥控器的某一个键，遥控器会发出一连串经过调制后的信号，这个信号经过红外一体化模块接收后，输出解调后的数字脉冲，每个按键对应不同的脉冲，故识别出不同的脉冲就能识别出不同的按键。

上图就是很常见的车载MP3遥控器，比较小巧，很好用。下面是红外发射和接受原理：

到此读者可能会有疑惑，那么不同的调制解调方法那么出来的脉冲规则是不一样的？是的，的确如此。

遥控发射器专用芯片很多，根据编码格式可以分成两大类，这里我们以运用比较广泛，解码比较容易的一类来加以说明，现以日本NEC的uPD6121G组成发射电路为例说明编码原理（一般家庭用的DVD、VCD、音响都使用这种编码方式）。当发射器按键按下后，即有遥控码发出，所按的键不同遥控编码也不同。这种遥控码具有以下特征：

       采用脉宽调制的串行码，以脉宽为0.565ms、间隔0.56ms、周期为1.125ms的组合表示二进制的“0”；以脉宽为0.565ms、间隔1.685ms、周期为2.25ms的组合表示二进制的“1”，其波形如图所示。

如图可见，0与1前端的低电平持续都是0.56ms，那么就是后面的高电平持续时间不同，0为0.56ms，1为1.685ms，找到不同之处，编程时就有识别的依据了！

上述“0”和“1”组成的32位二进制码经38kHz的载频进行二次调制以提高发射效率，达到降低电源功耗的目的。然后再通过红外发射二极管产生红外线向空间发射，如图所示。

UPD6121G产生的遥控编码是连续的32位二进制码组，其中前16位为用户识别码，能区别不同的电器设备，防止不同机种遥控码互相干扰。该芯片的用户识别码固定为十六进制01H；后16位为8位操作码（功能码）及其反码。UPD6121G最多额128种不同组合的编码。

请看下图，来自网络：

当一个键按下超过36ms，振荡器使芯片激活，将发射一组108ms的编码脉冲,这108ms发射代码由一个引导码（9ms）,一个结果码（4.5ms）,低8位地址码（9ms~18ms）,高8位地址码（9ms~18ms）,8位数据码（9ms~18ms）和这8位数据的反码（9ms~18ms）组成。如果键按下超过108ms仍未松开，接下来发射的代码（连发码）将仅由起始码（9ms）和结束码（2.25ms）组成。（实际上人手的动作是很慢的，即使你快速的按下按键，可能对于芯片来说还是超过108ms，所以如何处理连发码是很关键的）

遥控器在按键按下后，周期性地发出同一种32位二进制码，周期约为108ms。一组码本身的持续时间随它包含的二进制“0”和“1”的个数不同而不同，大约在45～63ms之间，图为发射波形图。

下面是我写的代码，按键编码通过串口发送到电脑端：

由于时间关系，代码注释不多。

其中START_Judge()函数是判断9ms低电平，既是判断有无遥控信号。

BOOT_REPEATING_CODE_Judge()是判断是引导码还是连发码，引导码则进入接受数据环节，连发码表明数据已经接受结束。

H_L_LEVEL_Judge()是接受数据时判断高低电平。

注明：以下代码为纯软件方式，没有用到中断，定时器方式，纯CPU查询，但测试结果倒也可以，至少比较稳定，得到的码值不管对不对，都是那个值。

1. /*--------------------------------------------------

2.  红外收发.C

3.  遥控器测试

4. ------------------------------------------------*/

5. #include <reg52.h>

6. // --- 红外接收一体化输出口

7. sbit IR_Out = P3^2;

8. bit START_Flag = 0;

9. bit BOOT_REPEATING_CODE_Flag = 0;

10. unsigned char DATA[4] = {0};

11. bdata unsigned char TEMP_BIT;

12. sbit B0 = TEMP_BIT^0;

13. sbit B1 = TEMP_BIT^1;

14. sbit B2 = TEMP_BIT^2;

15. sbit B3 = TEMP_BIT^3;

16. sbit B4 = TEMP_BIT^4;

17. sbit B5 = TEMP_BIT^5;

18. sbit B6 = TEMP_BIT^6;

19. sbit B7 = TEMP_BIT^7;

20. // --- 有无遥控信号判断函数

21. bit START_Judge();

22. // --- 连发码判断函数

23. bit BOOT_REPEATING_CODE_Judge();

24. // --- "0"和"1"识别

25. bit H_L_LEVEL_Judge();

26. // --- 串口初始化

27. void UART_Initial();

28. void DELAY_Us(unsigned int Us)

29. {

30.    unsigned int x;

31.    for(x = 0; x <= (Us/200-1); x++);

32. }

33. void DELAY_Ms(unsigned int Ms)

34. {

35.    unsigned int x,y;

36.    for(x = 0; x <= (Ms-1); x++)

37.    {

38.        for(y = 0; y <= 120; y++);

39.    }

40. }

41. void main()

42. {

43.    unsigned char i;

44.    UART_Initial();

45.    IR_Out = 1;

46.    while(1)

47.    {      

48.        START_Flag = START_Judge();

49.        BOOT_REPEATING_CODE_Flag = BOOT_REPEATING_CODE_Judge();

50.        if ( START_Flag && !BOOT_REPEATING_CODE_Flag )

51.        {          

52.            for(i =0;i <4; i++)

53.            {              

54.                B0 = H_L_LEVEL_Judge();

55.                B1 = H_L_LEVEL_Judge();

56.                B2 = H_L_LEVEL_Judge();

57.                B3 = H_L_LEVEL_Judge();

58.                B4 = H_L_LEVEL_Judge();

59.                B5 = H_L_LEVEL_Judge();

60.                B6 = H_L_LEVEL_Judge();

61.                B7 = H_L_LEVEL_Judge();                            

62.                DATA[i] = TEMP_BIT;

63.            }

64.            for(i =0;i <4; i++)

65.            {

66.                SBUF = DATA[i];

67.                while( TI == 0 );

68.                TI = 0;

69.            }

70.        }

71.    }

72. }

73. void UART_Initial()

74. {

75.    SCON = 0x50;            // SCON: 模式 1, 8-bit UART, 使能接收

76.    TMOD |= 0x20;           // TMOD: timer 1, mode 2, 8-bit reload

77.    TH1 = 0xFD;             // TH1: reload value for 9600 baud @

78.                            // 11.0592MHz

79.    TR1 = 1;                // TR1: timer 1 run

80.    EA = 0;                 // 关闭总中断

81.    ES = 0;                 // 关闭串口中断

82. }

83. bit START_Judge()

84. {

85.    bit TEMP_Flag = 1;

86.    unsigned char i = 0;

87.    //在正常无遥控信号时，一体化红外接收头输出是高电平，程序一直在循环。

88.    while ( IR_Out == 1);

89.    //重复10次，目的是检测在6876~8352微秒内如果出现高电平就退出解码程序

90.    for(i =0;i <9; i++)

91.    {

92.        DELAY_Us(800);      // 测试实际延时约为764~928us

93.        if ( IR_Out == 1 )

94.        {

95.            TEMP_Flag = 0;

96.            break;

97.        }

98.    }

99.    return TEMP_Flag;

100. }

101. bit BOOT_REPEATING_CODE_Judge()

102. {

103.    bit TEMP_Flag = 1;

104.    while( IR_Out == 0 ) ;  // 等待高电平避开9毫秒低电平引导脉冲

105.    DELAY_Ms(1);            // 测试实际延时约为1.007ms

106.    DELAY_Ms(1);            // 测试实际延时约为1.007ms

107.    DELAY_Us(200);          // 0.086ms

108.    DELAY_Us(200);          // 0.086ms  

109.    DELAY_Us(200);          // 0.086ms

110.                            // 共计2.272ms    

111.    if( IR_Out == 0 )

112.    {

113.        TEMP_Flag = 1;      // 是连发码

114.    }

115.    else

116.    {

117.        TEMP_Flag = 0;      // 不是连发码，而是引导码

118.    }

119.    return TEMP_Flag;

120. }

121. bit H_L_LEVEL_Judge()

122. {

123.    while( IR_Out == 0 );   // 等待地址码第一位的高电平信号

124.    DELAY_Us(800);          // 测试实际延时约为764~928us

125.    if ( IR_Out == 1)

126.    {

127.        DELAY_Ms(1);        // 测试实际延时约为1.007ms

128.        return 1;

129.    }

130.    else

131.    {

132.        return 0;

133.    }

134. }

编辑如下：

01 FE 8B 74 --- 01 FE 8D 72 --- 01 FE 8F 70

01 FE 89 76 --- 01 FE 81 7E --- 01 FE 87 78

01 FE 0F F0 --- 01 FE 2B D4 --- 01 FE 13 EC

01 FE 2D D2 --- 01 FE 33 CC --- 01 FE 1B E4

01 FE 19 E6 --- 01 FE 31 CE --- 01 FE BD 42

01 FE 11 EE --- 01 FE 39 C6 --- 01 FE B5 4A
以上为对应按键的编码。

过程中存在问题：

一是如何有效的识别引导码和连发码，因为这个能直接影响到长时间按键，单片机的响应与否。这个问题，貌似我以解决，就是长时间按键后，单片机识别一次按键后，如果还是同一按键，就不与理睬。

还有一个问题就是，如果连续按下两次按键，该程序能够识别出，但是如果间隔很短，第二下按键的编码容易出错，容易变成这样：

03 FE 8B 74.。。。就是第一个字节出现误差，这个问题现在还未来得及解决。

还有就是本程序对于延时函数的精度要求很高，因为本身处理的脉冲就是MS级别的。所以需要严格的测试延时函数的实际延时时间：

 以上的代码，可以看出许多问题，软件延时不准确，大量的“while( IR_Out == 0 ) ;”代码，抗干扰能力弱，容易进入死循环。

下面介绍的这种解码方法，利用外部中断触发程序，定时器定时（但没有设置定时中断程序，即判断TF的值确定定时结束），在代码过程中，开头的一个7.93ms延时，足以滤掉不合法的红外信号。应该说效率质量更高的。

代码注释很详细，在此不在细述：

1. /*--------------------------------------------------

2. 名称：遥控器红外解码，PO口接LED，显示功能码以供查看

3. 编写：mhjerry

4. 日期：2017.7

5. 内容：按遥控器上的按键，会在PO口LED上显示

6. --------------------------------------------------*/

7. #include "reg52.h"

8. sbit IR_Out = P3^2;    // 此口为红外信号输入MCU口

9. sbit IR_Flag = P3^1;  // 主程序运行标志位,运行主程序时LED灭，运行中断程序时LED亮    

10. #define LED_Port P1  // LED显示口

11. unsigned char dat[4] = {0,0,0,0};  // 用于存放按键码值，初始化为0000 0000这样接受数据时可以只考虑1了    

12. void main()

13. {

14.    IR_Out = 1;     // 此口为MCU输入口，故需要置1

15.    IR_Flag = 1;    // 灭LED灯

16.    TMOD = 0x01;    // 定时器0，方式1

17.    IT0 = 1;        // 外部中断0，下降沿触发

18.    EX0 = 1;        // 准许外部中断

19.    EA = 1;         // CPU准许中断

20.    while(1)

21.    {

22.        IR_Flag = 1;// 执行主程序时,LED灯灭

23.    }

24. }

25. /*------------------------------------------------------------*-

26.  函数名称：Int0()

27.  函数输入：无(容许中断时，外部触发)

28.  函数输出：无

29.  函数说明：外部中断0中断处理

30. -*------------------------------------------------------------*/

31. void Int0() interrupt 0

32. {

33.    unsigned char i,j;

34.    EX0 = 0;            // 关闭外部中断0

35.    IR_Flag = 0;        // 执行中断程序时,LED灯亮

36.    i = 10;             // 0.793ms延时，运行10次

37.    while( --i )

38.    {

39.        // 定时0.793ms,延时0.793ms*10=7.93ms

40.        TH0 = 0xfc;

41.        TL0 = 0xe7;

42.        TR0 = 1;

43.        while( !TF0 );

44.        TF0 = 0;

45.        TR0 = 0;

46.        // 这7.93ms期间只要IR_Out变高电平,就非合法的红外信号，跳出

47.        if( IR_Out )

48.        {

49.            EX0 = 1;    // 准许中断

50.            return ;

51.        }

52.    }

53.    // 程序进行到这里，表明是合法的红外信号(利用9ms判断)

54.    while( !IR_Out );   // 等待9ms低电平过去

55.    // 程序进行到这里，表明经过9ms低电平

56.    TH0 = 0xf6;

57.    TL0 = 0xff;

58.    TR0 = 1;

59.    while( !TF0 );

60.    TF0 = 0;

61.    TR0 = 0;            // 延时2.305ms

62.    // IR_Out 为低表明是连发码，不予理睬，跳出

63.    if( !IR_Out )

64.    {

65.        EX0=1;

66.        return;

67.    }

68.    // 程序进行到这里，表明是引导码，等待4.5ms高电平的过去

69.    while( IR_Out );    

70.    // 开始接收用户码

71.    for(i=0; i<4; i++)

72.     {

73.        for(j=0; j<8; j++)

74.        {

75.            while( !IR_Out );   // 等待低电平过去

76.               dat[i] >>= 1;       // 把上次的数据位右移一位

77.            TH0 = 0xfc;

78.            TL0 = 0xe7;

79.            TR0 = 1;

80.            while( !TF0 );

81.            TR0=0;

82.            TF0=0;              //延时0.793ms

83.            // 若为数据"1"，则延时后IR_Out为高电平

84.            if( IR_Out )

85.            {

86.                dat[i] |= 0x80;     // 所有数据位1放最高位

87.                while( IR_Out );    // 等待高电平过去

88.            }

89.        }

90.      }  

91.    LED_Port = dat[2];

92.     EX0=1;      // 开中断

93.    return;

94. }

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