單片機I／O 口的紅外遙控軟件調(diào)制技術(shù)

摘要：根據(jù)紅外線遙控的特性，采用Novatek公司的NT68F632 8051微處理器為核心，設(shè)計了一種基于單片機I／O口的紅外遙控軟件調(diào)制系統(tǒng)。該系統(tǒng)具有和PC機進(jìn)行RS232通信的功能，能夠擴展應(yīng)用，發(fā)射各種紅外遙控器傳輸協(xié)議的編碼，具有使用靈活、易于維護(hù)、程序結(jié)構(gòu)良好、代碼運行效率高等特點。
關(guān)鍵詞：紅外線遙控；調(diào)制；RS232；單片機

引言
    紅外線遙控是一種無線、非接觸控制技術(shù)，是目前使用最廣泛的一種通信和遙控手段。由于紅外線遙控裝置具有體積小、功耗低、功能強、成本低等特點，抗干擾能力強，信息傳輸可靠，易實現(xiàn)，被很多電子設(shè)備，特別是家用電器廣泛采用。鑒于家用電器的品種多樣化和用戶的使用特點，生產(chǎn)廠家對紅外遙控器進(jìn)行了嚴(yán)格的規(guī)范編碼。這些編碼各不相同，從而形成不同的編碼方式，統(tǒng)一稱為紅外遙控器編碼傳輸協(xié)議。紅外遙控協(xié)議已多達(dá)10種，如RC5、SIRCS、SONY、RECS80、Sharp、NEC、Motorola、JVC、SAMSWNG和Daewoo等。一般的紅外遙控器編碼調(diào)制方式采用遙控專用集成電路，不能兼容如此眾多的紅外遙控器編碼傳輸協(xié)議。因此，本文通過對紅外遙控器發(fā)射碼序的特征進(jìn)行分析，提出一種基于單片機I／O口的軟件調(diào)制技術(shù)。

1 系統(tǒng)設(shè)計
    遙控專用集成電路是發(fā)射系統(tǒng)的核心部分，其內(nèi)部由振蕩電路、定時電路、掃描信號發(fā)生器、鍵輸入編碼器、指令譯碼器、用戶碼轉(zhuǎn)換器、數(shù)碼調(diào)制電路及緩沖放大器等組成。它能產(chǎn)生鍵位掃描脈沖信號，并能譯出按鍵的鍵碼，再經(jīng)遙控指令編碼器得到某鍵位的遙控指令(遙控編碼脈沖)，由38 kHz的載波進(jìn)行脈沖幅度調(diào)制，載有遙控指令的調(diào)制信號激勵紅外二極管發(fā)出紅外遙控信號。

    系統(tǒng)使用NT68F632作為遙控調(diào)制發(fā)射器主芯片，紅外遙控調(diào)制發(fā)射電路如圖1所示。系統(tǒng)采用Novatek公司的單片機芯片NT68F632，該芯片內(nèi)部集成8051 8位微處理器，帶有全雙工的UART通信接口。NT68F632單片機的UART控制口RXD和TXD腳負(fù)責(zé)和上位機(PC機)的RS232通信，接收要發(fā)送的紅外遙控器編碼信號。NT68F632單片機接收到發(fā)送的紅外遙控器編碼信號后，經(jīng)過微處理器分析處理，調(diào)制成紅外遙控信號。由NT68F632單片機控制PC6引腳輸出經(jīng)過調(diào)制的紅外遙控信號，驅(qū)動晶體管Q1開關(guān)，使得紅外發(fā)光二極管LED1發(fā)送調(diào)制的紅外光波。

2 軟件調(diào)制設(shè)計
2．1 紅外遙控調(diào)制結(jié)構(gòu)分析
    紅外遙控器編碼傳輸協(xié)議NEC碼的主要特征是8位地址和8位指令；地址和命令2次傳輸(確?？煽啃?；PWM脈沖位置調(diào)制，以發(fā)射紅外載波的占空比代表“0”和“1”；載波頻率為38kHz；位時間為1．125ms或2．25ms。
    NEC的協(xié)議使用的位脈沖距離編碼。每個脈沖是560μs、38 kHz的載波爆裂(約21個周期)。一個邏輯1傳輸需要2．24 ms(560μs脈沖+1 680μs低電平)，一個邏輯0的傳輸需要1．12 ms(560μs脈沖+560μs低電平)。紅外遙控調(diào)制特征波形如圖2所示。

    而遙控接收頭在收到脈沖的時候為低電平，在沒有脈沖的時候為高電平，這樣，在接收頭端收到的信號為：邏輯1應(yīng)該是560μs低+1 680μs高，邏輯0應(yīng)該是560μs低+560μs高。遙控接收特征碼如圖3所示。

    NEC遙控指令的數(shù)據(jù)格式為：引導(dǎo)碼、客戶碼、客戶反碼、數(shù)據(jù)碼、數(shù)據(jù)反碼。引導(dǎo)碼由一個9 ms的低電平和一個4．5 ms的高電平組成，客戶碼、客戶反碼、數(shù)據(jù)碼、數(shù)據(jù)反碼均是8位數(shù)據(jù)格式。按照低位在前、高位在后的順序發(fā)送。采用反碼是為了增加傳輸?shù)目煽啃浴EC遙控指令格式如圖4所示。

2．2 通信協(xié)議
    NT68F632單片機的UART控制口RXD、TXD腳和上位機(PC機)的RS232通信，接收要發(fā)送的紅外遙控器編碼信號。其傳輸控制串口的通信協(xié)議如圖5所示。定義的通信協(xié)議分4個字節(jié)：Command、Addresscode、Data code、Check SUM。第1個字節(jié)Command表示紅外遙控協(xié)議類型，區(qū)分是NEC碼還是RC5碼等；第2個字節(jié)Address code表示地址碼或客戶碼；第3個字節(jié)Data code表示按鍵數(shù)據(jù)碼；第4個字節(jié)Check SUM表示校驗碼。

    系統(tǒng)的遙控碼發(fā)送主程序流程如圖6所示。NT68F632單片機的UART控制口接收串口通信數(shù)據(jù)，微處理器根據(jù)串口通信協(xié)議對數(shù)據(jù)分析處理，并調(diào)制成相應(yīng)的遙控數(shù)據(jù)碼，同時控制PC6口發(fā)送遙控數(shù)據(jù)碼。
2．3 調(diào)制過程
    本調(diào)制技術(shù)中，NEC碼的每個脈沖是560μs，而載波頻率為38 kHz，故約21個周期的載波爆裂。每個載波是26．3μs，其中8．77μs的高電平、17．53μs的低電平。
    NEC碼脈沖調(diào)制流程如圖7所示。

   
    NEC碼的發(fā)送流程如圖8所示。先發(fā)送9 ms高電平、4．5 ms低電平的引導(dǎo)碼，接著發(fā)送8位客戶碼和8位客戶碼的反碼，最后發(fā)送8位數(shù)據(jù)碼和8位數(shù)據(jù)碼的反碼。

結(jié)語
    在本文中，根據(jù)紅外遙控發(fā)射碼的特征，采用基于單片機I／O口的紅外遙控軟件調(diào)制技術(shù)。該單片機能夠根據(jù)串口通信協(xié)議和上位PC機進(jìn)行串口通信，接收各種紅外遙控協(xié)議編碼，并在經(jīng)過調(diào)制后進(jìn)行紅外發(fā)射。經(jīng)實驗測試，本軟件調(diào)制技術(shù)可靠實用。該系統(tǒng)可廣泛應(yīng)用在自動測試、生產(chǎn)控制等領(lǐng)域。