一種紅外數據傳送編碼方法

吳 賡

(福建船政交通職業學院，福州 350011)

1 引言

在單片機紅外控制應用系統中, 紅外遙控編碼是利用38kHz載波進行脈沖幅度調制后便形成紅外信號，經紅外發射管發射出去，發射距離一般10m以內。利用紅外接收管接收紅外發射信號，并按照一定的規律將信號轉換成一系列的二進制數。這些對應的二進制數可以用來傳送控制信號和數據信息,以實現單片機非接觸傳遞信號的功能，在彩電、錄像機、錄音機、音響設備、空調機以及玩具等其他小型電器裝置上采用紅外線遙控比較方便和適應。在工業設備應用中，在高壓、輻射、有毒氣體、粉塵等環境下，采用紅外線遙控不僅安全可靠而且能有效地隔離電氣干擾。

紅外使用方便，價格便宜,信號采集和編程靈活，功能多，目前已應用廣泛。現在在市場上非常容易買到(見圖1)。同時，將紅外發射接收遙控裝置應用在單片機控制系統中時，能將遙控器上許多的按鍵解碼出來,用作單片機系統的輸入,則解決了常規矩陣鍵盤線路板過大、布線復雜、占用I/O口過多的弊病。而且通過使用紅外發射接收遙控裝置，操作時可實現人與設備的分離,從而更加方便靈活使用。

2 現在使用的紅外遙控編碼規律

實現單片機系統紅外通信的關鍵在于紅外接口電路的設計和程序的編寫。現在普遍使用的編碼規則是：一次按鍵動作的遙控編碼信息包含一引導脈沖和32位串行二進制碼。前16位碼為用戶碼，不隨按鍵的不同而變化。它是為了表示特定用戶而設置的一個辨識標志，以區別不同機種和不同用戶發射的遙控信號，防止誤操作。后16位碼隨著按鍵的不同而改變，是按鍵的識別碼。前8位為鍵碼的正碼，后8位為鍵碼的反碼。

紅外編碼是用發射不同電平的高低電壓信號來表示二進制信號“0”和“1”的，對于二進制信號“0”，是一個脈沖周期為1.125ms，其中低電平占0.56ms，其余是高電平的信號;對于二進制信號“1”，一個脈沖周期為2.25ms其中低電平占0.56ms，其余是高電平的信號。“0”脈沖的占空比一般為1∶1，“1”脈沖的占空比一般為1∶3解調后的“0”和“1”波形及單片機編碼如圖2所示。

紅外遙控器發送數據時，是將二進制數據調制成一系列的脈沖信號通過紅外發射管發射出去，紅外載波為頻率 38kHz的方波，紅外接收端在收到 38kHz的載波信號時，會輸出低電平，否則輸出高電平，從而可以將“時斷時續”的紅外光信號解調成一定周期的連續方波信號，再經過一體化紅外接收頭解調便可以恢復出原數據信號。

3 新的紅外遙控編碼設計思想

當紅外發射裝置發射紅外線時，通過載波的方式加載發射，這樣可以減小發射功率。如果沒有接收到紅外遙控信號，接收器的輸出端口保持高電平，當接收到紅外遙控信號時，接收頭就接收到低電平，這時利用單片機中斷的方式采集低電平的時間，存儲起來，然后根據時間的不同可以定義不同的編碼信號。

(1)引導脈沖是通過定時器接收低電平信號，當紅外發射結束而接收到高電平信號時保存記錄低電平的時間，這個時間值在定時器中保存的數值介于2300H到23FFH之間的16位2進制數，高電平的計時時間忽略。

(2)數據脈沖0是通過定時器接收低電平信號，當紅外發射結束而接收到高電平信號時保存記錄低電平的時間，這個時間值在定時器中保存的數值介于0000H到00FFH之間的16位2進制數，高電平的計時時間忽略。

(3)數據脈沖1是通過定時器接收低電平信號，當紅外發射結束而接收到高電平信號時保存記錄低電平的時間，這個時間值在定時器中保存的數值介于0100H到01FFH之間的16位2進制數，高電平的計時時間忽略。

(4)數據脈沖2是通過定時器接收低電平信號，當紅外發射結束而接收到高電平信號時保存記錄低電平的時間，這個時間值在定時器中保存的數值介于0200H到02FFH之間的16位2進制數，高電平的計時時間忽略。

(5)數據脈沖3是通過定時器接收低電平信號，當紅外發射結束而接收到高電平信號時保存記錄低電平的時間，這個時間值在定時器中保存的數值介于0300H到03FFH之間的16位2進制數，高電平的計時時間忽略。

(6)數據脈沖4是通過定時器接收低電平信號，當紅外發射結束而接收到高電平信號時保存記錄低電平的時間，這個時間值在定時器中保存的數值介于0400H到04FFH之間的16位2進制數，高電平的計時時間忽略。

(7)數據脈沖5是通過定時器接收低電平信號，當紅外發射結束而接收到高電平信號時保存記錄低電平的時間，這個時間值在定時器中保存的數值介于0500H到05FFH之間的16位2進制數，高電平的計時時間忽略。

(8)數據脈沖6是通過定時器接收低電平信號，當紅外發射結束而接收到高電平信號時保存記錄低電平的時間，這個時間值在定時器中保存的數值介于0600H到06FFH之間的16位2進制數，高電平的計時時間忽略。

(9)數據脈沖7是通過定時器接收低電平信號，當紅外發射結束而接收到高電平信號時保存記錄低電平的時間，這個時間值在定時器中保存的數值介于0700H到07FFH之間的16位2進制數，高電平的計時時間忽略。

(10)數據脈沖8是通過定時器接收低電平信號，當紅外發射結束而接收到高電平信號時保存記錄低電平的時間，這個時間值在定時器中保存的數值介于0800H到08FFH之間的16位2進制數，高電平的計時時間忽略。

(11)數據脈沖9是通過定時器接收低電平信號，當紅外發射結束而接收到高電平信號時保存記錄低電平的時間，這個時間值在定時器中保存的數值介于0900H到09FFH之間的16位2進制數，高電平的計時時間忽略。

將這些脈沖組合起來形成紅外發射序列，可以得到不同的數碼信號，當單片機接收到這些信號時，記錄時間，并進行比較，得出一系列的數字信號，這些數字信號可以代表編程者不同的控制命令，從而為單片機產生不同的執行指令服務。

一種簡單的組合是一個控制命令由一個引導脈沖、一個數據脈沖構成，比如要產生命令0，必須發射兩個脈沖：引導脈沖、0數據脈沖。這樣我們可以得到各種命令，能夠滿足一般遙控需要要求。這種發射編碼所需要的脈沖個數少，發射的時間周期短，產生誤碼的概率很小，比較適用于數據的傳送。

復雜的組合可以由一個引導脈沖和多個數據脈沖構成，這樣在執行多個控制命令時不會出現重碼和誤碼的錯誤。這樣我們可以得到各種命令，能夠滿足一般遙控需要要求。這種發射編碼所需要的脈沖個數少，發射的時間周期短，產生誤碼的概率很小，比較適用于數據的傳送。

4 應用設計

本文應用紅外遙控發射和接收進行數據傳輸，進而可以數據顯示和相應控制處理，同時本設計還涉及AD及LM35的溫度采樣，能實時顯示溫度，并把溫度傳給另一方。

5 結論

由上述可知，應用這種軟件編寫單片機紅外發射程序簡單，經過上述的應用設計檢測，紅外遙控信號的發射和接收沒有出現傳輸誤碼，可靠、實用，在編碼解碼方面降低了硬件成本。單片機通過采用上述方法對遙控接收信號進行分析判斷，就可將其轉換成相應的二進制代碼。這樣就可以根據事先約定代碼所代表的功能，單片機就可以去執行各種控制動作，從而達到遙控的目的。

[1]郭天祥.新概念51單片機C語言教程[M].北京：電子工業出版社，2009.

[2]薛小玲.單片機接口模塊應用與開發實例詳解[M].北京：北京航空航天大學出版社，2010.

[3]徐文明.嵌入式系統結構特點[J].電測與儀表，2004,41(8)：36～38.

[4]聶詩良，李磊民.紅外遙控信號的一種編碼解碼方法[J].儀表技術與傳感器，2004,(8).

[5]崔如春，譚海燕.紅外遙控信號的編碼方法與單片機譯碼程序的設計[J].計算機與現代化，2000，(6).

[6]蔡明文.紅外遙控編碼的唯一性研究[J].蘭州工業高等專科學校學報，2008，15(4).

[7]劉曉明，安敏，黃克初.軟件解碼實現智能儀器紅外遙控[J].計算機自動測量與控制，2001,9(3).