紅外遙控芯片BA5104的軟件解碼方法探討

何乃味

（柳州職業(yè)技術(shù)學(xué)院 廣西 柳州 545006）

用BA5104芯片構(gòu)成的紅外遙控發(fā)射器電路具有外接元件少、成本低廉、器件本身功耗低、電源電壓適應(yīng)范圍寬、工作穩(wěn)定可靠等特點(diǎn)，因此廣泛應(yīng)用于遙控風(fēng)扇、燈器、電熱水器等各類家用電器中。BA5104芯片解碼常用BA5204、BA820X系列、SM5032C等芯片進(jìn)行硬件解碼，這種解碼方法缺乏靈活性。目前許多電子產(chǎn)品和電氣設(shè)備以單片機(jī)作為核心控制器且逐漸采用紅外遙控器進(jìn)行操作，采用軟件解碼代替硬件解碼，對(duì)于設(shè)備的升級(jí)和改造提供極大的靈活性，降低開發(fā)成本。

1 BA5104芯片構(gòu)成的紅外遙控發(fā)射器電路

由紅外遙控芯片BA5104構(gòu)成的紅外遙控發(fā)射器電路[1]如圖1所示。K1～K8為遙控器的輸入按鍵，由于BA5104的按鍵輸入端內(nèi)接有上拉電阻，無鍵按下時(shí)，電路沒有電流流通，無編碼信號(hào)輸出。當(dāng)電路中有任一鍵按下時(shí)，振蕩電路起振，產(chǎn)生455 kHz的振蕩信號(hào)，經(jīng)BA5104內(nèi)部電路進(jìn)行12分頻，得到38 kHz的載波信號(hào)。按鍵的編碼信息和C1、C2的狀態(tài)信息經(jīng)內(nèi)部電路進(jìn)行編碼調(diào)制，由15腳串行輸出，經(jīng)三極管Q1，Q2構(gòu)成的達(dá)靈頓電路放大，驅(qū)動(dòng)經(jīng)外發(fā)射管發(fā)射38 kHz的已調(diào)制紅外載波信號(hào)。14腳輸出高電平，點(diǎn)亮發(fā)射狀態(tài)指示燈LED1。

圖1 BA5104構(gòu)成的紅外遙控發(fā)射器電路Fig.1 The infrared remote control transmitter circuit composition of BA5104

2 BA5104芯片的編碼格式

BA5104的編碼格式[2]為：每一幀遙控碼的長(zhǎng)度為12位，包括3位起始碼位、2位用戶碼位、7位指令碼位。每一幀遙控碼的時(shí)間間隔為4T，其中T=1.687 9 ms為每一位遙控碼的周期。一幀遙控碼如圖2所示。遙控碼“0”用1/4T的高電平、3/4T的低電平表示，遙控碼“1”用3/4T的高電平、1/4T的低電平表示，一位遙控碼的波形如圖3所示。

圖2 1幀遙控碼Fig.2 A frame of remote control code

圖3 1位遙控碼Fig.3 A bit remote control code

3 BA5104芯片的軟件解碼方法

3.1 測(cè)出接收脈沖下降沿到上升沿的時(shí)間間隔并保存

解碼的關(guān)鍵是要測(cè)出接收脈沖下降沿到上升沿的時(shí)間間隔，行之有效的方法有兩種：外部中斷法[3]和輸入捕獲功能法，下面分別進(jìn)行介紹。

3.1.1 外部中斷法

用AVR單片機(jī)ATmega16的外部中斷INT0接收解碼BA5104芯片的電路如圖4所示。PC838為一體化紅外接收頭，YM12864為中文液晶顯示器，用于顯示下降沿中斷至上升沿中斷之間的時(shí)間間隔及解碼成功后的遙控碼。

圖4 INT0接收解碼電路Fig.4 INT0 receiver decoder circuit

圖5 INT0發(fā)生中斷的過程Fig.5 INT0 interrupts process

外部中斷法的解碼思路：PCF838的輸出端未接收到紅外遙控信號(hào)時(shí)保持高電平，接收到紅外遙控信號(hào)時(shí)，輸出端從高電平變成低電平，形成下降沿，低電平持續(xù)一段時(shí)間后，紅外遙控信號(hào)消失，輸出端又從低電平變成高電平，形成上升沿。單片機(jī)ATmega16的外部中斷可以由編程者自由設(shè)置為上升沿中斷或下降沿中斷，初始化時(shí)先將ATmega16的外部中斷INT0設(shè)置為下降沿中斷，當(dāng)INT0發(fā)生下降沿中斷時(shí)用定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T/C1記錄發(fā)生的時(shí)間并保存在t1中，然后設(shè)置外部中斷INT0為上升沿中斷，當(dāng)外部中斷INT0又一次觸發(fā)中斷時(shí)將發(fā)生的時(shí)間保存在t2中，再次將外部中斷INT0為下降沿中斷。最后計(jì)算從下降沿中斷至上升沿中斷之間的時(shí)間間隔并保存在事先開辟的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)中，直到接收完一幀遙控碼[4]，外部中斷INT0發(fā)生的過程如圖5所示。外部中斷INT0的中斷服務(wù)子程序如下：

3.1.2 輸入捕獲功能法

用AVR單片機(jī)ATmega16的輸入捕獲功能ICP1接收解碼BA5104芯片的電路如圖6所示。

圖6 ICP1接收解碼電路Fig.6 ICP1 receiver decoder circuit

圖7 ICP1發(fā)生捕獲的過程Fig.7 ICP1 occurrence of capture process

輸入捕獲功能[5]法的思路：初始化時(shí)先將ATmega16的T/C1設(shè)置為輸入捕獲模式，下降沿捕獲中斷。當(dāng)ICP1引腳檢測(cè)到下降沿時(shí)產(chǎn)生捕獲中斷，將計(jì)數(shù)寄存器TCNT1中的計(jì)數(shù)值自動(dòng)寫入捕捉寄存器ICR1，在捕獲中斷程序中將ICR1的值保存到變量t1中，之后將T/C1設(shè)置為上升沿捕獲中斷；當(dāng)ICP1引腳檢測(cè)到上升沿時(shí)再一次產(chǎn)生捕獲中斷，此時(shí)將ICR1的值保存在變量t2中，然后將TCNT1的計(jì)數(shù)值清0，并將T/C1設(shè)置為上升沿捕獲。最后進(jìn)行計(jì)算便可得到下降沿捕獲中斷至上升沿捕獲中斷之間的時(shí)間間隔并保存在數(shù)據(jù)緩沖區(qū)中，直到接收完12位遙控碼。輸入捕獲中斷發(fā)生的過程如圖7所示。ICP1捕獲中斷服務(wù)子程序如下：

3.2 遙控碼“0”和遙控碼“1”的提取

根據(jù)BA5104芯片的編碼格式，當(dāng)保存在數(shù)據(jù)緩沖區(qū)中的數(shù)值為 1/4T=1/4×1.687 9 ms≈422 μs時(shí)，判定為接收到遙控碼 “0”； 當(dāng)數(shù)據(jù)緩沖區(qū)中的數(shù)值為3/4T=3/4×1.687 9 ms≈126 6 μs時(shí)，判定為接收到遙控碼“1”。在實(shí)際應(yīng)用中，由于單片機(jī)和紅外遙控發(fā)射器所使用的晶振頻率與標(biāo)稱值有一定的偏差[5]，所以在編寫程序時(shí)要留有一定的容限誤差。提取12位遙控碼的子程序如下：

4 測(cè)試結(jié)果與分析

測(cè)試條件：AVR單片機(jī)ATmega16外接晶振為8 MHz，系統(tǒng)內(nèi)部進(jìn)行8分頻。經(jīng)過實(shí)驗(yàn)，用外部中斷法和輸入捕獲功能法均能測(cè)出接收脈沖下降沿到上升沿的時(shí)間間隔。表1為測(cè)試所得的結(jié)果。在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，用外部中斷法測(cè)得的第一幀遙控碼的第1位（即S2）比較容易受到外界的干擾，造成解碼偶爾會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤。而用輸入捕獲功能法進(jìn)行解碼極少出現(xiàn)錯(cuò)誤，主要是因?yàn)锳Tmega16工作在輸入捕獲模式并打開噪音消除功能時(shí)，單片機(jī)以時(shí)鐘頻率連續(xù)4次采樣ICP1引腳，當(dāng)4次采樣數(shù)據(jù)相同時(shí)，才認(rèn)為輸入捕獲信號(hào)有效，具有較強(qiáng)的抗干擾能力[6]。外部中斷法要占用單片機(jī)的一個(gè)外部中斷源和內(nèi)部的一個(gè)定時(shí)器，而輸入捕獲功能法僅占用單片機(jī)內(nèi)部的一個(gè)定時(shí)器。由此可見輸入捕獲功能解碼法明顯優(yōu)于外部中斷解碼法。

表1 按鍵K1～K8每一位遙控碼脈沖下降沿至上升沿的時(shí)間間隔（單位：μs）Tab.1 Keys K1～K8 every remote code pulse falling edge to rising edge of the time interval （units：μs）

5 結(jié)束語

用AVR單片機(jī)進(jìn)行軟件解碼紅外遙控芯片BA5104的2種方法均已在實(shí)際電路中得到驗(yàn)證。經(jīng)過分析和比較，得出輸入捕獲功能解碼法優(yōu)于外部中斷解碼法的結(jié)論。文中介紹的2種解碼方法只是針對(duì)以BA5104芯片組成的遙控器，對(duì)于其它不同編碼格式的遙控器，解碼的思路是相同的，只須根據(jù)實(shí)際遙控器的編碼格式將程序中的一些參數(shù)修改即可，不用更換接收電路，非常方便。

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