定時(shí)器+外部中斷實(shí)現(xiàn)NEC紅外線協(xié)議解碼

一、前言

1.1 功能介紹

隨著科技的進(jìn)步和人們生活水平的提高，紅外遙控器已經(jīng)成為了日常生活中不可或缺的電子設(shè)備之一，廣泛應(yīng)用于電視、空調(diào)、音響等多種家電產(chǎn)品中。 傳統(tǒng)的紅外遙控器通常只能實(shí)現(xiàn)預(yù)設(shè)的有限功能，無法滿足用戶對(duì)設(shè)備更加智能化、個(gè)性化的控制需求。

STC90C51作為一款功能強(qiáng)大的8位微控制器，具備高性能、低功耗和豐富的I/O端口資源，非常適合用于實(shí)現(xiàn)紅外遙控信號(hào)的解碼和控制。本項(xiàng)目利用STC90C51微控制器，結(jié)合定時(shí)器和外部中斷機(jī)制，實(shí)現(xiàn)NEC紅外線協(xié)議的解碼，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)紅外遙控器的控制功能。

NEC紅外線協(xié)議是一種常見的紅外遙控通信協(xié)議，具有傳輸速度快、編碼簡(jiǎn)單、可靠性高等特點(diǎn)。通過解碼NEC紅外線協(xié)議，可以獲取遙控器發(fā)送的按鍵信息，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備的遠(yuǎn)程控制。在本項(xiàng)目中，我們將利用STC90C51的定時(shí)器功能，設(shè)置合適的定時(shí)參數(shù)，以檢測(cè)紅外信號(hào)的脈沖寬度和間隔。同時(shí)，利用外部中斷機(jī)制，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)紅外接收管的狀態(tài)變化，捕捉紅外信號(hào)的起始和結(jié)束時(shí)刻。

通過解碼NEC紅外線協(xié)議，我們可以獲取遙控器發(fā)送的按鍵編碼，并將其轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)的控制指令。在本項(xiàng)目中，我們將以開關(guān)控制為例，實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)設(shè)備的遠(yuǎn)程控制。具體而言，當(dāng)遙控器發(fā)送“開”或“關(guān)”的按鍵編碼時(shí)，STC90C51將解碼該編碼，并發(fā)送相應(yīng)的控制指令給目標(biāo)設(shè)備，以實(shí)現(xiàn)設(shè)備的開關(guān)控制。

本項(xiàng)目的開發(fā)背景不僅體現(xiàn)了現(xiàn)代家居和電子設(shè)備對(duì)遠(yuǎn)程控制技術(shù)的需求，也展示了STC90C51微控制器在嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)和開發(fā)中的強(qiáng)大功能。通過實(shí)現(xiàn)NEC紅外線協(xié)議的解碼和控制，本項(xiàng)目將為用戶帶來更加便捷、智能的遠(yuǎn)程控制體驗(yàn)，推動(dòng)智能家居和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展。

1.2 NEC協(xié)議介紹

NEC協(xié)議是一種紅外線通信協(xié)議，廣泛應(yīng)用于家電遙控器和其他紅外線設(shè)備之間的通信。該協(xié)議具有簡(jiǎn)單、易于實(shí)現(xiàn)和廣泛兼容的特點(diǎn)，使得不同品牌和型號(hào)的紅外設(shè)備能夠互相通信和控制。

NEC協(xié)議的工作原理基于38kHz的紅外線載波頻率，通過發(fā)送特定格式的數(shù)據(jù)包來傳輸信息。每個(gè)數(shù)據(jù)包由連續(xù)的脈沖和間隔組成，其中脈沖表示邏輯1，間隔表示邏輯0。數(shù)據(jù)包的結(jié)構(gòu)包括同步碼（Sync Header）、地址碼、地址碼的反碼、命令碼以及命令碼的反碼。

同步碼是數(shù)據(jù)包開始的標(biāo)識(shí)，通常是一個(gè)持續(xù)約9ms的高電平脈沖（Mark），用于同步接收器和發(fā)送器之間的通信。地址碼和命令碼是每個(gè)按鍵特定的標(biāo)識(shí)，用于識(shí)別按下的是哪個(gè)按鍵。地址碼和地址碼的反碼用于驗(yàn)證遙控器發(fā)送的數(shù)據(jù)是否正確，而命令碼和命令碼的反碼則用于執(zhí)行相應(yīng)的操作。

在NEC協(xié)議中，數(shù)據(jù)以二進(jìn)制格式進(jìn)行傳輸，確保了信息的準(zhǔn)確性和高效性。此外，NEC協(xié)議還定義了一個(gè)重復(fù)碼，當(dāng)用戶長(zhǎng)按遙控器上的某個(gè)按鍵時(shí)，遙控器會(huì)發(fā)送該按鍵的重復(fù)碼，以避免連續(xù)發(fā)送相同的命令。

NEC協(xié)議是一種基于紅外線通信的協(xié)議，通過發(fā)送特定格式的數(shù)據(jù)包來實(shí)現(xiàn)不同設(shè)備之間的通信和控制。它具有簡(jiǎn)單、易于實(shí)現(xiàn)和廣泛兼容的特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于家電遙控器等紅外設(shè)備中。

二、代碼實(shí)現(xiàn)

2.1 main.c

#include <reg51.h>
#include "delay.h"
#include "key.h"
#include "type.h"
#include "led.h"
#include "uart.h"
#include "timer.h"
#include "exti.h"
#include "infrared.h"
int main()
{
    UART_Init();        //初始化串口波特率為4800
    Infrared_Init();    //初始化紅外功能
    while(1)
    {
        if(Infrared_RX_Flag)          //接收到紅外數(shù)據(jù)
        {
            Infrared_RX_Flag=0;     //清楚標(biāo)志
            printf("user1:%d,user2:%drn",(int)Infrared_RX_Buff[0],(int)((u8)(~Infrared_RX_Buff[1])));
			printf("key1:%d,key2:%drn",(int)Infrared_RX_Buff[2],(int)((u8)(~Infrared_RX_Buff[3])));
        } 
    }
}

2.2 INFRARED.c

#include "Infrared.h"
u8 Infrared_RX_Flag=0; //紅外接收標(biāo)志，收到一幀正確數(shù)據(jù)后置1
u8 Infrared_RX_Buff[4];//紅外代碼接收緩沖區(qū)

/*
函數(shù)功能: 開始紅外線解碼之前的相關(guān)初始化
實(shí)驗(yàn)板的晶振頻率是12MHZ
51單片機(jī)標(biāo)準(zhǔn)架構(gòu)下一個(gè)機(jī)器周期是12個(gè)時(shí)鐘周期，如果晶振頻率是12MHZ，那一個(gè)機(jī)器周期的時(shí)間就是12/12微秒。
也就是說定時(shí)器的計(jì)數(shù)器+1的時(shí)間就是12/12=1us。
*/
void Infrared_Init(void)
{	
	Infrared_GPIO=1;//紅外接收引腳默認(rèn)保持高電平輸出
	TMOD&=0xF0; //清除配置  
	TMOD|=0x01; //配置定時(shí)器0,工作在16位計(jì)數(shù)模式
	TR0=0;      //停止定時(shí)器0計(jì)數(shù)
	ET0=0; 	    //禁止定時(shí)器0中斷
	IT0=1;      //開啟外部中斷0，下降沿觸發(fā)
	EX0=1;      //允許外部中斷0中斷
}

/*
函數(shù)功能: 檢測(cè)高電平持續(xù)的時(shí)間
*/
u16 Infrared_GetTimeH(void)
{
	TH0=0; //定時(shí)器0重裝值為0
	TL0=0; //定時(shí)器0重裝值為0
	TR0=1; //啟動(dòng)定時(shí)器0開始計(jì)數(shù)
	while(Infrared_GPIO)//等待高電平結(jié)束
	{
		if(TH0>0x40)//防止超時(shí)   
		{
			break;
		}
	}
	TR0=0;//停止定時(shí)器0計(jì)數(shù)
	return TH0<<8|TL0;//T0計(jì)數(shù)值合成為16位整數(shù)返回
}

/*
檢測(cè)低電平持續(xù)的時(shí)間
*/
u16 Infrared_GetTimeL(void)
{
	TH0=0;//定時(shí)器0的高8位重裝值
	TL0=0;//定時(shí)器0的低8位重裝值  
	TR0=1;//開啟定時(shí)器0
	while(Infrared_GPIO==0)//等待低電平結(jié)束
	{
		if(TH0>0x40)//防止超時(shí)   
		{
			break;
		}
	}
	TR0=0;//停止定時(shí)器0計(jì)數(shù)
	return TH0<<8|TL0;//T0計(jì)數(shù)值合成為16位整數(shù)返回
}

/*
外部中斷0中斷服務(wù)函數(shù)
*/
void EXTI0_IRQHandler() interrupt 0
{
	u8 i, j;
	u16 time;
	u8 byte;
	time=Infrared_GetTimeL();   //獲取出現(xiàn)低電平的時(shí)間
	if((time<7800)||(time>9300))//判斷低電平時(shí)間是否符合9ms范圍
	{                           //超過此范圍則說明為誤碼，直接退出
		IE0=0;                  //清除外部中斷0中斷標(biāo)志
		return;	
	}
	time=Infrared_GetTimeH();   //獲取出現(xiàn)高電平的時(shí)間
	if((time<3500)||(time>4700))//高電平是否符合4.5ms范圍
	{                           //超過此范圍則說明為誤碼，直接退出
		IE0=0; 				    //清除外部中斷0中斷標(biāo)志
		return;
	}
	//接收32位數(shù)據(jù)位
	for(i=0;i<4;i++)
	{
		for(j=0;j<8;j++)
		{
			time=Infrared_GetTimeL();   //獲取低電平持續(xù)時(shí)間，標(biāo)準(zhǔn)的間隔時(shí)間為560us范圍		    				
			if((time<300)||(time>700))  //判斷范圍是否合理
			{
				IE0=0;//清除外部中斷0中斷標(biāo)志
				return;
			}
            //1和0是靠高電平持續(xù)的長(zhǎng)短來區(qū)分的
			time=Infrared_GetTimeH();  //獲取高電平持續(xù)時(shí)間
			if(time>300&&time<700)    //0的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間為560us
			{
				byte>>=1;
			}
            else if(time>1400&&time<1800) //1的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間是1680us
			{
				byte>>=1;
				byte|=0x80;
			}
			else //不在上面的判斷范圍內(nèi)說明是錯(cuò)誤碼，直接退出
			{
				IE0=0;//清除外部中斷0中標(biāo)
				return;
			}
		}
		Infrared_RX_Buff[i]=byte;//接收完一個(gè)字節(jié)后保存到緩沖區(qū)
	}
	Infrared_RX_Flag=1;//接收完畢后設(shè)置標(biāo)志
	IE0=0;//退出前清除外部中斷0中斷標(biāo)志
}

2.3 INFRARED.h

#ifndef _INFRAREAD_H
#define _INFRAREAD_H
#include <reg51.h>
#include "type.h"
sbit Infrared_GPIO=P3^2;//紅外接收引腳--外部中斷0
void Infrared_Init();//紅外線接收初始化
u16 Time_H();//檢測(cè)高電平
u16 Time_L();//檢測(cè)低電平
extern u8 Infrared_RX_Flag; //紅外接收標(biāo)志，收到一幀正確數(shù)據(jù)后置1
extern u8 Infrared_RX_Buff[4];   //紅外代碼接收緩沖區(qū)
#endif