紅外遙控器軟件解碼及其應用
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在單片機控制產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)應用中，為了向控制系統軟件控制命令，鍵盤(pán)往往是不可缺少的。傳統方法是利用并行輸入/輸出接口芯片擴展一個(gè)鍵盤(pán)接口，或者直接利用單片機的并行端口進(jìn)行擴展。在某些應用環(huán)境下，這種方式2個(gè)弊端：①鍵盤(pán)和控制系統連在一起，不靈活，環(huán)境適應性差；②浪費單片機的端口，且硬件成本較高。
使用紅外遙控器作為控制系統的輸入設備，具有成本低、靈活方便的特點(diǎn)。本文目的就在于介紹軟件解碼研究的一般方法和紅外遙控器進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)的應用技術(shù)。該方法已在多個(gè)應用系統設計中成功地實(shí)現，效果良好。
紅外遙控器是一種非常容易買(mǎi)到，且價(jià)格便宜的產(chǎn)品，種類(lèi)很多，但它們都是配合某種特定電子產(chǎn)品的（如各種電視機、VCD、空調器等），由專(zhuān)用CPU解碼，作為一般的單片機控制系統能直接使用。使用現成遙控器作為控制系統的輸入，需要解決如下幾個(gè)問(wèn)題：如何接收紅外遙控信號；如何識別紅外遙控信號；解碼軟件的設計。其它的問(wèn)題都是非本質(zhì)的，例如遙控器面板功能鍵標注的問(wèn)題，可自行設計、重印即可。
1 紅外遙控信號的接收
接收電路可以使用集成紅外接收器成品。接收器包括紅外接收管和信號處理IC。接收器對外只有3個(gè)引腳：Vcc、GND和1個(gè)脈沖信號輸出PO。與單片機接口非常方便，如圖1所示。
①Vcc接系統的電源正極（+5V）；
②GND接系統的地線(xiàn)（0V）；
③脈沖信號輸出接CPU的中斷輸入引腳（例如8031的13腳INT1）。采取這種連接方法，軟件解既可工作于查詢(xún)方式，也可工作于中斷方式。
2 脈沖流分析
要了解一個(gè)未知的遙控器，首先要分析其脈沖流，從而了解其脈沖波形特征（以何種方式攜帶“0”、“1”信息），進(jìn)而了解其編碼規律。脈沖流的分析應從分析脈沖的高、低電平寬度入手。筆者用軟件的方法實(shí)現了對脈沖流的分析。以圖1所示的接口為例，如果沒(méi)有紅外遙控信號到來(lái)，接收器的輸出端口PO保持高電平；當接收到紅外遙控信號時(shí)，接收器件信號轉換成脈沖序列加到CPU的中斷輸入引腳。用軟件測試引腳的邏輯電平，同時(shí)啟動(dòng)TC計時(shí)器，測量該引腳分別為邏輯“0”和邏輯“1”情況下的時(shí)間值，存儲起來(lái)，然后打印、分析。下面用8051匯編語(yǔ)言給出對脈沖流進(jìn)行采集、存儲的程序段：
MOV R0，#00H
MOV R1，#28H
MOV TMOD，#01H
TK：JB P3.3，TK ；等待低電平到來(lái)
；測低電平寬度
TK1：MOV TH0，#00H
MOV TL0，#00H
SETB TR0
TK0：JB TF0，TKE ；超時(shí)無(wú)效返回
JNB P3.3，TK2
CLR TR0
MOV A，TH0
MOVX @R0，A
INC R0
MOV A，TL0
MOVX @R0，A
INC R0
；測高電平寬度
MOV TH0，#00H
MOV TL0，#00H
SETB TR0
TK3：JB TF0，TKE ；超時(shí)無(wú)效返回
JB P3.3，TK3
CLR TR0
MOV A，TH0
MOVX @R0，A
INC R0
MOV A，TL0
MOVX @R0，A
INC R0
DJNZ R1，TK1 ；循環(huán)
TKE：RET
這段程序首先將TC0設置成16位定時(shí)器方式，初始化RAM地址指針R0和循環(huán)計數指針R1，每當引腳的邏輯電平發(fā)生跳變時(shí)，停止計時(shí)，將計時(shí)值保存到連續的RAM中。這段程序可以連續測量40個(gè)脈沖的時(shí)間值（包括40個(gè)低電平脈寬）。筆者以TC9012芯片的遙控器為對象，采集了所有按鍵的編程脈沖波形，并且對同一按鍵進(jìn)行了重復實(shí)驗。限于篇幅，采樣數據不能給出，僅給出脈沖流的規律（仿真機CPU晶振為6MHz）：
①引導脈沖是一個(gè)時(shí)間值為0937H～0957H的低電平和時(shí)間值為084FH～086FH的高電平；
②數據脈沖的低電平時(shí)間值約為0.127H～0177H；
③高電平時(shí)間值有2種情況：00BBH～00FFH（窄）、02EFH～0333H（寬）。
由大量數據總結分析，按鍵編碼有如下規律：
①除引導脈沖外的脈沖是數據編碼脈沖，數據“位”信息由高電平脈寬決定：窄脈寬表示“0”、寬脈寬表示“1”；
②每個(gè)按鍵的脈沖流譯碼后，包含4個(gè)字節的信息：
*所有按鍵的前2個(gè)字節編碼都一樣，都是2個(gè)字節的“0EH”；
*第3字節是鍵碼；
*第4字節是鍵碼的反碼。
經(jīng)過(guò)對相同按鍵脈沖進(jìn)行多次采樣發(fā)現，相同按鍵脈沖序列的對應位置脈寬時(shí)間值是在一個(gè)小范圍內波動(dòng)的（不是一個(gè)確定值），因此，對模式的識別不能采取精確比較法。對此，本人采取模糊的辦法進(jìn)行了抽象處理。根據上述實(shí)驗規律，將軟件譯碼時(shí)對脈沖的分析判斷依據及算法設計思想總結如下：
①引導脈沖的低電平和高電平寬度的判斷依據是時(shí)間值的“高字節大于08H”，低字節忽略；
②數據脈沖流的低電平脈寬相同，忽略不判斷；
③高電平脈寬是判斷數據流每位是“0”還是“1”的依據。本人抽取的判斷是脈寬的高字節若小于2表示“0”，否則表示“1”，脈寬的低字節忽略。
實(shí)踐證明，上述判據是有效可行的。這樣處理不僅使解碼軟件的設計簡(jiǎn)單化，而且大大提高了解碼的速度。使用上述判據編寫(xiě)軟件解碼程序時(shí)，要注意脈沖流采樣數據存儲地址與脈沖的對應關(guān)系。軟件主要有如下幾部分：
①判斷遙控信號的到來(lái)（在解碼前調用1個(gè)獨立的子程序）；
②采樣并存儲脈沖流；
③判斷引導脈沖是否有效；
④解碼前2個(gè)字節并判斷是否為“0EH”；
⑤解碼第3個(gè)字節，該字節即為有效鍵碼；
⑥鍵碼的查表映射（如果使用原鍵碼，可省略這一步）。
3 解碼軟件的設計
基于上述思路設計的軟件解碼系統成功地應用于多個(gè)控制系統。下面給出一個(gè)實(shí)例（用MCS-51系列MC交通規則TC9012紅外遙控器進(jìn)行軟件解碼）的匯編語(yǔ)言程序。程序中使用的參數是針對MCU使用6MHz晶振的情況，使用其它頻率的晶振，只需修改脈寬判據即可。為便于理解，盡量保持與原理敘述中的致性，程序中給出了較詳細的注翻譯，詳見(jiàn)網(wǎng)絡(luò )補充版（http://www.dpj.com.cn）。
本文雖然是用MCS-51系列MCU對TC9012紅外遙控器軟件解碼的研究，但其方法具有一般性。具體的應用，可自行變通。
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