AVR單片機捕獲中斷實(shí)現紅外線(xiàn)解碼

　　摘要：AVR單片機是Atmel公司推出的一個(gè)單片機系列。由于該系列單片機的集成度高，因此，其軟/硬件設計都變得更加簡(jiǎn)潔。文中介紹通過(guò)AVR單片機的捕獲中斷來(lái)實(shí)現紅外線(xiàn)通訊解碼的一種方法。

    關(guān)鍵詞：AVR；紅外線(xiàn)解碼；輸入捕獲中斷

1 紅外線(xiàn)編碼

　　紅外線(xiàn)編碼是數據傳輸和家用電器遙控常用的一種通訊方法，其實(shí)質(zhì)是一種脈寬調制的串行通訊。家電遙控中常用的紅外線(xiàn)編碼電路有μPD6121G型HT622型和7461型等。本文就以這些電路的編碼格式來(lái)討論怎樣使用AVR單片機的捕獲中斷功能來(lái)實(shí)現其解碼。

　　紅外線(xiàn)通訊的發(fā)送部分主要是把待發(fā)送的數據轉換成一定格式的脈沖，然后驅動(dòng)紅外發(fā)光管向外發(fā)送數據。接收部分則是完成紅外線(xiàn)的接收、放大、解調，還原成同步發(fā)射格式相同（但高、低電位剛好相反的脈沖信號。這些工作通常由一體化的接收頭來(lái)完成，主要輸出TTL兼容電平。最后通過(guò)解碼把脈沖信號轉換成數據，從而實(shí)現數據的傳輸。圖1是一個(gè)紅外線(xiàn)遙控制系統的原理框圖。

    圖2示出該紅外遙控系統的編碼格式。圖中，μPD6121G遙控器的二進(jìn)制“0”由0.56ms的間隔加0.565ms的脈沖表示；二進(jìn)制“1”由0.56ms的間隔加1.685ms的脈沖表示。每次發(fā)送的32二進(jìn)制碼可分成兩部分，其中前16位是遙控器辨識碼，主要用于區別不同遙控器，后16位是操作碼。這兩個(gè)部分的后8位都是前8位的反碼，用作數據校驗。每幀數據以9ms的間隔加4.5ms的脈沖作為數據頭。

2 AVR單片機

　　AVR系列單片機是Atmel公司于1997年推出的一款全新配置的、采用精簡(jiǎn)指令（RISC-Redued Instruction Set CPU）結構的新型8位單片機。由于A(yíng)VR單片機采用單指令操作，所以，在相同時(shí)鐘的情況下，AVR的指令周期只有8051型機的1/2，而且AVR采用兩極指令流水線(xiàn)，可以在執行當前指令的同時(shí)獲取下一條指令，所以具備1MI/s/MHz的調整處理能力。不同于8051型機的是AVR采用32個(gè)通用工作寄存器，克有了單一累加器數據處理帶來(lái)的瓶勁現象，從而使得指令代碼更加靈活，編碼更容易。此外，AVR中還集成了A/D、PWM、EEPROM、FLASH、SPI、WTD、IIC、T/C等功能，使外圍電路變得很簡(jiǎn)單。

3 基于A(yíng)VR單片機的硬件實(shí)現

　　本文以AVR系列中高性?xún)r(jià)比的Atmage8為例，利用16位時(shí)鐘單元T/C1的捕獲中斷來(lái)實(shí)現紅外線(xiàn)解碼。T/C1內部的輸入捕獲單元可以應用于精確捕獲外部發(fā)生的事情，亦即事件發(fā)生的時(shí)間印記(time-stamp)。當一個(gè)輸入捕獲事件發(fā)生在外部引腳ICPI上的邏輯電平也隨之發(fā)生變化時(shí)，T/C1的計數值將被拷貝到捕獲寄存器ICR1并設置捕獲中斷標志，如果捕獲中斷允許并且總中斷IE打開(kāi)，系統則進(jìn)入中斷服務(wù)程序。這種捕獲中斷通常用于頻率和周期的精確測量，如電機轉速和轉向的測量。本文介紹怎樣利用這一功能測量紅外線(xiàn)脈沖的脈寬以實(shí)現紅外傳輸的解碼。捕獲中斷的觸發(fā)可以是ICP1引腳上電平變化的上升沿，也可以是下降沿。根據前述脈沖調制規則，現以下降沿為觸發(fā)事件來(lái)進(jìn)行討論。

    圖3是該系統的工作時(shí)序圖，圖中，一個(gè)下降沿到下一個(gè)下降沿之間剛好是一個(gè)脈沖加一個(gè)間隙的時(shí)間，這樣，根據編碼規則，這個(gè)時(shí)間長(cháng)度所對應的信號關(guān)系如下：

數據頭的時(shí)間：Th=9+4.5=13.5ms

數據“0”的時(shí)間：T0=0.565+0.56=1.125ms

數據“1”的時(shí)間：T1=1.685+0.56=2.245ms

4 軟件編程

　　基于A(yíng)VR單片機的捕獲中斷來(lái)實(shí)現紅外編碼的軟件程序流程如圖4所示。下面是其

C語(yǔ)言程序代碼：

C程序代碼：

*pragma interrupt_handler IceInt:6 //中斷程序說(shuō)明

void ICEInit(void) //T/C1初始化

{

    TIMSK=0X20; //使能捕獲中斷

TCCR1A=0X00； //T/C1時(shí)鐘與系統相同，本文使用系統AVR內部自帶1MHz振蕩源.T/C1時(shí)鐘周期為1μs

TCCR1B=0X81； //使能噪音抑制，下降沿觸發(fā)中斷

}

void IceInt(void)

{

static nint oldFall;

uint temp,newFall;

newFall=ICR1;

temp=newFall-oldFall; //計算脈沖加間隔的時(shí)間

oldFall=newFall;

if(temp>1024 && temp<1225) // "0"信號

{

temp=0;

}

else if(temp>2145 && temp<2345) //“1”信號

{

temp=1;

}

else if(temp>13400 && temp<13600) //header信號

{

bitcnt=0;

data0=0;

data1=0'

return; //返回，等待下次開(kāi)始接收

}

else ///干擾信號

{

    return;

}

bitcnt++;

if(bitcnt<16) //開(kāi)始接收前16位

{

data0=data0|(uint)temp;

data0=data0<<1;

}

else if(bitcnt==16)

{

data0=data0|(uint)temp;

}

else if(bitcnt<32) //開(kāi)始接收后16位

{

data1=data1|(uint)temp;

data1=data1<<1;

}

else if(bitcnt==32) //接收完最后一位

}

data1=data1|(uint)temp;

}

}

　　該單片機的主循環(huán)程序中含有一些代碼檢測bitcnt，當bitcnt=32時(shí)，表明一幀數據已接收完成，并將bitcnt設置為0xff，然后對接收的數據進(jìn)行相應的處理。程序調試最好配合串行通訊來(lái)進(jìn)行，這樣可以在PC上顯示數據或者畫(huà)出波形以方便驗證。If(temp>1025 && temp<1225)這條語(yǔ)句是辨識“0”的代碼，它是以T0-100<T0<T0+100為范圍確害的“0”，該范圍的大小決定著(zhù)接收的準確度與靈敏度，單位為μs，后面兩個(gè)兩條語(yǔ)句含義相同。

　　需要補充的是當鍵盤(pán)按下長(cháng)達108ms時(shí)，發(fā)射端開(kāi)始發(fā)送連續信號，與單次發(fā)送一樣，只是header信號是由9ms的間隔加2.5ms的脈沖組成的。