江科大51单片机学习笔记之红外遥控_江科大c51红外

（加三个链接，其余完成）

一、红外遥控简介

•红外遥控是利用红外光进行通信的设备，由红外LED将调制后的信号发出，由专用的红外接收头进行解调输出

•通信方式：单工，异步

•红外LED波长：940nm（人眼看不见）

•通信协议标准：NEC标准

二、硬件电路

红外发送部分

上左图，两个输入端，一个接38KHZ的方波，另一个直接接输入信号，两个NPN型的三极管，低电平导通。IN高电平，LED不亮，IN低电平时，LED是以38KHZ的频率闪着亮，目的是为了抗干扰

上右图，简化版，通过程序控制在IN口输入左下角的波形

红外接收部分

这是一体化的红外接收头的电路，其OUT口可以直接输出高低电平，在其内部会将38KHZ的波形给滤掉。在实际使用中，将OUT连接到外部中断，因为红外接收处理波形对实时性要求比较高（高低电平的宽度较短，只有几百微妙）。上右图是开发板上的红外接收部分的原理图

三、基本发送与接收

•空闲状态：红外LED不亮，接收头输出高电平（接收头没有接收到任何信号）

•发送低电平：红外LED以38KHz频率闪烁发光，接收头输出低电平（将38KHZ的波形过滤掉）

•发送高电平：红外LED不亮，接收头输出高电平

四、NEC编码

NEC编码解决的问题就是怎么去表示数据

注：该波形是接收端OUT端口的波形

按键按下时，输出Start信号，该信号是由9ms的低电平和4.5ms的高电平组成

之后是数据区，共32位，格式如上图（反码的目的是进行数据的校验）

这里的数据表示方式和传统的低电平表示0高电平表示1不同，根据上图，低电平560us高电平560us时表示0，低电平560us高电平1690us时表示1

Repeat是支持按键长按的功能，每隔110ms就会发送这样的波形（如果一直按着按键不松手的话）

实际波形图如下：

以按下KEY2为例，首先是Start波形，之后是8位的地址码0000 0000，接着是地址码的反码1111 1111，之后是指令码0110 0010，最后是指令码的反码1001 1101。指令码0110 0010为0x46，与KEY2键码对应。

遥控器键码如下：

五、51单片机的外部中断

具体可见中断章节：江科大51单片机学习笔记之定时器与中断系统_rebened小橙的博客-CSDN博客

•STC89C52有4个外部中断

•STC89C52的外部中断有两种触发方式： 下降沿触发和低电平触发（不支持上升沿触发和高电平触发）

封装图

本单片机只使用了两个外部中断，本开发板使用了外部中断0（连接到了P32引脚）

外部中断寄存器：

以INT0为例，触发方式有IT0决定（IT0为1时是下降沿触发，IT0为0时是低电平触发），IE0是中断标志位，当其为1时表示触发了该中断，EX0是中断使能，EA也是中断使能（所有中断），PX0是配置中断优先级的，配置完后便课触发中断。

六、实验1

现象：LCD屏幕显示遥控器的地址吗、按键的命令码以及自定义的变量Num。按下遥控器上的按键，LCD上显示的值也会随之发生改变。按VOL+键Num值会加，按VOL-键Num值会减，且支持长按。

1、创建文件

思路：创建文件IR.c和Int0.c及其头文件。IR.c用于存放红外解码相关程序，Int0.c用于存放外部中断0的相关程序

波形时间宽度的计算：使用定时器0来计算波形高电平或低电平的宽度。本来定时器0中的计数器达到设定值时会触发中断，现在定时器0只当做计数器，不触发中断，通过计数器来计算电平宽度。例如，在下降沿时开启计数器，在上升沿时记录计数器的值，二者的差值除以频率就是这段低电平的时间长度。通过计算高低电平的宽度来判断这个信号是Start信号、0信号、1信号还是Repeat信号

（先将相关文件先添加至项目中）

2、外部中断初始化

编写Int0.c文件以及头文件

/**
  * @brief  外部中断0初始化
  * @param  无
  * @retval 无
  */
void Int0_Init(void)
{
	IT0 = 1;//下降沿触发
	IE0 = 0;//中断标志位清零，也可以不设置
	//中断打开
	EX0 = 1;
	EA = 1;
	PX0 = 1;//高优先级
}
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14

3、修改定时器函数

参考之前的中断章节

修改Timer.h和Timer.c

不需要定时器0来触发中断，故将中断部分直接注释掉，并且TR0先置为0，之后再手动开启计数

#include <REGX52.H>

/**
  * @brief  定时器0初始化
  * @param  无
  * @retval 无
  */
void Timer0Init(void)		
{
	TMOD &= 0xF0;		//设置定时器模式
	TMOD |= 0x01;		//设置定时器模式
	TL0 = 0x9C;		//设置定时初值
	TH0 = 0xFF;		//设置定时初值
	TF0 = 0;		//清除TF0标志
	TR0 = 0;		//定时器0不计时，先不启动
	/*
	//中断
	ET0 = 1;//使能T0中断
	EA = 1;
	PT0 = 0;//设置中断优先级，为低优先级
	*/
}

/**
  * @brief  定时器0设置计数器值
  * @param  Value，要设置的计数器值，范围：0~65535
  * @retval 无
  */
void Timer0_SetCounter(unsigned int Value)
{
	TH0=Value/256;//取高8位
	TL0=Value%256;//取低8位
}

/**
  * @brief  定时器0获取计数器值
  * @param  无
  * @retval 计数器值，范围：0~65535
  */
unsigned int Timer0_GetCounter(void)
{
	return (TH0<<8)|TL0;//将两个寄存器的值赋值到一个16位的变量上
}

/**
  * @brief  定时器0启动停止控制
  * @param  Flag 启动停止标志，1为启动，0为停止
  * @retval 无
  */
void Timer0_Run(unsigned char Flag)
{
	TR0=Flag;
}

/*
//定时器0的中断处理函数
void Timer0_Routine() interrupt 1
{
	static unsigned int count = 0;
	//重新赋值计数器，因为计数器溢出后会变为0，要1ms产生一次中断，需要重新给计数器赋值为64535
	TL0 = 0x9C;		//设置定时初值
	TH0 = 0xFF;		//设置定时初值
	//1ms产生一次中断，每次中断count+1,1000次后再进行处理，此时处理的时间间隔就为1s
	count++;
	if(count >= 1000)
	{
		count = 0;
		P2_0 = ~P2_0;
	}
	
}
*/
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
59
60
61
62
63
64
65
66
67
68
69
70
71
72

4、测试

测试定时器0的计数功能是否正常

#include <REGX52.H>
#include "Delay.h"
#include "LCD1602.h"
#include "Timer.h"

unsigned int Time;

void main()
{
	LCD_Init();
	Timer0Init();
	Timer0_SetCounter(0);
	Timer0_Run(1);
	Delayms(10);
	Time=Timer0_GetCounter();
	LCD_ShowNum(1,1,Time,5);
	while(1)
	{
		
	}
}
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21

LCD显示10065（LCD显示10000+说明正常）。首先，设置定时器的计数器为0，然后启动定时器，延时10ms后获得计数器的值，因为定时器的时钟频率为1MHz，即每隔1us计一次数，所以应该计数了10000次，加上程序运行时间，所以计数值应该在10000+。

5、编写IR.c文件及其头文件

用于红外接收，对接收到的信号进行解码

IR.c

接收数据的代码较为巧妙，例如IR_Data[IR_pData/8]|=(0x01<<(IR_pData%8));，细品

#include <REGX52.H>
#include "Timer.h"
#include "Int0.h"

unsigned int IR_Time;
/*0：空闲状态
  1：触发读取
  2：解码*/
unsigned char IR_State;

unsigned char IR_Data[4];//接受到的数据
unsigned char IR_pData;//指向当前读取的数据的位置

unsigned char IR_DataFlag;//1：数据接收到  0：数据未接收到
unsigned char IR_RepeatFlag;//1：收到连发的数据帧 0：未收到
unsigned char IR_Address;//地址码
unsigned char IR_Command;//命令码

/**
  * @brief  红外遥控初始化
  * @param  无
  * @retval 无
  */
void IR_Init()
{
	Int0_Init();
	Timer0Init();
}

/**
  * @brief  红外遥控获取收到数据帧标志位
  * @param  无
  * @retval 是否收到数据帧，1为收到，0为未收到
  */
unsigned char IR_GetDataFlag(void)
{
	if(IR_DataFlag)
	{
		IR_DataFlag=0;
		return 1;
	}
	return 0;
}

/**
  * @brief  红外遥控获取收到连发帧标志位
  * @param  无
  * @retval 是否收到连发帧，1为收到，0为未收到
  */
unsigned char IR_GetRepeatFlag(void)
{
	if(IR_RepeatFlag)
	{
		IR_RepeatFlag=0;
		return 1;
	}
	return 0;
}

/**
  * @brief  红外遥控获取收到的地址数据
  * @param  无
  * @retval 收到的地址数据
  */
unsigned char IR_GetAddress(void)
{
	return IR_Address;
}

/**
  * @brief  红外遥控获取收到的命令数据
  * @param  无
  * @retval 收到的命令数据
  */
unsigned char IR_GetCommand(void)
{
	return IR_Command;
}

//外部中断0中断函数，下降沿触发执行
void Int0_Routine(void) interrupt 0
{
	if(IR_State==0)				//状态0，空闲状态
	{
		Timer0_SetCounter(0);	//定时计数器清0
		Timer0_Run(1);			//定时器启动
		IR_State=1;				//置状态为1
	}
	else if(IR_State==1)		//状态1，等待Start信号或Repeat信号
	{
		IR_Time=Timer0_GetCounter();	//获取上一次中断到此次中断的时间
		Timer0_SetCounter(0);	//定时计数器清0，方便下次读取
		//如果计时为13.5ms，则接收到了Start信号，在11.0592MHz晶振下为12442 加减500是消除误差
		if(IR_Time>12442-500 && IR_Time<12442+500)
		{
			IR_State=2;			//置状态为2，进入解码状态
		}
		//如果计时为11.25ms，则接收到了Repeat信号，在11.0592MHz晶振下为10368
		else if(IR_Time>10368-500 && IR_Time<10368+500)
		{
			IR_RepeatFlag=1;	//置收到连发帧标志位为1
			Timer0_Run(0);		//定时器停止
			IR_State=0;			//置状态为0
		}
		else					//接收出错
		{
			IR_State=1;			//置状态为1，继续监测
		}
	}
	else if(IR_State==2)		//状态2，接收数据
	{
		IR_Time=Timer0_GetCounter();	//获取上一次中断到此次中断的时间
		Timer0_SetCounter(0);	//定时计数器清0
		//如果计时为1120us，则接收到了数据0，，在11.0592MHz晶振下为1032
		if(IR_Time>1032-500 && IR_Time<1032+500)
		{
			IR_Data[IR_pData/8]&=~(0x01<<(IR_pData%8));	//数据对应位清0
			IR_pData++;			//数据位置指针自增
		}
		//如果计时为2250us，则接收到了数据1，在11.0592MHz晶振下为2074
		else if(IR_Time>2074-500 && IR_Time<2074+500)
		{
			IR_Data[IR_pData/8]|=(0x01<<(IR_pData%8));	//数据对应位置1
			IR_pData++;			//数据位置指针自增
		}
		else					//接收出错
		{
			IR_pData=0;			//数据位置指针清0
			IR_State=1;			//置状态为1
		}
		if(IR_pData>=32)		//如果接收到了32位数据
		{
			IR_pData=0;			//数据位置指针清0
			if((IR_Data[0]==~IR_Data[1]) && (IR_Data[2]==~IR_Data[3]))	//数据验证
			{
				IR_Address=IR_Data[0];	//转存数据
				IR_Command=IR_Data[2];
				IR_DataFlag=1;	//置收到连发帧标志位为1
			}
			Timer0_Run(0);		//定时器停止
			IR_State=0;			//置状态为0
		}
	}
}
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
59
60
61
62
63
64
65
66
67
68
69
70
71
72
73
74
75
76
77
78
79
80
81
82
83
84
85
86
87
88
89
90
91
92
93
94
95
96
97
98
99
100
101
102
103
104
105
106
107
108
109
110
111
112
113
114
115
116
117
118
119
120
121
122
123
124
125
126
127
128
129
130
131
132
133
134
135
136
137
138
139
140
141
142
143
144

IR.h

为了方便对遥控器的按键进行判断，对按键命令码进行宏定义

#ifndef _IR_H__
#define _IR_H__

#define IR_POWER		0x45
#define IR_MODE			0x46
#define IR_MUTE			0x47
#define IR_START_STOP	0x44
#define IR_PREVIOUS		0x40
#define IR_NEXT			0x43
#define IR_EQ			0x07
#define IR_VOL_MINUS	0x15
#define IR_VOL_ADD		0x09
#define IR_0			0x16
#define IR_RPT			0x19
#define IR_USD			0x0D
#define IR_1			0x0C
#define IR_2			0x18
#define IR_3			0x5E
#define IR_4			0x08
#define IR_5			0x1C
#define IR_6			0x5A
#define IR_7			0x42
#define IR_8			0x52
#define IR_9			0x4A

void IR_Init();
unsigned char IR_GetDataFlag(void);
unsigned char IR_GetRepeatFlag(void);
unsigned char IR_GetAddress(void);
unsigned char IR_GetCommand(void);

#endif
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32

6、测试

测试单片机的红外接收头能否正常接收并解码数据

#include <REGX52.H>
#include "Delay.h"
#include "LCD1602.h"
#include "Timer.h"
#include "IR.h"

unsigned char Address;
unsigned char Command;

void main()
{
	LCD_Init();
	IR_Init();
	while(1)
	{
		if(IR_GetDataFlag())
		{
			Address = IR_GetAddress();
			Command = IR_GetCommand();
			LCD_ShowHexNum(1,1,Address,2);
			LCD_ShowHexNum(2,1,Command,2);
		}
	}
}

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25

7、主函数

#include <REGX52.H>
#include "Delay.h"
#include "LCD1602.h"
#include "Timer.h"
#include "IR.h"

unsigned char Num;
unsigned char Address;
unsigned char Command;

void main()
{
	LCD_Init();
	IR_Init();
	
	LCD_ShowString(1,1,"ADDR  CMD  NUM");
	LCD_ShowString(2,1,"00    00   000");
	while(1)
	{
		if(IR_GetDataFlag() || IR_GetRepeatFlag())//得到数据帧或者重复帧（重复帧是为了支持按键长按）
		{
			Address = IR_GetAddress();
			Command = IR_GetCommand();
			LCD_ShowHexNum(2,1,Address,2);	//显示遥控器地址码
			LCD_ShowHexNum(2,7,Command,2);	//显示遥控器命令码
			
			if(Command==IR_VOL_MINUS)		//如果遥控器VOL-按键按下
			{
				Num--;						//Num自减
			}
			if(Command==IR_VOL_ADD)			//如果遥控器VOL+按键按下
			{
				Num++;						//Num自增
			}
			
			LCD_ShowNum(2,12,Num,3);		//显示Num
		}
	}
}

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40

七、实验2

现象：通过遥控器的0、1、2、3按键来控制电机转速，同时数码管上会显示按下了哪个按键。

（先将相关文件先添加至项目中）

1、配置定时器1

之前控制直流电机用的是定时器0，而本实验的定时器0已经用于红外接收数据的解码，故控制电机用定时器1

在Timer.c文件中添加定时器1的初始化代码，同时修改.h文件

/**
  * @brief  定时器1初始化，1ms
  * @param  无
  * @retval 无
  */
void Timer1Init(void)		
{
	//AUXR &= 0x7F;		//定时器时钟12T模式
	TMOD &= 0x0F;		//设置定时器模式
	TMOD |= 0x10;		//设置定时器模式
	TL1 = 0x9C;		//设置定时初值
	TH1 = 0xFF;		//设置定时初值
	TF1 = 0;		//清除TF0标志
	TR1 = 1;		//定时器1计时

	//中断
	ET1 = 1;//使能T0中断
	EA = 1;
	PT1 = 0;//设置中断优先级，为低优先级

}

/*定时器中断函数模板
void Timer1_Routine() interrupt 3
{
	static unsigned int T1Count;
	TL1 = 0x9C;		//设置定时初值
	TH1 = 0xFF;		//设置定时初值
	T1Count++;
	if(T1Count>=1000)
	{
		T1Count=0;
		
	}
}
*/
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36

2、封装电机模块代码

将之前写的相关程序进行封装江科大51单片机学习笔记之呼吸灯与直流电机（PWM）_rebened小橙的博客-CSDN博客

#include <REGX52.H>
#include "Timer.h"

//引脚定义
sbit Motor = P1^0;

unsigned char Compare, Counter;

/**
  * @brief  电机初始化
  * @param  无
  * @retval 无
  */
void Motor_Init()
{
	Timer1Init();
}

/**
  * @brief  电机设置速度
  * @param  Speed 要设置的速度，范围0~100
  * @retval 无
  */
void Motor_SetSpeed(unsigned char Speed)
{
	Compare = Speed;
}

//定时器1中断函数
void Timer1_Routine() interrupt 3
{
	TL1 = 0x9C;		//设置定时初值
	TH1 = 0xFF;		//设置定时初值
	Counter++;
	Counter%=100;	//计数值变化范围限制在0~99
	if(Counter<Compare)	//计数值小于比较值
	{
		Motor=1;		//输出1
	}
	else				//计数值大于比较值
	{
		Motor=0;		//输出0
	}
}
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44

3、主函数

通过收到的命令码，来修改PWM的占空比，进而控制电机的转速

#include <REGX52.H>
#include "IR.h"
#include "Nixie.h"
#include "Motor.h"

unsigned char Command, Speed;

void main()
{
	Motor_Init();
	IR_Init();
	while(1)
	{
		if(IR_GetDataFlag())	//如果收到数据帧
		{
			Command=IR_GetCommand();		//获取遥控器命令码
			
			if(Command==IR_0){Speed=0;}		//根据遥控器命令码设置速度
			if(Command==IR_1){Speed=1;}
			if(Command==IR_2){Speed=2;}
			if(Command==IR_3){Speed=3;}
			
			if(Speed==0){Motor_SetSpeed(0);}	//速度输出
			if(Speed==1){Motor_SetSpeed(50);}
			if(Speed==2){Motor_SetSpeed(75);}
			if(Speed==3){Motor_SetSpeed(100);}
		}
		NixieShowNum(1,Speed);						//数码管显示速度
	}
}

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31

更多51单片机笔记见主页