【51单片机】红外遥控&红外遥控电机调速（江科大）

1.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
· 通信协议标准:NEC标准

2.硬件电路

红外发送部分

IN高电平时，LED不亮，IN低电平时，LED以38KHZ闪着亮，目的是为了抗干扰
红外接收部分

左图是开发板上的红外接收部分的原理图
右图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，只有几百微秒）

3.基本发送与接收

· 空闲状态:红外LED不亮,接收头输出高电平
·发送低电平:红外LED以38KHz频率闪烁发光,接收头输出低电平
· 发送高电平:红外LED不亮,接收头输出高电平

4.NEC编码

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)

Repeat是支持按键长按的功能,每隔110ms就会发送这样的波形

实际波形图:

KEY1即按下遥控器第一个键码

5.遥控器键码

6.51单片机外部中断

7.外部中断寄存器

P32引脚接INT0，P33引脚接INT1
IT0/IT1为1时下降沿触发，为0时低电平触发
IE0/IE1是中断标志位，当其为1时表示触发了该中断

8.红外遥控（外部中断）

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。

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

Int0.c用于存放外部中断0的相关程序

#include <REGX52.H>

/**
  * @brief  外部中断0初始化
  * @param  无
  * @retval 无
  */
void Int0_Init(void)
{
	IT0=1;
	IE0=0;
	EX0=1;
	EA=1;
	PX0=1;
}

/*外部中断0中断函数模板
void Int0_Routine(void) interrupt 0
{
	
}
*/
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Int0.h

#ifndef __INT0_H__
#define __INT0_H__

void Int0_Init(void);

#endif
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Timer0.c定时器0用于计数

#include <REGX52.H>

/**
  * @brief  定时器0初始化
  * @param  无
  * @retval 无
  */
void Timer0_Init(void)
{
	TMOD &= 0xF0;		//设置定时器模式
	TMOD |= 0x01;		//设置定时器模式
	TL0 = 0;		//设置定时初值
	TH0 = 0;		//设置定时初值
	TF0 = 0;		//清除TF0标志
	TR0 = 0;		//定时器0不计时
}

/**
  * @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;
	TL0=Value%256;
}

/**
  * @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;
}

/**
  * @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;
}
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Timer0.h

#ifndef __TIMER0_H__
#define __TIMER0_H__

void Timer0_Init(void);
void Timer0_SetCounter(unsigned int Value);
unsigned int Timer0_GetCounter(void);
void Timer0_Run(unsigned char Flag);

#endif
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IR.c用于存放红外解码相关程序

#include <REGX52.H>
#include "Timer0.h"
#include "Int0.h"

unsigned int IR_Time;
unsigned char IR_State;

unsigned char IR_Data[4];
unsigned char IR_pData;

unsigned char IR_DataFlag;
unsigned char IR_RepeatFlag;
unsigned char IR_Address;
unsigned char IR_Command;

/**
  * @brief  红外遥控初始化
  * @param  无
  * @retval 无
  */
void IR_Init(void)
{
	Timer0_Init();
	Int0_Init();
}

/**
  * @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
		//如果计时为13.5ms，则接收到了Start信号（判定值在12MHz晶振下为13500，在11.0592MHz晶振下为12442）
		if(IR_Time>12442-500 && IR_Time<12442+500)
		{
			IR_State=2;			//置状态为2
		}
		//如果计时为11.25ms，则接收到了Repeat信号（判定值在12MHz晶振下为11250，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
		}
	}
	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（判定值在12MHz晶振下为1120，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（判定值在12MHz晶振下为2250，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
		}
	}
}
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IR_Data[IR_pData/8]&=~(0x01<<(IR_pData%8));
IR_Data是一个数组，表示红外数据。
IR_pData是一个变量，表示要修改的位的位置。
IR_pData/8表示要修改的位所在的字节位置。
IR_pData%8表示要修改的位在字节中的偏移量。
0x01<<(IR_pData%8)表示将1左移IR_pData%8位，得到一个只有第IR_pData%8位为1的二进制数。
~(0x01<<(IR_pData%8))表示对上述二进制数取反，得到一个只有第IR_pData%8位为0的二进制数。
IR_Data[IR_pData/8]&=~(0x01<<(IR_pData%8))表示将IR_Data中第IR_pData/8字节的第IR_pData%8位清零。
简而言之，这条语句的作用是将IR_Data中指定位置的位清零。
IR.h

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

#endif
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main.c

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

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

void main()
{
	LCD_Init();
	LCD_ShowString(1,1,"ADDR  CMD  NUM");
	LCD_ShowString(2,1,"00    00   000");
	
	IR_Init();
	
	while(1)
	{
		if(IR_GetDataFlag() || IR_GetRepeatFlag())	//如果收到数据帧或者收到连发帧
		{
			Address=IR_GetAddress();		//获取遥控器地址码
			Command=IR_GetCommand();		//获取遥控器命令码
			
			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
		}
	}
}
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9.红外遥控电机调速

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。
配置定时器1 为了区别于定时器0

Timer1.c

#include <REGX52.H>

/**
  * @brief  定时器1初始化，100us@12.000MHz
  * @param  无
  * @retval 无
  */
void Timer1_Init(void)
{
	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TF1标志
	TR1 = 1;		//定时器1开始计时
	ET1=1;
	EA=1;
	PT1=0;
}

/*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;
		
	}
}
*/
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Timer1.h

#ifndef __TIMER1_H__
#define __TIMER1_H__

void Timer1_Init(void);

#endif
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Motor.c

#include <REGX52.H>
#include "Timer1.h"

//引脚定义
sbit Motor=P1^0;

unsigned char Counter,Compare;

/**
  * @brief  电机初始化
  * @param  无
  * @retval 无
  */
void Motor_Init(void)
{
	Timer1_Init();
}

/**
  * @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
	}
}
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Motor.h

#ifndef __MOTOR_H__
#define __MOTOR_H__

void Motor_Init(void);
void Motor_SetSpeed(unsigned char Speed);

#endif
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main.c

#include <REGX52.H>
#include "Delay.h"
#include "Key.h"
#include "Nixie.h"
#include "Motor.h"
#include "IR.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);}
		}
		Nixie(1,Speed);						//数码管显示速度
	}
}
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