單片機I／O口的紅外遙控軟件調制技術

2011-06-22 08:19:28葉林俊

單片機與嵌入式系統應用 2011年12期

葉林俊

（福州大學物理與信息工程學院，福州350001）

葉林俊（碩士生），研究方向為現代電視系統。

引言

紅外線遙控是一種無線、非接觸控制技術，是目前使用最廣泛的一種通信和遙控手段［1］。由于紅外線遙控裝置具有體積小、功耗低、功能強、成本低等特點，抗干擾能力強，信息傳輸可靠，易實現，被很多電子設備，特別是家用電器廣泛采用。鑒于家用電器的品種多樣化和用戶的使用特點，生產廠家對紅外遙控器進行了嚴格的規范編碼。這些編碼各不相同，從而形成不同的編碼方式，統一稱為紅外遙控器編碼傳輸協議。紅外遙控協議已多達10種，如 RC5、SⅠRCS、SONY、RECS80、Sharp、NEC、Motorola、JVC、SAMSWNG 和 Daewoo等。一般的紅外遙控器編碼調制方式采用遙控專用集成電路，不能兼容如此眾多的紅外遙控器編碼傳輸協議。因此，本文通過對紅外遙控器發射碼序的特征進行分析，提出一種基于單片機Ⅰ／O口的軟件調制技術。

1 系統設計

遙控專用集成電路是發射系統的核心部分，其內部由振蕩電路、定時電路、掃描信號發生器、鍵輸入編碼器、指令譯碼器、用戶碼轉換器、數碼調制電路及緩沖放大器等組成。它能產生鍵位掃描脈沖信號，并能譯出按鍵的鍵碼，再經遙控指令編碼器得到某鍵位的遙控指令（遙控編碼脈沖），由38kHz的載波進行脈沖幅度調制，載有遙控指令的調制信號激勵紅外二極管發出紅外遙控信號。

圖1 紅外遙控調制發射電路

系統使用NT68F632［2］作為遙控調制發射器主芯片，紅外遙控調制發射電路如圖1所示。系統采用Novatek公司的單片機芯片NT68F632，該芯片內部集成8051 8位微處理器，帶有全雙工的UART通信接口。NT68F632單片機的UART控制口RXD和TXD腳負責和上位機（PC機）的RS232通信，接收要發送的紅外遙控器編碼信號。NT68F632單片機接收到發送的紅外遙控器編碼信號后，經過微處理器分析處理，調制成紅外遙控信號。由NT68F632單片機控制PC6引腳輸出經過調制的紅外遙控信號，驅動晶體管Q1開關，使得紅外發光二極管LED1發送調制的紅外光波。

2 軟件調制設計

2.1 紅外遙控調制結構分析

紅外遙控器編碼傳輸協議NEC碼的主要特征是8位地址和8位指令；地址和命令2次傳輸（確保可靠性）；PWM脈沖位置調制，以發射紅外載波的占空比代表“0”和“1”；載波頻率為38kHz；位時間為1.125ms或2.25ms。

NEC的協議使用的位脈沖距離編碼。每個脈沖是560μs、38kHz的載波爆裂（約21個周期）。一個邏輯1傳輸需要2.24ms（560μs脈沖＋1 680μs低電平），一個邏輯0的傳輸需要1.12ms（560μs脈沖＋560μs低電平）。紅外遙控調制特征波形如圖2所示。

圖2 紅外遙控調制特征波形

而遙控接收頭在收到脈沖的時候為低電平，在沒有脈沖的時候為高電平［3－4］，這樣，在接收頭端收到的信號為：邏輯1應該是560μs低＋1680μs高，邏輯0應該是560 μs低＋560μs高。遙控接收特征碼如圖3所示。

圖3 遙控接收特征碼

NEC遙控指令的數據格式為：引導碼、客戶碼、客戶反碼、數據碼、數據反碼。引導碼由一個9ms的低電平和一個4.5ms的高電平組成，客戶碼、客戶反碼、數據碼、數據反碼均是8位數據格式。按照低位在前、高位在后的順序發送。采用反碼是為了增加傳輸的可靠性。NEC遙控指令格式如圖4所示。

圖4 NEC遙控指令格式

2.2 通信協議

NT68F632單片機的UART控制口RXD、TXD腳和上位機（PC機）的RS232通信，接收要發送的紅外遙控器編碼信號。其傳輸控制串口的通信協議如圖5所示。定義的通信協議分4個字節：Command、Address code、Data code、Check SUM。第1個字節Command表示紅外遙控協議類型，區分是NEC碼還是RC5碼等；第2個字節Address code表示地址碼或客戶碼；第3個字節Data code表示按鍵數據碼；第4個字節Check SUM表示校驗碼。