摘要：根據(jù)紅外遙控芯片BA5104的編碼格式，探討使用AVR單片機ATmega16進(jìn)行軟件解碼的兩種方法：外部中斷解碼法和輸入捕獲功能解碼法。詳細(xì)闡述這兩種解碼方法的思路，并給出相應(yīng)的解碼中斷服務(wù)子程序。分析這兩種解碼方法的優(yōu)缺點，得出輸入捕獲功能解碼法比外部中斷解碼法效率更高、解出的遙控碼更穩(wěn)定、可靠的結(jié)論。
關(guān)鍵詞：AVR單片機；捕獲模式；解碼；紅外遙控芯片

    用BA5104芯片構(gòu)成的紅外遙控發(fā)射器電路具有外接元件少、成本低廉、器件本身功耗低、電源電壓適應(yīng)范圍寬、工作穩(wěn)定可靠等特點，因此廣泛應(yīng)用于遙控風(fēng)扇、燈器、電熱水器等各類家用電器中。BA5104芯片解碼常用BA5204、BA820X系列、SM5032C等芯片進(jìn)行硬件解碼，這種解碼方法缺乏靈活性。目前許多電子產(chǎn)品和電氣設(shè)備以單片機作為核心控制器且逐漸采用紅外遙控器進(jìn)行操作，采用軟件解碼代替硬件解碼，對于設(shè)備的升級和改造提供極大的靈活性，降低開發(fā)成本。

1 BA5104芯片構(gòu)成的紅外遙控發(fā)射器電路
    由紅外遙控芯片BA5104構(gòu)成的紅外遙控發(fā)射器電路如圖1所示。K1～K8為遙控器的輸入按鍵，由于BA5104的按鍵輸入端內(nèi)接有上拉電阻無鍵按下時，電路沒有電流流通，無編碼信號輸出。當(dāng)電路中有任一鍵按下時，振蕩電路起振，產(chǎn)生455 kHz的振蕩信號，經(jīng)BA5104內(nèi)部電路進(jìn)行12分頻，得到38 kHz的載波信號。按鍵的綰碼信息和C1、C2的狀態(tài)信息經(jīng)內(nèi)部電路進(jìn)行編碼調(diào)制，由15腳串行輸出，經(jīng)三極管Q1，Q2構(gòu)成的達(dá)靈頓電路放大，驅(qū)動經(jīng)外發(fā)射管發(fā)射38 kHz的已調(diào)制紅外載波信號。14腳輸出高電平，點亮發(fā)射狀態(tài)指示燈LED1。

2 BA5104芯片的編碼格式
    BA5104的編碼格式瑚為：每一幀遙控碼的長度為12位，包括3位起始碼位、2位用戶碼位、7位指令碼位。每一幀遙控碼的時間間隔為4T，其中T=1．687 9 ms為每一位遙控碼的周期。一幀遙控碼如圖2所示。遙控碼“0”用1／4T的高電平、3／4T的低電平表示，遙控碼“1”用3／4T的高電平、1／4T的低電平表示，一位遙控碼的波形如圖3所示。

3 BA5104芯片的軟件解碼方法
3．1 測出接收脈沖下降沿剄上升沿的時間間隔并保存
    解碼的關(guān)鍵是要測出接收脈沖下降沿到上升沿的時間間隔，行之有效的方法有兩種：外部中斷法輸入捕獲功能法，下面分別進(jìn)行介紹。
3．1．1 外部中斷法
    用AVR單片機ATmega16的外部中斷INT0接收解碼BA5104芯片的電路如圖4所示。PC838為一體化紅外接收頭，YM12864為中文液晶顯示器，用于顯示下降沿中斷至上升沿中斷之間的時間間隔及解碼成功后的遙控碼。

    外部中斷法的解碼思路：PCF838的輸出端未接收到紅外遙控信號時保持高電平，接收到紅外遙控信號時，輸出端從高電平變成低電平，形成下降沿，低電平持續(xù)一段時間后，紅外遙控信號消失，輸出端又從低電平變成高電平，形成上升沿。單片機ATmega16的外部中斷可以由編程者自由設(shè)置為上升沿中斷或下降沿中斷，初始化時先將ATmega16的外部中斷INT0設(shè)置為下降沿中斷，當(dāng)INT0發(fā)生下降沿中斷時用定時器／計數(shù)器T／C1記錄發(fā)生的時間并保存在t1中，然后設(shè)置外部中斷INT0為上升沿中斷，當(dāng)外部中斷INT0又一次觸發(fā)中斷時將發(fā)生的時間保存在t2中，再次將外部中斷INT0為下降沿中斷。最后計算從下降沿中斷至上升沿中斷之間的時間間隔并保存在事先開辟的數(shù)據(jù)存儲區(qū)中，直到接收完一幀遙控碼，外部中斷INT0發(fā)生的過程如圖5所示。外部中斷INT0的中斷服務(wù)子程序如下：
    
3．1．2 輸入捕獲功能法
    用AVR單片機ATmega16的輸入捕獲功能ICP1接收解碼BA5104芯片的電路如圖6所示。

    輸入捕獲功能法的思路：初始化時先將ATmega16的T／C1設(shè)置為輸入捕獲模式，下降沿捕獲中斷。當(dāng)ICP1引腳檢測到下降沿時產(chǎn)生捕獲中斷，將計數(shù)寄存器TCNT1中的計數(shù)值自動寫入捕捉寄存器ICR1，在捕獲中斷程序中將ICR1的值保存到變量t1中，之后將T／C1設(shè)置為上升沿捕獲中斷；當(dāng)ICP1引腳檢測到上升沿時再一次產(chǎn)生捕獲中斷，此時將ICR1的值保存在變量t2中，然后將TENT1的計數(shù)值清0，并將T／C1設(shè)置為上升沿捕獲。最后進(jìn)行計算便可得到下降沿捕獲中斷至上升沿捕獲中斷之間的時間間隔并保存在數(shù)據(jù)緩沖區(qū)中，直到接收完12位遙控碼。輸入捕獲中斷發(fā)生的過程如圖7所示。ICP1捕獲中斷服務(wù)子程序如下：
    
3．2 遙控碼“0”和遙控碼“1”的提取
    根據(jù)BA5104芯片的編碼格式，當(dāng)保存在數(shù)據(jù)緩沖區(qū)中的數(shù)值為1／4T=1／4×1．687 9ms≈422μs時，判定為接收到遙控碼“0”；當(dāng)數(shù)據(jù)緩沖區(qū)中的數(shù)值為3／4T=3／4x1．687 9 ms≈126 6μ時，判定為接收到遙控碼“1”。在實際應(yīng)用中，由于單片機和紅外遙控發(fā)射器所使用的晶振頻率與標(biāo)稱值有一定的偏差，所以在編寫程序時要留有一定的容限誤差。提取12位遙控碼的子程序如下：
    

4 測試結(jié)果與分析
    測試條件：AVR單片機ATmega16外接晶振為8 MHz，系統(tǒng)內(nèi)部進(jìn)行8分頻。經(jīng)過實驗，用外部中斷法和輸入捕獲功能法均能測出接收脈沖下降沿到上升沿的時間間隔。表1為測試所得的結(jié)果。在實驗中發(fā)現(xiàn)，用外部中斷法測得的第一幀遙控碼的第1位(即S2)比較容易受到外界的干擾，造成解碼偶爾會出現(xiàn)錯誤。而用輸入捕獲功能法進(jìn)行解碼極少出現(xiàn)錯誤，主要是因為ATmega16工作在輸入捕獲模式并打開噪音消除功能時，單片機以時鐘頻率連續(xù)4次采樣ICP1引腳，當(dāng)4次采樣數(shù)據(jù)相同時，才認(rèn)為輸入捕獲信號有效，具有較強的抗干擾能力。外部中斷法要占用單片機的一個外部中斷源和內(nèi)部的一個定時器，而輸入捕獲功能法僅占用單片機內(nèi)部的一個定時器。由此可見輸入捕獲功能解碼法明顯優(yōu)于外部中斷解碼法。

5 結(jié)束語
    用AVR單片機進(jìn)行軟件解碼紅外遙控芯片BA5104的2種方法均已在實際電路中得到驗證。經(jīng)過分析和比較，得出輸入捕獲功能解碼法優(yōu)于外部中斷解碼法的結(jié)論。文中介紹的2種解碼方法只是針對以BA5104芯片組成的遙控器，對于其它不同編碼格式的遙控器，解碼的思路是相同的，只須根據(jù)實際遙控器的編碼格式將程序中的一些參數(shù)修改即可，不用更換接收電路，非常方便。