紅外遙控器由于其體積小、功耗低、功能強、成本低的特點，已經在家電產品設備中廣泛應用?，F(xiàn)代智能化儀器儀表系統(tǒng)、工業(yè)設備中的控制輸入也較多地使用紅外遙控器。本文給出紅外遙控器信號發(fā)射原理、紅外接收器的連接方式和單片機軟件解碼應用程序，并提供了一種對未知格式的遙控器信號碼檢測的應用程序。

1　紅外遙控器信號發(fā)射原理簡介

通用紅外發(fā)射器由指令鍵、指令信號產生電路、調制電路、驅動電路及紅外發(fā)射器組成。如圖1所示。

遙控器所產生的脈沖編碼的格式一般為：　　

引導脈沖(頭)─識別碼(用戶碼)─鍵碼─鍵碼的反碼

其引導脈沖為寬度是10 ms左右的一個高脈沖和一個低脈沖的組合，用來標識指令碼的開始。識別碼、鍵碼、鍵碼的反碼均為數(shù)據(jù)編碼脈沖，用二進制數(shù)表示。“0”和“1”均由ms量級的高低脈沖的組合代表。識別碼(即用戶碼)是對每個遙控系統(tǒng)的標識。通過對識別碼的檢驗，每個遙控器只能控制一個設備動作，有效的防止了多個設備之間的串擾。當指令鍵按下時，指令信號產生電路便產生脈沖編碼。鍵碼后面一般還要有鍵碼的反碼，用來檢驗鍵碼接收的正確性，防止誤動作，增強系統(tǒng)的可靠性。這些指令信號由調制電路調制成32～40 kHz的信號，經調制后輸出，最后由驅動電路驅動紅外發(fā)射器件(LED)發(fā)出紅外遙控信號。

2　紅外遙控器信號接收芯片外圍電路

接收電路可以使用集成紅外接收器成品，一般不需要任何外接元件就能完成從紅外接收到輸出TTL電平兼容信號的所有工作。注意選擇接收器件時要保證接收器件的中心頻率與發(fā)射信號的中心頻率相匹配。接收器對外只有3個引腳：VCC，GND和1個脈沖信號輸出OUT。與單片機接口非常方便，如圖2所示。

脈沖信號輸出接CPU的普通輸入引腳或中斷輸入引腳(IO/INT)。采取這種連接方法，軟件解碼既可工作于查詢方式，也可工作于中斷方式。在實際應用中，還可以進一步增加抑制干擾電路和提高驅動能力電路，增強系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

3　未知信號格式遙控器信號碼的識別

在應用系統(tǒng)中，要完成對遙控器信號的解碼并實現(xiàn)對系統(tǒng)功能的控制，必須了解遙控器信號碼(即遙控器所發(fā)射脈沖流)的格式，即信號的引導脈沖高低脈沖的寬度、“0”，“1”的表示法，以及遙控器識別碼、各個功能鍵的鍵碼。對信號碼的識別應該從分析脈沖流的各個高、低脈沖的時間入手，通過分析各個高、低脈沖的時間，分析得出信號碼的格式。下面提供一種軟件測試信號碼的方法，以供參考。

筆者采用PIC16C72單片機，4 MHz晶振，紅外發(fā)射器芯片為BA6121-001,通過軟件中斷的方法，對手中未知格式的信號碼進行測試識別。遙控器接收器OUT端接RB0/INT，測得在遙控器空閑的情況下輸出為高，INT首先采用下降沿觸發(fā)。第一次INT發(fā)生時，啟動定時器，每次中斷要將觸發(fā)形式設置為上一次觸發(fā)的相反形式，以保證在下次電平變化時產生中斷；定時器溢出中斷記錄每次脈沖期間定時器溢出的次數(shù)；為了提高檢測精度，應提高定時器的時間分辨率，但過高的時間分辨率會引起單個脈沖期間定時器溢出，記錄每個脈沖期間溢出次數(shù)又浪費了大量數(shù)據(jù)寄存器。這里筆者采取了折中的辦法，即數(shù)據(jù)寄存器高6位只記錄定時器值的高6位，低2 位用來記錄定時器溢出次數(shù)，既節(jié)省了數(shù)據(jù)寄存器數(shù)量，又在一定程度上保證了較高的檢測精度。數(shù)據(jù)存儲格式如圖3所示。

由于此程序只為測試程序，可在仿真器中讀出寄存器組中所記錄的各高低脈沖所對應的定時器值，計算得出高低脈沖的時間數(shù)據(jù)，分析數(shù)據(jù)可知遙控器信號碼的格式。下面給出部分INT和定時器0中斷服務程序：

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這里需要合理設置定時器的預分頻值，筆者多次實驗，得出較為合理的預分頻值為1∶8，定時器時間分辨率為8μs，最大定時時間為 (4×256＋252)×8×1μs＝10．2 ms，測量精度達到最高，誤差為32μs。通過對所得數(shù)據(jù)分析，得出遙控器的信號碼格式如圖4所示。

圖中“頭”(即引導脈沖)：低8．84 ms，高4．40 ms。 “1”：低0．60 ms，高1．62 ms；“0”：0．60 ms低，0．50ms高；16 b識別碼：19D6H采用PIC16C72單片機，最多可以檢測54 b的信號碼，足以滿足一般情況下的需求。

4　軟件解碼應用程序

在已知遙控器信號碼格式的條件下，可以通過單片機軟件程序實現(xiàn)解碼。以筆者手中的遙控器為例，根據(jù)上面已測得的信號碼，采用PIC16C54單片機，4 MHz晶振，提供一種軟件解碼的應用程序。

PIC16C54單片機是一款有著較高性能價格比的低檔單片機，最適合低價格、低功耗、小體積的設備。PIC16C54沒有中斷系統(tǒng)，程序采用軟件查詢法，查詢輸入引腳的電平變化，采用定時器定時，根據(jù)定時器的記錄值和已知的信號格式比較，判斷各部分接收是否正確以及分辨鍵碼并執(zhí)行相應的命令。

由于遙控器脈寬時間值是在一個小范圍內波動，而且檢測過程中定時器也存在誤差。因此，對信號的識別不能采取精確比較法，本程序采用了區(qū)間比較法，即判斷定時器的記錄值是否在預先計算的區(qū)間內。由88于引導脈沖和數(shù)據(jù)脈沖的時間相差很大，解碼時對定時器采用不同的預分頻，以盡量提高解碼的準確度?！　?/p>

①引導脈沖判斷：低8．84 ms，高4．40 ms，預分頻1∶64，理論計算得定時器值應為：低8AH，高44H。如實際所得低部分在85H和90H之間、高部分在40H和4AH之間，則認為引導脈沖接收正確。

②“0”，“1”判斷：數(shù)據(jù)脈沖流的低電平脈寬相同，忽略不判斷；高電平脈寬是判斷數(shù)據(jù)流每位是“0”還是“1”的依據(jù)。“0”對應高0．50 ms，“1”對應高1．62 ms，預分頻1∶8，理論計算得定時器值應為：“0”對應高3EH，“1”對應高0CAH。如所得“0”對應高在39H和42H之間、“1”對應高在 0C5H和0D0H之間則認為接收正確。

③判斷16 b識別碼是否和已知的識別碼(19D6H)相同。

④判斷8 b鍵碼是否與8 b鍵碼的反碼相對應。⑤根據(jù)鍵碼，選擇所應執(zhí)行的命令。

由于篇幅所限，僅給出判斷“0”部分程序：　　

注意，在程序容易發(fā)生死循環(huán)或者出錯的地方，要檢驗定時器是否溢出。一旦發(fā)生溢出，要立即使程序復位，以便程序能夠在出錯之后返回到程序開始部分，增強系統(tǒng)的可靠性。基于以上設計思想可以在多種單片機上實現(xiàn)遙控器的解碼。讀者可自行嘗試應用中斷方法實現(xiàn)遙控器的信號解碼。

本文所介紹的紅外遙控器接收發(fā)送原理及信號碼識別和解碼程序，可以方便地移植到其他系統(tǒng)，其方法簡潔靈活。此方法具有一般性，對于具體的應用，可自行變通。

參考文獻
［1］竇振中．PIC系列單片機原理和程序設計［M］．北京：北京航空航天大學出版社，1998．