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紅外遙控器軟件解碼及其應用
摘要：通過對紅外遙控器各按鍵發送沖波形的分析可以識別碼型，從而為軟件解碼提供依據。本文以實例介紹紅外遙控器與單片機的硬件接口，并從原理出發給出軟件解碼的方法。這是一個可以直接引用的成功例子，同時也為各類紅外遙控器在單片機控制產品中的開發應用提供了一個非常實用的參考。關鍵詞：遙控器軟件解碼單片機
在單片機控制產品的開發應用中，為了向控制系統軟件控制命令，鍵盤往往是不可缺少的。傳統方法是利用并行輸入/輸出接口芯片擴展一個鍵盤接口，或者直接利用單片機的并行端口進行擴展。在某些應用環境下，這種方式2個弊端：①鍵盤和控制系統連在一起，不靈活，環境適應性差；②浪費單片機的端口，且硬件成本較高。
使用紅外遙控器作為控制系統的輸入設備，具有成本低、靈活方便的特點。本文目的就在于介紹軟件解碼研究的一般方法和紅外遙控器進行二次開發的應用技術。該方法已在多個應用系統設計中成功地實現，效果良好。
紅外遙控器是一種非常容易買到，且價格便宜的產品，種類很多，但它們都是配合某種特定電子產品的（如各種電視機、VCD、空調器等），由專用CPU解碼，作為一般的單片機控制系統能直接使用。使用現成遙控器作為控制系統的輸入，需要解決如下幾個問題：如何接收紅外遙控信號；如何識別紅外遙控信號；解碼軟件的設計。其它的問題都是非本質的，例如遙控器面板功能鍵標注的問題，可自行設計、重印即可。
1紅外遙控信號的接收
接收電路可以使用集成紅外接收器成品。接收器包括紅外接收管和信號處理IC.接收器對外只有3個引腳：Vcc、GND和1個脈沖信號輸出PO.與單片機接口非常方便，如圖1所示。
�、賄cc接系統的電源正極（+5V）；
②GND接系統的地線（0V）；
③脈沖信號輸出接CPU的中斷輸入引腳（例如8031的13腳INT1）。采取這種連接方法，軟件解既可工作于查詢方式，也可工作于中斷方式。
2脈沖流分析
要了解一個未知的遙控器，首先要分析其脈沖流，從而了解其脈沖波形特征（以何種方式攜帶“0”、“1”信息），進而了解其編碼規律。脈沖流的分析應從分析脈沖的高、低電平寬度入手。筆者用軟件的方法實現了對脈沖流的分析。以圖1所示的接口為例，如果沒有紅外遙控信號到來，接收器的輸出端口PO保持高電平；當接收到紅外遙控信號時，接收器件信號轉換成脈沖序列加到CPU的中斷輸入引腳。用軟件測試引腳的邏輯電平，同時啟動TC計時器，測量該引腳分別為邏輯“0”和邏輯“1”情況下的時間值，存儲起來，然后打印、分析。下面用8051匯編語言給出對脈沖流進行采集、存儲的程序段：
MOVR0,#00H
MOVR1,#28H
MOVTMOD,#01H
TK:JBP3.3,TK;等待低電平到來
;測低電平寬度
TK1:MOVTH0,#00H
MOVTL0,#00H
SETBTR0
TK0:JBTF0,TKE;超時無效返回
JNBP3.3,TK2
CLRTR0
MOVA,TH0
MOVX@R0,A
INCR0
MOVA,TL0
MOVX@R0,A
INCR0
;測高電平寬度
MOVTH0,#00H
MOVTL0,#00H
SETBTR0
TK3:JBTF0,TKE;超時無效返回
JBP3.3,TK3
CLRTR0
MOVA,TH0
MOVX@R0,A
INCR0
MOVA,TL0
MOVX@R0,A
INCR0
DJNZR1,TK1;循環
TKE:RET
這段程序首先將TC0設置成16位定時器方式，初始化RAM地址指針R0和循環計數指針R1,每當引腳的邏輯電平發生跳變時，停止計時，將計時值保存到連續的RAM中。這段程序可以連續測量40個脈沖的時間值（包括40個低電平脈寬）。筆者以TC9012芯片的遙控器為對象，采集了所有按鍵的編程脈沖波形，并且對同一按鍵進行了重復實驗。限于篇幅，采樣數據不能給出，僅給出脈沖流的規律（仿真機CPU晶振為6MHz）：
�、僖龑}沖是一個時間值為0937H——0957H的低電平和時間值為084FH——086FH的高電平；
②數據脈沖的低電平時間值約為0.127H——0177H;
③高電平時間值有2種情況：00BBH——00FFH（窄）、02EFH——0333H（寬）。
由大量數據總結分析，按鍵編碼有如下規律：
①除引導脈沖外的脈沖是數據編碼脈沖，數據“位”信息由高電平脈寬決定：窄脈寬表示“0”、寬脈寬表示“1”;
�、诿總�按鍵的脈沖流譯碼后，包含4個字節的信息：
*所有按鍵的前2個字節編碼都一樣，都是2個字節的“0EH”;
*第3字節是鍵碼；
*第4字節是鍵碼的反碼。
經過對相同按鍵脈沖進行多次采樣發現，相同按鍵脈沖序列的對應位置脈寬時間值是在一個小范圍內波動的（不是一個確定值），因此，對模式的識別不能采取精確比較法。對此，本人采取模糊的辦法進行了抽象處理。根據上述實驗規律，將軟件譯碼時對脈沖的分析判斷依據及算法設計思想總結如下：
�、僖龑}沖的低電平和高電平寬度的判斷依據是時間值的“高字節大于08H”,低字節忽略；
②數據脈沖流的低電平脈寬相同，忽略不判斷；
�、鄹唠娖矫}寬是判斷數據流每位是“0”還是“1”的依據。本人抽取的判斷是脈寬的高字節若小于2表示“0”,否則表示“1”,脈寬的低字節忽略。
實踐證明，上述判據是有效可行的。這樣處理不僅使解碼軟件的設計簡單化，而且大大提高了解碼的速度。使用上述判據編寫軟件解碼程序時，要注意脈沖流采樣數據存儲地址與脈沖的對應關系。軟件主要有如下幾部分：
�、倥袛噙b控信號的到來（在解碼前調用1個獨立的子程序）；
�、诓蓸硬⒋鎯γ}沖流；
�、叟袛嘁龑}沖是否有效；
④解碼前2個字節并判斷是否為“0EH”;
�、萁獯a第3個字節，該字節即為有效鍵碼；
⑥鍵碼的查表映射（如果使用原鍵碼，可省略這一步）。
3解碼軟件的設計
基于上述思路設計的軟件解碼系統成功地應用于多個控制系統。下面給出一個實例（用MCS-51系列MC交通規則TC9012紅外遙控器進行軟件解碼）的匯編語言程序。程序中使用的參數是針對MCU使用6MHz晶振的情況，使用其它頻率的晶振，只需修改脈寬判據即可。為便于理解，盡量保持與原理敘述中的致性，程序中給出了較詳細的注翻譯，詳見網絡補充版。
本文雖然是用MCS-51系列MCU對TC9012紅外遙控器軟件解碼的研究，但其方法具有一般性。具體的應用，可自行變通。
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