單片機(jī)系統(tǒng)中的紅外通信接口

摘要:本文結(jié)合復(fù)費(fèi)率電能表中紅外通信的設(shè)計(jì)實(shí)從事貿(mào)易，介紹了單片機(jī)系統(tǒng)中紅外通信的軟硬件設(shè)計(jì)方法，并給出了具體的電路原理和通信源程序。

關(guān)鍵詞:單片機(jī)，紅外通信，遙控

在許多基于單片機(jī)的應(yīng)用系統(tǒng)中，系統(tǒng)需要實(shí)現(xiàn)遙控功能，而紅外通信則是被采用較多的一種方法。一般市場(chǎng)上的搖控器協(xié)議簡(jiǎn)單、保密性不強(qiáng)、抗干擾能力較弱。這里，我們介紹一種基于字節(jié)傳輸?shù)募t外遙控系統(tǒng)，可以適合于各種復(fù)雜的應(yīng)用場(chǎng)合。

紅外通信的基本原理

紅外通信的基本原理是發(fā)送端將基帶二進(jìn)制信號(hào)調(diào)制為一系列的脈沖串信號(hào)，通過紅外發(fā)射管發(fā)射紅外信號(hào)。常用的有通過脈沖寬度來實(shí)現(xiàn)信號(hào)調(diào)制的脈寬調(diào)制（PWM）和通過脈沖串之間的時(shí)間間隔來實(shí)現(xiàn)信號(hào)調(diào)制的脈時(shí)調(diào)制（PPM）兩種方法。本系統(tǒng)采用的為永時(shí)市制方法。數(shù)據(jù)比特的傳送仿照不帶奇?zhèn)刃ｒ?yàn)的RS232通信，首先產(chǎn)生一個(gè)同步頭，然后接著8位數(shù)據(jù)比特

硬件電路設(shè)計(jì)

復(fù)費(fèi)率電能表系統(tǒng)可分為手持遙控器和復(fù)費(fèi)率電能表兩部分.手持遙控器為發(fā)射部分，其基本電路如圖2所示。采用塑封的SE303ANC－發(fā)射二極管，波長為940nm。CPU按照協(xié)議規(guī)定導(dǎo)通或截止發(fā)射二極管，從而產(chǎn)生特定頻率的發(fā)射信號(hào)，這里選用的頻率為38.9kHz。復(fù)費(fèi)率電能表紅外接收部分的基本電路如圖3所示。接收管采用日本光電子公司的PIC－12034，其接收頻率為37.9kHz，它直接將37.9kHz的調(diào)制信號(hào)解調(diào)為基帶信號(hào)，提供緞帶接收CPU。該芯片接收靈敏度高，性能穩(wěn)定。其基本工作過程為：當(dāng)接收至37.9kHz信號(hào)時(shí)，輸出低電平，否則輸出為高電平。電能表部分采用的是51系列單片機(jī)，以中斷方式檢測(cè)接收信號(hào)。這里的非門對(duì)收信號(hào)起整形作用。


軟件設(shè)計(jì)

發(fā)射部分的程序相對(duì)來說非常簡(jiǎn)單，主要是生產(chǎn)不同時(shí)間間隔的37.9kHz脈沖串信號(hào)控制發(fā)射管的通斷。在發(fā)射端，CPU不斷掃描鍵盤，一旦發(fā)現(xiàn)有鍵按下，即啟動(dòng)發(fā)射子程序?qū)⑾鄳?yīng)的數(shù)值發(fā)送出。在我們的設(shè)計(jì)中，采用的是4×4的小鍵盤，正如和0~F編碼對(duì)應(yīng)，為了提高可靠性，采用最簡(jiǎn)單的糾錯(cuò)編碼――將每位數(shù)重復(fù)發(fā)送一次，即和鍵盤數(shù)字對(duì)應(yīng)的編碼為00~FF。這樣，一個(gè)鍵值要發(fā)送8比特。接收端接收滿8比特信號(hào)后，再進(jìn)行糾錯(cuò)處理，不正確的碥碼認(rèn)為無效。收足規(guī)定的號(hào)碼后，即調(diào)用號(hào)碼分析程序進(jìn)行處理。當(dāng)每收至一個(gè)脈沖串信號(hào)后即啟動(dòng)一個(gè)定時(shí)器。下次中斷發(fā)生時(shí)，通過定時(shí)器的計(jì)數(shù)值判斷是0還是1。如果定時(shí)器溢出，則清除本次接收的號(hào)碼，恢復(fù)到接收初始狀態(tài)。接收部分的基本程序流程如圖4所示。

在程序設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)該注意MCU的中斷方式采用下降沿觸發(fā):接收端通過T0計(jì)數(shù)值來判斷發(fā)送比特，一般采用硬判決，即取0和1比特時(shí)寬的平均值為竟決門限A，當(dāng)T0值大于A時(shí)判接收信號(hào)為0，小于A時(shí)判為1。

復(fù)費(fèi)率電能表中的紅外接收程序（MCU為Intel 8052，采用C語言編寫）見程序清單。

結(jié)語

以上設(shè)計(jì)方案在復(fù)費(fèi)率電能表中應(yīng)用后，效果良好，達(dá)至了設(shè)計(jì)要求。整個(gè)系統(tǒng)外圍元件少，調(diào)試方便;軟件工作量也較小。如果應(yīng)用來傳送大量數(shù)據(jù)時(shí)，還可以根據(jù)需要改變相應(yīng)的編碼形式，提高數(shù)據(jù)傳送速率。

通信源程序
#includereg52.h>
#includeintrins.h>
#includeabsacc.h>
#pragma OPTIMIZE(5,SPEED)
sbit RECV=P3^3;
bdata unsigned char SIGN,RECVBYTE;
sbit RECVBG=SING^0;
sbit US1AT=SIGN^6;
sbit RECVBITO=RECVBYTE^0;
unsigned char RECVBIT;
∥
timer0() interrupt 1 ∥entrance:8*n+3=0Bh;
{
IE=0x8d; ∥1(EA)0(X)0(X)0(X)-1(ET1)1(EX1)0(ET0)1(EX0)
RECVBG=0;
}
∥
EX-INT1() interrupt 2 ∥接收紅外信號(hào)
{
TCON=0x45; ∥0(TF1)1(TR1)0(TF0)1(TR0)-0(IE1)1(IT1)0(IE0)1(IT0)
If(RECVBG==0) {RECVBG=1;
RECVBIT=8;
}
eles{BECVBYTE=RECVBYTE1;
if(TH0=4)RECVBIT0=1;
else RECVBIT0=0;
RECVBIT--;
If(RECVBIT==0) {RECVBG=0;
US1AT=1;
}
}
TH0=0;
TL0=0;
TCON=0x55; ∥0(TF1)1(TR1)0(TF0)1(TR0)-0(IE1)1(IT1)0(IE0)1(IT0)
IE=0x8f; ∥Enable the timer0 interrupt
}
∥
void main(){
RECVBYTE=O;
SIGN=O;
TMOD=0x11;
TCON=0x55; ∥0(TF1)1(TR1)0(TF0)1(TR0)-0(IE1)1(IT1)0(IE0)1(IT0)
IP=0x00;
IE=0x8d; ∥1(EA)0(X)0(X)0(X)-1(ET1)1(EX1)0(ET0)1(EX0)
∥基本循環(huán)程序
while(1) {
．
．（略）
．
if(US1AT==1{∥紅外接收處理
．
．(略)
．
}
}
}