AVR單片機捕獲中斷實現紅外線解碼

　　摘要：AVR單片機是Atmel公司推出的一個單片機系列。由于該系列單片機的集成度高，因此，其軟/硬件設計都變得更加簡潔。文中介紹通過AVR單片機的捕獲中斷來實現紅外線通訊解碼的一種方法。

    關鍵詞：AVR；紅外線解碼；輸入捕獲中斷

1 紅外線編碼

　　紅外線編碼是數據傳輸和家用電器遙控常用的一種通訊方法，其實質是一種脈寬調制的串行通訊。家電遙控中常用的紅外線編碼電路有μPD6121G型HT622型和7461型等。本文就以這些電路的編碼格式來討論怎樣使用AVR單片機的捕獲中斷功能來實現其解碼。

　　紅外線通訊的發送部分主要是把待發送的數據轉換成一定格式的脈沖，然后驅動紅外發光管向外發送數據。接收部分則是完成紅外線的接收、放大、解調，還原成同步發射格式相同（但高、低電位剛好相反的脈沖信號。這些工作通常由一體化的接收頭來完成，主要輸出TTL兼容電平。最后通過解碼把脈沖信號轉換成數據，從而實現數據的傳輸。圖1是一個紅外線遙控制系統的原理框圖。

    圖2示出該紅外遙控系統的編碼格式。圖中，μPD6121G遙控器的二進制“0”由0.56ms的間隔加0.565ms的脈沖表示；二進制“1”由0.56ms的間隔加1.685ms的脈沖表示。每次發送的32二進制碼可分成兩部分，其中前16位是遙控器辨識碼，主要用于區別不同遙控器，后16位是操作碼。這兩個部分的后8位都是前8位的反碼，用作數據校驗。每幀數據以9ms的間隔加4.5ms的脈沖作為數據頭。

2 AVR單片機

　　AVR系列單片機是Atmel公司于1997年推出的一款全新配置的、采用精簡指令（RISC-Redued Instruction Set CPU）結構的新型8位單片機。由于AVR單片機采用單指令操作，所以，在相同時鐘的情況下，AVR的指令周期只有8051型機的1/2，而且AVR采用兩極指令流水線，可以在執行當前指令的同時獲取下一條指令，所以具備1MI/s/MHz的調整處理能力。不同于8051型機的是AVR采用32個通用工作寄存器，克有了單一累加器數據處理帶來的瓶勁現象，從而使得指令代碼更加靈活，編碼更容易。此外，AVR中還集成了A/D、PWM、EEPROM、FLASH、SPI、WTD、IIC、T/C等功能，使外圍電路變得很簡單。

3 基于AVR單片機的硬件實現

　　本文以AVR系列中高性價比的Atmage8為例，利用16位時鐘單元T/C1的捕獲中斷來實現紅外線解碼。T/C1內部的輸入捕獲單元可以應用于精確捕獲外部發生的事情，亦即事件發生的時間印記(time-stamp)。當一個輸入捕獲事件發生在外部引腳ICPI上的邏輯電平也隨之發生變化時，T/C1的計數值將被拷貝到捕獲寄存器ICR1并設置捕獲中斷標志，如果捕獲中斷允許并且總中斷IE打開，系統則進入中斷服務程序。這種捕獲中斷通常用于頻率和周期的精確測量，如電機轉速和轉向的測量。本文介紹怎樣利用這一功能測量紅外線脈沖的脈寬以實現紅外傳輸的解碼。捕獲中斷的觸發可以是ICP1引腳上電平變化的上升沿，也可以是下降沿。根據前述脈沖調制規則，現以下降沿為觸發事件來進行討論。

    圖3是該系統的工作時序圖，圖中，一個下降沿到下一個下降沿之間剛好是一個脈沖加一個間隙的時間，這樣，根據編碼規則，這個時間長度所對應的信號關系如下：

數據頭的時間：Th=9+4.5=13.5ms

數據“0”的時間：T0=0.565+0.56=1.125ms

數據“1”的時間：T1=1.685+0.56=2.245ms

4 軟件編程

　　基于AVR單片機的捕獲中斷來實現紅外編碼的軟件程序流程如圖4所示。下面是其

C語言程序代碼：

C程序代碼：

*pragma interrupt_handler IceInt:6 //中斷程序說明

void ICEInit(void) //T/C1初始化

{

    TIMSK=0X20; //使能捕獲中斷

TCCR1A=0X00； //T/C1時鐘與系統相同，本文使用系統AVR內部自帶1MHz振蕩源.T/C1時鐘周期為1μs

TCCR1B=0X81； //使能噪音抑制，下降沿觸發中斷

}

void IceInt(void)

{

static nint oldFall;

uint temp,newFall;

newFall=ICR1;

temp=newFall-oldFall; //計算脈沖加間隔的時間

oldFall=newFall;

if(temp>1024 && temp<1225) // "0"信號

{

temp=0;

}

else if(temp>2145 && temp<2345) //“1”信號

{

temp=1;

}

else if(temp>13400 && temp<13600) //header信號

{

bitcnt=0;

data0=0;

data1=0'

return; //返回，等待下次開始接收

}

else ///干擾信號

{

    return;

}

bitcnt++;

if(bitcnt<16) //開始接收前16位

{

data0=data0|(uint)temp;

data0=data0<<1;

}

else if(bitcnt==16)

{

data0=data0|(uint)temp;

}

else if(bitcnt<32) //開始接收后16位

{

data1=data1|(uint)temp;

data1=data1<<1;

}

else if(bitcnt==32) //接收完最后一位

}

data1=data1|(uint)temp;

}

}

　　該單片機的主循環程序中含有一些代碼檢測bitcnt，當bitcnt=32時，表明一幀數據已接收完成，并將bitcnt設置為0xff，然后對接收的數據進行相應的處理。程序調試最好配合串行通訊來進行，這樣可以在PC上顯示數據或者畫出波形以方便驗證。If(temp>1025 && temp<1225)這條語句是辨識“0”的代碼，它是以T0-100<T0<T0+100為范圍確害的“0”，該范圍的大小決定著接收的準確度與靈敏度，單位為μs，后面兩個兩條語句含義相同。

　　需要補充的是當鍵盤按下長達108ms時，發射端開始發送連續信號，與單次發送一樣，只是header信號是由9ms的間隔加2.5ms的脈沖組成的。